Atom w domu i zagrodzie

Atom w domu i zagrodzie
W marcu 2017 r. media doniosły, że polskie władze zainteresowane są technologiami małych reaktorów jądrowych brytyjskiej firmy Urenco. Mowa o minireaktorach jądrowych, nazywanych U-Baterie, zasilających małe miasta i niektóre zakłady przemysłowe.
Minireaktor Nuscale
Minireaktor Nuscale

Zaletą minisiłowni jest brak wymagań terenowych. Jedna instalacja wspomnianej firmy potrzebuje jedynie 324 m2 powierzchni. Oprócz Urenco, innym oferentem małych elektrowni nuklearnych jest amerykańska firma NuScale, której projekt minireaktora (1) został niedawno zaakceptowany przez amerykańską agencję nadzoru jądrowego. Kilka lat temu była nim zainteresowana Polska Grupa Energetyczna.

Eksperci widzą w tym sporo sensu. Małe reaktory mogą zastępować w elektrowniach bloki węglowe. Są rozwiązaniem elastycznym i tańszym niż wielka elektrownia atomowa, która od lat pozostaje w Polsce projektem iluzorycznym. Ponadto stawianie małych siłowni na terenie istniejących już elektrowni raczej nie budzi protestów społecznych.

Problem w tym, że żadna z wyżej wymienionych firm nie może się jeszcze pochwalić gotowym do sprzedaży i instalacji produktem. Urenco ma mieć swoje U-Baterie dopiero za dekadę, zaś urzeczywistnianie projektu NuScale potrwa zapewne jeszcze kilka lat – przy czym w pierwszej kolejności wdrożenia odbędą się na amerykańskim rynku.

 

Niedotrzymane obietnice

Galena jest maleńką miejscowością położoną poza siecią dróg dla pojazdów kołowych w stanie Alaska, w USA. Potrzeby energetyczne są tam zaspokajane dzięki dostawom – drogą wodną i powietrzną – oleju napędowego, benzyny i propanu. W wiosce unika się używania energii elektrycznej. Stanowi ona zaledwie ok. 4% całego zużycia energii. Powierzchnie mieszkalne ogrzewane są z użyciem nafty i drewna. Trudność w dostępie do paliwa powoduje, że energia jest bardzo droga. W 2005 r. całkowity koszt uzyskania 1 kWh (zakup, transport, magazynowanie) szacowany był na ok. 30 centów, przy średniej cenie w USA na poziomie 8 centów.

W grudniu 2004 r. rada gminy Galena zaakceptowała propozycję firmy Toshiba przetestowania nowego reaktora 4S, tzw. baterii jądrowej, która powinna zapewnić co najmniej 10 MW mocy elektrycznej. Oczekiwano, że koszt energii elektrycznej spadnie do 5-13 centów/kWh. Reaktor typu LMFR ogrzewać miał parę do temperatury 500°C, umieszczony w szczelnym betonowym cylindrze 30 m pod ziemią. Wymagałby jedynie minimalnego zaangażowania obsługi ludzkiej i powinien pracować bez ponownego doładowania paliwem jądrowym aż przez trzydzieści lat. Co więcej, urządzenia na powierzchni (instalacja turbiny parowej) miały zająć niedużą przestrzeń, o rozmiarach 22 × 16 × 11 m.

Toshiba nigdy nie rozpoczęła jednak starań o licencję i projekt zawieszono. Podobnie niezrealizowane pozostały zapowiedzi firmy Hyperion, która w 2008 r. obiecywała, że w ciągu pięciu lat dostarczy na rynek miniaturowe reaktory jądrowe. Urządzenie o średnicy zaledwie 1,5 m miało zapewniać energię elektryczną dla ok. 20 tys. gospodarstw domowych. Firma Hyperion zakładała, że reaktor będzie urządzeniem bezobsługowym, zostanie zamknięty w betonowym sarkofagu i zakopany pod ziemią. Co 7-10 lat miał być wydobywany w celu uzupełnienia paliwa.

Małymi reaktorami zajmował się nawet Bill Gates. Założony przez niego kilka lat temu startup Terra Power pracował nad stworzeniem miniaturowego reaktora jądrowego, z wykorzystaniem technologii Traveling-Wave Reactor (TWR). Moc możliwa do wygenerowania przez taki niewielki reaktor wynosić miała 10 MW. W technologii TWR wykorzystywany byłby zubożony uran, który powstaje jako produkt uboczny procesu wytwarzania wzbogaconego uranu, stosowanego w konwencjonalnych reaktorach jądrowych. Promieniowanie zubożonego uranu jest o 60% mniejsze niż naturalnego. Minireaktor Billa Gatesa miał działać na pojedynczym ładunku uranu przez blisko sto lat!

 

Wizja minireaktora transportowanego ciężarówką
Wizja minireaktora transportowanego ciężarówką

Zaczekamy kilka dekad

Jakoś jednak w ciągu ostatnich lat nie słyszymy o rewolucji energetycznej i zdobywaniu rynku przez małe reaktory. Realia są raczej wciąż takie, jak to opisuje w swoim raporcie sprzed czterech lat polskie Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ). Naukowcy podkreślają w nim, że małe reaktory modułowe SMR (Small Module Reactors) mogą stanowić ważny element polskiej energetyki, ale najwcześniej po 2030 r. W dodatku nigdy nie będą podstawowym źródłem energii elektrycznej.

W wielu miejscach świata (USA, Rosja, Korea, Francja, Japonia, Chiny) prowadzone są prace nad grupą reaktorów SMR. Wspomniane kraje, wykorzystując doświadczenia z własnymi dużymi reaktorami energetycznymi, wspierają nowatorskie rozwiązania znacznymi nakładami finansowymi. Eksperci stanowczo twierdzą jednak, że SMR nie zastąpią dużych reaktorów przemysłowych. Kwoty związane z budową SMR, w przeliczeniu na jednostkę otrzymywanej mocy, są zaś zdecydowanie wyższe niż te przeznaczane na budowanie elektrowni jądrowych.

Według NCBJ reaktory SMR mogą być uzupełnieniem w systemach energetycznych w wielu przypadkach potrzebnym i pożądanym. Choćby dla dotychczas eksploatowanych elektrowni w zastosowaniach specjalnych. Będą znakomitym rozwiązaniem dla lokalizacji oddalonych od sieci przesyłowych (np. północ Rosji, USA) czy w krajach o małej łącznej mocy systemu energetycznego, gdzie duże bloki trudno stosować ze względu na równowagę w sieci. W Polsce mogłyby służyć jako źródło ciepła dla dużych zakładów przemysłowych lub miejskich sieci ciepłowniczych. Dlatego, pomimo swojego sceptycyzmu, specjaliści z NCBJ uważają, że warto angażować się w prace badawczo-rozwojowe w tej dziedzinie – aby Polska była jednym z pierwszych krajów, które z tej technologii będą korzystać.

Mirosław Usidus