Małe elektrownie atomowe – przyszłość energetyki?
Tuż przed najazdem Rosji na Ukrainę w lutym bieżącego roku polska spółka KGHM Polska Miedź podpisała w USA umowę z amerykańską firmą NuScale Power na budowę w Polsce małych reaktorów jądrowych w technologii SMR (ang. small module reactor).
Jak podało polskie Ministerstwo Aktywów Państwowych pierwsza z sześciu elektrowni zostanie uruchomiona do 2029 roku.
Czy pojęcie „mały reaktor jądrowy” oddaje faktyczną rolę tego urządzenia? Mówiąc o elektrowni atomowej staje nam przed oczami wielka, tajemnicza konstrukcja, która po wypadkach w Czernobylu i Fukushimie napełnia nas paniczną trwogą. Czy małe, modułowe elektrownie będzie dobrą inwestycją? Czy w epoce zawirowań energetycznych, niepewności i wątpliwości związanych z sytuacją geopolityczną, szczególnie w naszej części świata spełnią pokładane w nich nadzieje?
Przyjrzyjmy się bliżej zarówno producentowi, jak i temu, czym jest samo SMR.
Producent
NuScale Power to notowana na giełdzie amerykańska firma, która projektuje i sprzedaje małe reaktory modułowe. Siedziba firmy znajduje się w Tigard w stanie Oregon w Stanach Zjednoczonych.
Z informacji dostępnych w Wikipedii dowiadujemy się, że firma została założona w oparciu o badania finansowane przez Departament Energii USA. Prowadzone we współpracy z Oregon State University, Idaho National Laboratory i inne uczelnie.
opracowuje techniki pasywnego obiegu wody do chłodzenia w elektrowniach jądrowych. [5] Grant badawczy zakończył się w 2003 roku, ale grupa naukowców z Oregon State University kontynuowała prace. Grupa naukowców odziedziczyła patenty pochodzące z uniwersytetu w 2007 roku w zamian za niewielki kapitał własny w firmie. NuScale w obecnej formie powstała w tym samym roku i rozpoczęła starania o certyfikację w Komisji Dozoru Jądrowego.
Do 2011 roku NuScale zebrało 35 milionów dolarów finansowania i zatrudniało 100 pracowników w trzech miastach: Tigard w stanie Oregon; Richland, Waszyngton; i Corvallis w stanie Oregon. NuScale jako pierwsza przedstawiła plany małych reaktorów Komisji Dozoru Jądrowego i jako pierwsza uzyskała aprobatę. Była również oceniana przez konsorcjum firm energetycznych Energy Northwest.
W sierpniu 2012 roku Rolls-Royce Holdings wyraził chęć wsparcia komercjalizacji NuScale. A także pomocy w uzyskaniu finansowania, które pomoże wprowadzić SMR na rynek. Następnie w maju 2014 roku podpisano umowę o dofinansowaniu do 217 mln USD w okresie pięciu lat. Zgodnie z nią Departament Energii zrównałby się z finansowaniem prywatnym.
W sierpniu 2020 roku Komisja Dozoru Jądrowego (NRC) wydała końcowy raport oceny bezpieczeństwa dla projektu małego reaktora modułowego NuScale, poświadczając, że projekt spełnia wymogi bezpieczeństwa NRC.
Rekatory SMR
NuScale projektuje i sprzedaje małe modułowe reaktory jądrowe, które według prognoz Departamentu Energii będą dostępne na rynku około 2025 roku. Ich reaktory zajmują 1% powierzchni konwencjonalnych elektrowni i wytwarzają 77 MW (megawatów)mocy.
Dla zobrazowania skali – łączna moc wszystkich elektrowni w Polsce wynosi około 50 GW (gigawatów). Dla przypomnienia – 1 GW=1000 MW
Jego konstrukcja wykorzystuje podejście wody lekkiej do chłodzenia i wytwarzania energii, które jest powszechne w konwencjonalnych elektrowniach jądrowych. Woda jest podgrzewana przez jądro jądrowe u podstawy naczynia reaktora. Podgrzana woda płynie w górę w pionie, a następnie w dół przez generatory pary. Gdy ciepło jest przekazywane do generatorów pary, woda staje się chłodniejsza i gęstsza. Opada z powrotem na dno urządzenia, gdzie cykl się powtarza. Ciepło przekazywane do generatorów pary jest wykorzystywane do wytwarzania pary, która obraca turbinę napędzającą generator elektryczny.
Każdy zbiornik reaktora NuScale będzie miał 2,7 m średnicy i 20 m wysokości, ważąc 590 ton. Moduły będą prefabrykowane, dostarczane wagonami kolejowymi, barkami lub specjalnymi samochodami i montowane na miejscu. Bloki wymagają tankowanie co dwa lata standardowym paliwem wzbogaconym o 4,95 procent uranu-235.
Bezpieczeństwo
Urządzenia są przeznaczone do przechowywania w basenie podziemnym. Po to, by amortyzować wstrząsy spowodowane trzęsieniami ziemi lub tąpnięciami z betonową pokrywą nad basenem. W przypadku utraty zasilania prądem przemiennym dla normalnych systemów chłodzenia, woda w basenie zaczyna pochłaniać ciepło i wrzeć. Basen przechowuje wystarczająco dużą ilość wody, aby bezpiecznie schłodzić rdzeń reaktora przez nieograniczony czas bez konieczności ręcznego uzupełniania basenu.
W 2020 roku panel niezależnych ekspertów z Komitetu Doradczego ds. Zabezpieczeń Reaktorów (ACRS) NRC znalazł kilka potencjalnych wad w projekcie reaktora NuScale. Głównym problemem było to, że w przypadku awaryjnego wyłączenia skroplona para powracająca do zbiornika reaktora miałaby niską zawartość boru i mogłaby nie wchłonąć wystarczającej ilości neutronów z reaktora.
NuScale zmodyfikował swój projekt, aby zapewnić rozprzestrzenienie się większej ilości boru w powracającej wodzie. ACRS nadal obawiał się, że operatorzy mogą przypadkowo dodać deborowaną wodę do rdzenia. Panel znalazł jeszcze kilka problemów, na przykład podatność generatora pary na szkodliwe wibracje.
Jednak ACRS w końcu wydał pozytywny raport z oceny bezpieczeństwa i certyfikację reaktora.
Ekologia
Wytwarzana przez elektrownie, które są przedmiotem umowy energia może być wykorzystana do produkcji energii elektrycznej, odsalania wody, a także produkcji wodoru i ciepła.
Technologia SMR jest jeszcze technologią nową, będzie się dopiero rozwijać na większą skalę. Na pewno wiadomo, że pomoże to dbać o środowisko i znacząco obniży koszty prowadzenia biznesu. Według zapewnień ekspertów ministerstwa, technologia SMR jest też bardziej stabilną od OZE alternatywą dla tradycyjnych źródeł energii.
Wdrożenie tej technologii pozwoli niknąć Polsce nawet 8 mln ton emisji CO₂ rocznie, a KGHM zgodnie z zapisami umowy, będzie brał udział w rozwoju tej technologii.
Cena reaktorów SMR
W oficjalnych komunikatach nie poinformowano, ile KGHM Polska Miedź zapłaci za reaktory. Portal energetyka24.pl podał, że koszt czterech reaktorów to miliard dolarów. Plany KGHM obejmują w sumie powstanie 12 sztuk reaktorów, więc całe przedsięwzięcie zamknęłoby się kwotą 4 miliardów dolarów.
Zgodnie z zawartym zobowiązaniem NuScale wesprze KGHM we wdrożeniu technologii SMR zastępującej dotychczasowe źródła energii oparte na węglu. Czysta energia miałaby zasilać zakłady produkcyjne miedziowej spółki.
Choć KGHM wyda sporą kwotę na reaktory SMR to inwestycja niewątpliwie mu się opłaci. Przede wszystkim odpadną koszty zakupy oraz logistyka związana z dostarczeniem i składowaniem węgla. Dodatkowo KGHM chce być producentem energii elektrycznej netto i zarabiać na sprzedaży prądu.
Czytaj także: Elektromobilność – ekologia czy ideologia?
