Sobolewski: Polska może rozwijać własne technologie jądrowe. Oto jak to zrobić
– Nadszedł czas, aby energetyka jądrowa wyszła z pudełka z napisem „energia elektryczna” i rozpoczęła dostawy czystej energii w formie swego pierwotnego produktu, jakim jest ciepło – pisze dr Józef Sobolewski* w BiznesAlert.pl. Czy Polska może rozwijać własne technologie jądrowe? Otóż tak.
Energia elektryczna to zaledwie 23% finalnej konsumpcji energii na użytkownika w UE. Prawie 70% finalnej konsumpcji energii to paliwa kopalne, których energia w procesie spalania wytwarza ciepło wykorzystywane bezpośrednio (np. ogrzewanie, czy procesy przemysłowe) lub przekształcane w inne formy energii (np. energię mechaniczną w transporcie).
Dokąd zmierza Unia Europejska?
Obecna sytuacja geopolityczna w Europie otwiera nowe możliwości nie tylko znaczącego rozwoju elektroenergetyki jądrowej, stabilnej i niezależnej od warunków pogodowych, ale także ciepłownictwa jądrowego wytwarzającego stabilne ciepło dla potrzeb komunalnych i przemysłowych (ciepło wysokotemperaturowe oraz produkcja wodoru). Znaczące ułatwienie w rozwoju energii jądrowej przyniesie zastosowanie małych modularnych reaktorów jądrowych (SMR), które wytwarzane w serii pozwolą na znaczące obniżenie kosztów i czasu inwestycji. SMRy mogą być wytwarzane w oparciu o technologię tradycyjnych dużych reaktorów stosowanych w elektrowniach jądrowych, tak zwanych reaktorów lekko-wodnych (LW-SMR) oraz całej palety bardziej zaawansowanych technologicznie rozwiązań określanych, jako zaawansowane reaktory modularne (AMR). Technologie stosowane w AMR są także określane, jako technologie 4 generacji (Gen IV) w przeciwieństwie do rozwiązań wodnych określanych, jako generacja 3 (Gen III).
Faktem jest, że obecnie sytuacja w obszarze rozwoju reaktorów SMR jest bardzo dynamiczna, nie tylko w Europie, ale i na świecie. Liczba projektów tego typu reaktorów przekroczyła już 90 według opracowań Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (IAEA). Oczywiście tylko niewielka liczba z nich była i jest komercyjnie realizowana, głównie w Rosji, Chinach i Argentynie. Bardzo zaawansowane są też prace prowadzone w USA i Kanadzie, jednakże do komercyjnych zastosowań jeszcze nie doszło. Niestety Europa (UE) pozostała zdecydowanie w tyle w rozwoju nowych technologii jądrowych, co jest związane z ideologiczną wrogością niektórych opcji politycznych, jak i państw, wobec wykorzystania energii jądrowej w wytwarzaniu energii. Jednakże od kilku ostatnich lat sytuacja uległa zmianie, pandemia, kryzysy energetyczne, agresja Rosji zwiększyły znacząco nie tylko społeczne poparcie dla energetyki jądrowej, ale także zrozumienie wśród decydentów, że wszystkie ambitne „zielone” plany nie są możliwe do realizacji bez stabilnych, bez emisyjnych źródeł mocy stanowiących podstawę systemu energetycznego, oraz zastosowań wykraczających poza wytwarzanie energii elektrycznej.
W kwietniu bieżącego roku Komisja Europejska wraz z czterema europejskimi organizacjami związanymi z szeroko rozumianą energią jądrową podpisała bardzo ważne memorandum, a mianowicie Declaration on EU SMR 2030 (The role of Research and Innovation, of Education and Training for the safety of Small Modular Reactors (SMRs) in the European Union). Nadrobienie straconego czasu nie jest łatwe, ale rok wcześniej najważniejsze europejskie organizacje powiązane z energetyka jądrową przy współudziale Komisji Europejskiej postanowiły przygotować raport ukierunkowany na rozwój energetyki jądrowej, wraz ze strategią ”europejskiej” ścieżki rozwoju reaktorów SMR pod nazwą „European SMR pre-Partnership”. Raport ten zostanie zaprezentowany w Brukseli w najbliższych dniach. Przyszłe, wspierane przez UE, europejskie partnerstwo ma doprowadzić do komercjalizacji reaktora typu LW-SMR w 2030, oraz typu AMR w późniejszych latach 30-tych.
Polski projekt HTGR-POLA
Zanim europejskie rozwiązania pojawi się na rynku, w prawdziwej grze rynkowej pojawiły się na rynku UE konkurencyjne rozwiązania. Te najbliższe realnego wdrożenia pochodzą głównie z USA i Kanady. Polska ze swoimi realnymi potrzebami związanymi z transformacją energetyczną stała się najbardziej gorącym rynkiem dla takich rozwiązań. Pojawiło się wielu potencjalnych dostawców technologii, choć nie wszyscy są godni zaufania. Wspólną cechą wszystkich potencjalnych dostawców jest to, że żaden z nich nie dysponuje jeszcze gotowym komercyjnym produktem. Powtarzam, …żaden. Niektórzy z potencjalnych dostawców są już w początkowej fazie realizacji projektów poza Polską, ale są też tacy, którzy nawet nie wiedzą, że w Polsce praktycznie niemożliwe jest zbudowanie komercyjnego reaktora, jako tzw. FOAK (pierwszy w swoim rodzaju).
Biorąc powyżej przedstawione fakty, można zadać pytanie czy Polska, jako kraj będzie tylko odbiorcą technologii jądrowej, czy też jesteśmy w stanie rozwijać własne technologie na tym wysoce innowacyjnym rynku? …Otóż możemy.
Nie jest powszechnie znane, że w Polsce rozwijany jest projekt budowy zaawansowanego reaktora 4 generacji oraz że jest to także najbardziej zaawansowany projekt europejskiego AMRa. Na bazie umowy z Ministerstwem Edukacji i Nauki podpisanej w czerwcu 2021 roku Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) w partnerstwie z Japońską Agencją Energii Atomowej (JAEA) tworzy projekt podstawowy (projekt techniczny wysokiego poziomu) wysokotemperaturowego chłodzonego gazem reaktora jądrowego (HTGR, ang. High Temperature Gas-cooled Reactor), o dźwięcznym, zgodnie z polską tradycją nadawania polskim reaktorom imion żeńskich, imieniu Pola. HTGR-POLA jest reaktorem badawczym o mocy 30 MWth z temperatura czynnika chłodzącego w wysokości 750⁰C na wyjściu z reaktora. Projekt realizowany zgodnie z harmonogramem zostanie zakończony w drugiej połowie przyszłego roku.
Program reaktorów wysokotemperaturowych rozpoczął się w Polsce praktycznie w 2016 roku obszerną analizą wykonaną na zlecenie ówczesnego Ministerstwa Energii w wyniku, której, jako najbardziej optymalną z polskiego punktu widzenia wybrano technologię HTGR. Równolegle Euratom uruchomił środki na projekt GEMINI+, którego celem była analiza projektów reaktorów HTGR pod kątem optymalnego dopasowania do wymagań kogeneracji w Europie. Zakończony w 2020 projekt GEMINI+, którego koordynatorem był NCBJ, zgromadził 26 partnerów w całej Europie, w tym także z Japonii, Korei Południowej i USA. GEMINI+ określił ramy technologiczne, bezpieczeństwa i biznesowe rozwiązania dostosowanego do potrzeb polskiego i europejskiego przemysłu. W 2019 rozpoczęto finansowany ze środków NCBR projekt Gospostrateg-HTR realizowany wspólnie przez NCBJ i IChTJ, nadzorowany przez Ministerstwo Energii (potem Klimatu). Celem tego zakończonego w z końcem 2021 projektu było przygotowanie prawnych, organizacyjnych i technicznych instrumentów dla wdrożenia reaktorów wysokotemperaturowych w Polsce. Zaangażowanie Polski w rozwój technologii HTGR znalazło uznanie w Komisji Europejskiej skutkujące wsparciem Euratom i sfinansowaniem kolejnego projektu GEMINI 4.0 (for zero emission), którego celem jest optymalizacja wyników poprzedniego projektu GEMINI pod kątem bezpieczeństwa i konkurencyjności, z uwzględnieniem kwestii regulacyjnych i zastosowania rozwiązań dla poligeneracji (produkcja wodoru). Projekt rozpoczął się w ubiegłym roku, jego liderem jest Framatome (Francja), a NCBJ jednym z jego udziałowców.
Model koncepcyjny HTGR-POLA zaistniał już na forum międzynarodowym, zaprezentowany m.in. na ostatnim spotkaniu generalnym Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (IAEA). Polskie prace nad rozwojem technologii HTGR spowodowały także umieszczenie w raporcie European SMR pre-Partnership technologii HTGR, jako najbardziej dojrzałej do komercjalizacji technologii AMR w UE. Co ciekawe także rząd Wielkiej Brytanii uznał technologię HTGR, jako najbardziej perspektywiczną technologię AMR i ustanowił finansowany z budżetu program rozwoju tych reaktorów. Jak na razie polskie projekt wyprzedza brytyjski o kilka lat. Czy tak pozostanie i czy będzie kontynuowany następny etap rozwoju HTGR-POLA, czyli stworzenie szczegółowej dokumentacji technicznej, zależeć będzie od przyszłorocznych decyzji polskiego rządu.
*Dr Józef Sobolewski jest fizykiem jądrowym, byłym dyrektorem Departamentu Energii Jądrowej Ministerstwa Energii, a obecnie pracownikiem NCBJ, sprawującym jednocześnie szereg europejskich funkcji, w tym m.in. członek Euratom Scientific&Technical Committee, przewodniczący European Nuclear Cogeneration Industrial Initiative (NC2I), członek zarządu European Sustainable Nuclear Energy Technology Platform (SNETP), oraz współprzewodniczący grupy Nuclear Safety w European Commission Strategic Energy Technology Plan (SET Plan).
**Poglądy przedstawione w tym artykule są prywatnymi opiniami dr Józefa Sobolewskiego i nie reprezentują stanowiska żadnej instytucji.
