– Zgadzam się ze stwierdzeniem ministra klimatu Michała Kurtyki, że „atom może zastąpić węgiel”, ale nie musi to być atom wielkoskalowy, który zapewne miał na myśli – pisze Andrzej Mikulski, były pracownik Instytutu Badań Jądrowych i Instytutu Energii Atomowej w Świerku oraz były inspektor dozoru jądrowego w Państwowej Agencji Atomistyki.

Jaki atom?

W dniach 15 i 16 czerwca 2020 r. na portalu BiznesAlert.pl ukazało się kilka doniesień w których poruszono temat energetyki jądrowej w Polsce, które skłoniły mnie do zabrania głosu na innym forum niż to czynię zazwyczaj, czyli w kwartalniku Postępy Techniki Jądrowej. Oto ich tytuły:

• Trzaskowski: Nie należy wykluczać atomu. Zaproponuję strategię do 2050 roku (ROZMOWA)
• Dąbrowski: Atom w Polsce powinna wybudować osobna spółka państwowa
• Kurtyka: Atom może zastąpić węgiel w produkcji energii w Polsce
• Ostateczna wersja strategii energetycznej Polski pojawi się do końca roku
• Strupczewski: Budowa atomu jest nie tylko możliwa, ale i konieczna (ROZMOWA)
• Marques: Atom mógłby uratować klimat, gdyby się opłacał
• Naimski: Jest szansa na zablokowanie budowy Nord Stream 2 na finiszu
• Sasin: Chciałbym, żebyśmy w energetyce byli dalej, niż jesteśmy

Wszystkie one opowiadają się za energetyką jądrową, chociaż w tytule jednego z nich zasiana jest wątpliwość „gdyby się opłacał”, ale w oryginalnym tekście nie doszukałem się tej wątpliwości.

Politycy w Polsce powtarzają stale informacje, zawarte pierwotnie w Programie Polskiej Energetyki Jądrowej i korygowane w miarę upływu lat.  Wynika z nich, że pierwszy reaktor energetyczny będzie uruchomiony w 2033 roku, a w kolejnych latach pięć następnych do 2043 roku i będą to reaktory dużej mocy, rzędu 1500-1600 MWe. Warto przypomnieć, że koncepcja ta powstawała w latach 2008-2009 i wtedy tak właśnie widziano rozwój energetyki jądrowej na świecie. Na horyzoncie zarysowywały się już pierwsze projekty małych reaktorów, może jeszcze nie modularnych, o których jest teraz głośno.  Od tego czasu minęło 12 lat i sprawy związane ze zmianą klimatu zmieniły podejście do energetyki jądrowej i warto się zastanowić nad jej dalszą koncepcją dostosowaną do warunków w Polsce, może trzeba podejść do sprawy od nowa?

Może mały?

W tej chwili można wymienić ponad 50 różnych pomysłów na reaktory o mniejszej mocy i są to małe lub mikro reaktory.  Niestety większość z nich stanowią tylko koncepcje (ja bym nazwał je konstrukcjami papierowymi) wymagające weryfikacji w budowie i dłuższej eksploatacji.  Z tych pomysłów do bieżącego, krótkoterminowego zastosowania pozostają tylko reaktory wodne ciśnieniowe o mocy rzędu 200-300 MWe.  Jako przykład można podać reaktor SMR-160 firmy Holtec Int. i BWRX-300 firmy GE Hitachi Nuclear.  Widzę dla nich pole do zastosowania w naszych, krajowych warunkach.  Wynika to, moim zdaniem, z następujących przesłanek:

1) czeka nas znaczna redukcja emisji dwutlenku węgla z naszych elektrowni i przejście z węgla na gaz nie polepsza znacznie naszej sytuacji, a dodatkowo rosną koszty wydobycia węgla kamiennego i kończą się zasoby węgla brunatnego w obecnie eksploatowanych kopalniach,

2) w naszych elektrowniach stale pracują, bardzo już stare bloki o mocy 200 MW i trzeba będzie część z nich wycofać z eksploatacji a inne poddać modernizacji (zgodnie z wnioskiem z konferencji FSNT-NOT „Kierunki rozwoju energetyki w Polsce” z listopada 2019 r.), a bloki te nie mogą być w całości zastąpione przez źródła odnawialne (OZE) ze względu na zmienny (chociaż przewidywalny) charakter pracy OZE zależny głównie od pogody lub duże magazyny energii, których jeszcze nie ma,

3) czas budowy modułowych reaktorów, ze względu na uniknięcie wielu prac na placu budowy ulegnie skróceniu

4) koszt inwestycyjny małych reaktorów na jednostkę mocy, przy masowej produkcji, jak podają różne źródła, może być porównywalny z dużymi reaktorami,

5) małe reaktory przewidziane są do eksploatacji przez 60 lat, podczas gdy wiatraki należy wymieniać co 20 lat (i powstaje problem z ich utylizacją, który może być bardzo poważny, a budowa na morzu stwarza problemy z odbiorem mocy i jest bardziej kosztowna niż na lądzie),

6) zamrożenie kapitału (w postaci pożyczki bankowej) będzie znacznie mniejsze i nastąpi na krótszy okres czasu, a pierwsze jednostki mogą już na siebie zarabiać, gdy budowane są następne.

Prawdą jest, że prace nad wydaniem zezwolenia na budowę i eksploatacje obu reaktorów właśnie się rozpoczęły przez urzędy dozoru jądrowego w USA i Kanadzie i potrwają dwa-trzy lata.  Oba projekty opierają się na doświadczeniach eksploatacyjnych podobnych reaktorów.  W przypadku reaktora SMR-160 jest to zamodelowanie obiegu naturalnego w reaktorze wodno-ciśnieniowym, którego technologia jest bardzo dobrze opanowana.  W przypadku reaktora BWRX-300 jest to z jednej strony zmniejszenie mocy w zaprojektowanym reaktorze ESBWR (posiadającym zezwolenie amerykańskiego urzędu dozoru jądrowego, ale nigdzie nie zbudowanym) oraz oparcie się o doświadczenia wieloletniej eksploatacji podobnych reaktorów o mniejszej mocy w USA i Holandii. Nie ma podstaw sądzić, że reaktory te nie uzyskają odpowiednich licencji, a w naszych warunkach nie będziemy mieli innego wyjścia niż zaakceptowanie zezwoleń wydanych przez tamte urzędy dozoru.  Poza tym wiadomo, że obie firmy pracują nad przygotowaniem projektów technicznych i zabezpieczeniem dostaw niezbędnych urządzeń. Zatem, pierwsze reaktory małej mocy według ocen ich dostawców mogłyby być uruchomione w latach 2027-2028.

Przeciwnicy pomysłu skierowania uwagi na wymienione reaktory powiedzą, przecież na świecie buduje się duże reaktory.  Tak, ale ich uruchomienie przewiduje się do 2027-2028 roku, a w tym czasie powinny już rozpocząć pracę dwa małe reaktory, o których była mowa wcześniej (jedyny kraj planujący uruchomienie dużego reaktora po 2030 roku to są Czechy, ale w lokalizacji już pracujących dwóch reaktorów w EJ Temelin).

W odpowiedzi na pytanie dziennikarki czy reaktory SMR to „mrzonka” prof. Andrzej Strupczewski powiedział: „Nie, to zupełnie konkretna możliwość i można oczekiwać, że jeszcze w tej dekadzie małe reaktory modułowe SMR uzyskają pierwsze zezwolenia na budowę i eksploatację.”, więc dlaczego nie moglibyśmy się jako kraj włączyć w prace nad nimi. A zainteresowanie wykazują takie kraje sąsiednie jak Czechy, Estonia i Ukraina, która deklaruje chęć współpracy przy jego budowie oferując dostawę turbozespołu (a firma w Polsce dostarcza ostatnio nowe generatory do EJ Loviisa w Finlandii).  W dalszym ciągu swej wypowiedzi porusza sprawę „prac przygotowawczych, badań lokalizacyjnych, analiz bezpieczeństwa i uzyskiwania zezwoleń jest bardzo duża, niewiele mniejsza niż w przypadku dużych bloków energetycznych.”  Ale wykonanie pełnych analiz bezpieczeństwa znacznie przekracza możliwości naszego dozoru jądrowego (PAA), będziemy musieli oprzeć się na analizach wykonanych w kraju dostawcy.

Przeciwnicy budowy małych reaktorów mogą też powołać się na Prawo atomowe uchwalone w 2011 roku, w którym stwierdzono „W projekcie i procesie budowy obiektu jądrowego nie stosuje się rozwiązań i technologii, które nie zostały sprawdzone w praktyce w obiektach jądrowych lub za pomocą prób, badań oraz analiz (art. 36b). Prawo to powstawało w latach 2010-2011, kiedy znane były opóźnienia w budowie reaktora EPR w Finlandii (i nie został on uruchomiony do dziś) i chciano się zabezpieczyć przed oferowaniem nam prototypowych konstrukcji. Wymóg ten wpisany został przez autorów nowelizacji Prawa atomowego i może być zmieniony przez nich.  W odniesieniu do wymienionych małych reaktorów wątpliwości co do ich konstrukcji i możliwości eksploatacyjnych są naprawdę minimalne, a dokonane próby oraz analizy (numerycznych) powinny upewnić konstruktorów co wybranych rozwiązań technicznych.

Synthos i GE Hitachi na horyzoncie

Nowe światło na sprawę małego reaktora rzuca, ogłoszona w październiku ubiegłego roku, inicjatywa prezesa koncernu chemicznego Synthos p. Michała Sołowowa, przeprowadzenia oceny możliwości budowy reaktora BWRX-300. Miałby on w pierwszym rzędzie zaspokajać potrzeby energetyczne zakładu chemicznego i uniezależnić go od dostaw zewnętrznych energii elektrycznej po dzisiaj nieznanych cenach.  Zainteresowanie prywatnego kapitału budową reaktora jądrowego w Polsce stworzy na pewno nowe problemy, chociaż Prawo atomowe wymienia wymagania jakie powinien spełniać inwestor nie precyzując, że musi to być firma państwowa.  Jako główne zastrzeżenie, prof. Strupczewski pisze, że ”reaktor opracowany przez GE Hitachi nie jest jeszcze licencjonowany w żadnym kraju, trzeba więc przeprowadzić cały proces udowodnienia jego bezpieczeństwa i wykonalności, by uzyskać licencję na budowę” ale o to musi się martwić dostawca, a my musimy wykonać tylko analizy środowiskowe i lokalizacyjne, co chyba potrafimy wykonać po doświadczeniach z lokalizacjami Żarnowiec i Lubiatowo-Kopalino.

Zgadzam się ze stwierdzeniem ministra klimatu Michała Kurtyki, że „atom może zastąpić węgiel”, ale nie musi to być atom wielkoskalowy, który zapewne miał na myśli. Warto dokonać analizy czy tylko duże reaktory wchodzą w rachubę, postarać się wejść we współpracę z firmami planującymi małe reaktory. Takie małe reaktory mogłyby być w przyszłości wykorzystane w kogeneracyjnych układach ciepłowniczych dla wielkich miast.

Osobnego omówienia wymaga sprawa wysokotemperaturowego reaktora chłodzonego gazem (HTGR) i dostarczającego ciepło dla przemysłu chemicznego, która została poruszona w wypowiedzi min. Michała Kurtyki.  Może to być ciekawy pomysł, który znalazł się już w projekcie NCBRu w latach 2011-2014, był przedmiotem prac Zespołu w Ministerstwie Energii w latach 2016-2017, a ostatnio znalazł się w projekcie Gospostrateg-HTR realizowanym w latach 2019-2022. Niestety eksploatacja dwóch takich reaktorów przemysłowych w przeszłości (THTR w Niemczech i Fort. St. Vrain w USA) została przerwana a skutek trudności technicznych, są nowe próby reaktorów badawczych w Chinach (HTR-10) i Japonii (HTTR) oraz trwa budowa jest reaktor przemysłowego (HTR-PM) ale jak przyznają ich twórcy eksploatacja przemysłowa to druga połowa czwartej dekady, czyli lata 2035-2040.  Minister Kurtyka stwierdził, że reaktory te „mogą one być opłacalne”, ale jeśli decydujemy się na pracę nad nimi to powinna być ona prowadzone w znacznie szybszym tempie niż obecnie i nakierowana w pierwszym rzędzie na budowę reaktora badawczego wspólnie z partnerem zagranicznym.

Konkludując i wyrażając moje prywatne zdanie, to najchętniej widziałbym budowę reaktora BWRX-300 wspólnie przez ministerstwo klimatu i koncern Synthos na północy kraju w wybranej lokalizacji Lubiatowo-Kopalino jako elektrownię składająca się 3-4 bloków, jednego bloku na południu w okolicach Oświęcimia, a następnie takich bloków w konwencjonalnych elektrowniach (np. Bełchatów, Konin lub gdzieś indziej) dla zastąpienia wycofywanych z eksploatacji bloków o mocy 200 MW. Ale czy to nie zbyt idealna wizja? Czas pokaże.