Mikulski: Wyzwania techniczne zagrożą terminowi oddania pierwszego reaktora Orlenu (ANALIZA)
Ogłoszenie listy lokalizacji siedmiu małych reaktor modułowych (SMR) przez koncern PKN Orlen należy traktować jako kolejny i ważny krok na drodze budowy tych reaktorów w Polsce. Nie poruszając spraw finansowych budowy warto wskazać pewne problemy techniczne, które mogą pojawić się w czasie budowy i późniejszej eksploatacji tego reaktora. Nie są one w tej chwili poruszane w licznych wypowiedziach medialnych, ale warto o nich pamiętać – pisze Andrzej Mikulski, wieloletni pracownik Instytutu Badań Jądrowych i Instytutu Energii Atomowej w Świerku i były inspektor dozoru jądrowego w Państwowej Agencji Atomistyki, w BiznesAlert.pl.
Co zrobić z terminem małego atomu Orlenu i Synthosa?
W poniedziałek 17 kwietna 2023 roku Daniel Obajtek, prezes koncernu Orlen w towarzystwie premiera Mateusza Morawieckiego i właściciela grupy chemicznej Synthos Michała Sołowowa ogłosił lokalizację pierwszych siedmiu reaktorów BWRX-300 w Polsce. Jest to ważny krok w realizacji zamiaru budowy małych reaktorów modułowych (SMR), nad którymi obie firmy pracują od października 2019 roku w ramach spółki ORLEN Synthos Green Energy (OSGE). Podanych zostało siedem następujących miejscowości z przeznaczeniem budowanych tam reaktorów:
- Ostrołęka (energetyka),
- Włocławek (przemysł),
- Warszawa (ciepłownictwo),
- Tarnobrzeg-Stalowa Wola (przemysł),
- Dąbrowa Górnicza (przemysł),
- Stany Monowskie (przemysł),
- Kraków Nowa Huta (ciepłownictwo).
Cztery z nich położone są obok zakładów przemysłowych, które będą odbierać energię elektryczną i cieplną, a z tej ostatniej mają skorzystają też miasta położone niedaleko tych zakładów, jeden reaktor obok elektrowni konwencjonalnej, a dwa mają być zlokalizowane obok dużych miast: Warszawy i Krakowa, posiadających duże rozbudowane sieci cieplne. Według przedstawionych informacji każde miejsce zostanie poddane trwającym około 2 lata badaniom, które zweryfikują czy dana lokalizacja spełnia warunki geologiczne i środowiskowe by można tam było zbudować reaktor. Przewiduje się, że pierwszy reaktor ma być uruchomiony na przełomie 2028/2029 roku. Szkoda, że nie podano, gdzie będzie on uruchomiony, sądzę, że powinien to być reaktor dla celów przemysłowych. Zapowiedziano, że kolejne lokalizacje mają zostać podane jeszcze w tym roku i ma być ich co najmniej 20, a do 2038 roku na terenie Polski ma działać 76 reaktorów SMR.
Od dawna wodny reaktor wrzący reaktor BWRX-300 oferowanego przez firmę General Electric Hitachi Nuclear budzi moje zainteresowanie i opisałem go w miesięczniku ENERGETYKA już w grudniu 2020 roku. Reaktor ten swą mocą 300 MWe nawiązuje do reaktorów wodnych I-szej generacji, ale zawiera szereg rozwiązań pasywnych zwiększających bezpieczeństwo jego eksploatacji. Amerykańska firma General Electric buduje takie reaktory od ponad 60 lat początkowo samodzielnie, a ostatnio wspólnie z japońską firmą Hitachi. Jest to dziesiąta wersja reaktora tej firmy i zastosowano w niej naturalny (grawitacyjny) obieg chłodzenia jak w reaktorze ESBWR tej firmy o mocy 1520 MWe, który uzyskał zezwolenie na budowę w USA, ale niestety nie został nigdzie zbudowany. Omawiany reaktor jest jego wersją o zmniejszonej mocy opartą o doświadczenia eksploatacyjne podobnych dwóch reaktorów firmy General Electric. Pierwszy o mocy elektrycznej 65 MWe pracował w EJ Humboldt Bay w USA w latach 1963-1976 (14 lat), a drugi w EJ Dodewaard w Holandii o mocy elektrycznej 60 MWe w latach 1968-1997 roku. (29 lat) i obydwa zostały wyłączone ze względów ekonomicznych biorąc pod uwagę ich niską moc elektryczną. Można zatem mówić o prawdziwym doświadczeniu eksploatacyjnym w przeciwieństwie do reaktora VOYGR firmy NuScale Nuclear, którego obieg hydrauliczny badany był tylko na modelu w skali 1 do 3. Reaktor BWRX-300 przeszedł dwa etapy certyfikacji w Kanadzie i trwa proces uzyskania zezwolenia w USA. Znane są lokalizacje w tych krajach: OPG Darlington w Kanadzie z terminem uruchomienia w 2028 roku i w Clinch River Site w stanie Tennessee w USA w 2029 roku
Nie chcę tutaj komentować zagadnień ekonomicznych kosztów budowy i eksploatacji reaktora BWRX-300, bo się na tym nie znam, ale można wymienić kilka problemów technicznych, które mogą wpłynąć na termin ostatecznego uruchomienia tego reaktora, jak:
- oscylacje mocy występują w reaktorach BWR, nawet z wymuszonym obiegiem chłodzenia i należy określić możliwości techniczne ich wykrywania i likwidowania, gdy się pojawią się w tym reaktorze,
- pomiar poziomu wody w zbiorniku reaktora jest istotny ze względów bezpieczeństwa i w przeszłości były budowane specjalne czujniki do tego celu i warto wiedzieć jak to będzie rozwiązane w tym reaktorze,
- wibracje prętów paliwowych występowały w reaktorach wodno-ciśnieniowych i należy zbadać czy nie wystąpią one w tym reaktorze, co będzie można sprawdzić dopiero po uruchomieniu pierwszego reaktora,
- system chłodzenia awaryjnego (wychłodzenia paliwa po wstrzymaniu reakcji łańcuchowej) został zaakceptowany przez amerykański dozór jądrowy (US NRC) dla dużej wersji tego reaktora, czyli reaktora ESBWR więc pewnie zostanie zaakceptowany dla tego reaktora, ale jego działanie wymaga sprawdzenia doświadczalnego i to też będzie możliwe dopiero po wybudowaniu pierwszego reaktora,
- nowa konstrukcja turbiny na parę nasycona wymaga również sprawdzenia w praktyce na stanowisku doświadczalnym, gdyż jest ona niedostępna w czasie pracy, jak w każdym reaktorze BWR.
Nie da się uniknąć sytuacji, że pierwsze reaktory budowane zarówno w Kanadzie, USA i Polsce stanowić będą obiekty doświadczalne i powinny być wyposażone w dodatkowe oprzyrządowanie celem wykonania dodatkowych pomiarów, a te będą wymagać czasu i przygotowanych do tego specjalistów.
W przedstawionych wcześniej dokumentach widać troskę Orlenu o przygotowanie personelu operacyjnego, gdyż zostały zawarte wstępne porozumienia z wyższymi uczelniami i ma powstać zaplecze naukowo-badawcze, co należy pozytywnie ocenić.
Niestety w przedstawionych założeniach budowy aż 76 reaktorów nic nie wspomniano o postępowaniu z wypalonym paliwem (budowa centralnego składowiska), a to przecież jest najważniejszy argument przeciwników energetyki jądrowej. Nie wiadomo kto ma się o to zatroszczyć: państwo czy prywatny inwestor. Podobne pytanie można postawić w odniesieniu do zapewnienia bezpieczeństwa fizycznego tych licznych obiektów.
I na zakończenie uważam za celowe ustalenie terminu przeprowadzenia pierwszego uruchomienia reaktora w Polsce (tj. uzyskanie po raz pierwszy reakcji łańcuchowej – stanu krytycznego) dopiero po zakończeniu pierwszego cyklu paliwowego reaktora w Kanadzie, gdyż wszelkie zmiany konstrukcyjne znacznie łatwiej przeprowadzać przed uruchomieniem reaktora, gdy żaden element nie uległ skażeniu.
Różne reaktory do różnych celów
Stan zaawansowania prac nad dwoma najbardziej zaawansowanymi reaktorami SMR w Polsce można ocenić pozytywnie: na przykładzie koncernu Orlen przez przedstawienie listy lokalizacji i zapowiedź złożenia wniosku o decyzję zasadniczą w kwietniu i maju tego roku, a przykładzie koncernu KGHM po złożeniu wniosku o decyzję zasadniczą dotyczącą reaktora VOYGR już 14 kwietnia br.
O ile nie mam wątpliwości co do zastosowania reaktora BWRX-300 do produkcji energii elektrycznej i ciepła przemysłowego to zastosowanie go w celach ciepłowniczych w dużych miastach jak Warszawa i Kraków budzi moje wątpliwości. Uważam, że do tego celu bardziej nadają się inne reaktory, jak na przykład modułowy mikroreaktor MMR oferowany przez firmę USNC (Ultra Safe Nuclear Corporation), który jest przedmiotem porozumienia zawartego z zakładami Azoty Police. Korzysta on paliwa odpornego aż do temperatury 1600°C i zapewnia dostawę ciepła przez 20 lat bez potrzeby wymiany paliwa po czym następuje wymiana całego rdzenia.
Orlen chce budować mały atom w Warszawie, Krakowie i dwudziestu kilku innych miejscach
