Chiny budują mały reaktor jądrowy. Początek nowej ery energetyki atomowej?

Chińskie Ministerstwo Środowiska prowadzi ocenę wpływu na środowisko budowy małego reaktora modułowego ACP100, który miałby stanąć w powiecie Changjiang w prowincji Hajnan. Prace budowlane miałyby rozpocząć się jeszcze w bieżącym roku.

Budowa ma potrwać 65 miesięcy. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem to, po uzyskaniu niezbędnych zezwoleń, 125-megawatowy reaktor powinien rozpocząć pracę 31 maja 2025 roku.

Budowa ACP100 to jeden z najważniejszych projektów chińskiego 12. Planu Pięcioletniego. Projekt reaktora stworzono na bazie pełnowymiarowego reaktora typu PWR ACP1000. W miniaturowym reaktorze zintegrowano turbiny parowe oraz pasywne zabezpieczenia. Całe urządzenie zostanie zainstalowane pod ziemią. ACP100 zostanie zlokalizowany na północnym-zachodzie istniejącej elektrowni atomowej.

Świat ma poważny problem. Z corocznego raportu środowiskowego BP dowiadujemy się, że w 2017 roku aż 38% światowej energii pochodziło z węgla. To dokładnie tyle samo, co przed 20 laty, kiedy to podpisano pierwszy międzynarodowy traktat o zapobieganiu zmianom klimatu. Co gorsza emisja gazów cieplarnianych rośnie i w 2018 roku zwiększyła się o 2,7%. To największy wzrost od siedmiu lat.

W obliczu coraz poważniejszych zmian klimatycznych jasne jest, że dotychczasowe działania nie pomagają. Nawet specjaliści z ONZ, którzy w przeszłości nie byli przekonani do energetyki jądrowej, przyznają, że w obecnej sytuacji dobre jest każde rozwiązanie, które pozwoli na utrzymanie globalnego ocieplenia na poziomie mniejszym niż 1,5 stopnia Celsjusza powyżej średniej sprzed rewolucji przemysłowej. A w tej chwili jedynym rozwiązaniem wydaje się znaczne zwiększenie produkcji energii z energetyki atomowej.

Jednak świat idzie w przeciwnym kierunku. Niemcy chcą do 2022 roku zamknąć wszystkie swoje elektrownie atomowe, a Włosi już w 2011 roku zdecydowali, że nie będą budowali kolejnych. Jednak nawet jeśli opinia publiczna popierałaby budowę elektrowni atomowych – a tak nie jest – to kolejne tego typu instalacje mogłyby nie powstać. Elektrownie takie są po prostu niezwykle drogie. W USA w ostatnich latach wiele elektrowni zamknięto, a z planowej budowy innych zrezygnowano, gdyż nie wytrzymywały one konkurencji z gazem łupkowym. Organizacja Union of Concerned Scientists (UCS), która sceptycznie odnosiła się do energetyki jądrowej, stwierdziła niedawno, że jeśli nic się nie zmieni, to prawdopodobnie dojdzie do zamknięcia kolejnych elektrowni atomowych, które zostaną zastąpione przede wszystkim gazem naturalnym, co doprowadzi do wzrostu emisji.

Sytuacja jest tak dramatyczna, że, jak mówi dyrektor ds. bezpieczeństwa projektów atomowych UCS Edwin Lyman, kwestią do rozstrzygnięcia jest pytanie o to, czy w kolejnych dekadach realnie może powstać wystarczająca liczba elektrowni atomowych, by zaspokoić potrzeby.

Obecnie w samej tylko Ameryce Północnej prowadzone są badania nad 75 różnymi projektami elektrowni atomowych.

Kilkukrotnie zajmowaliśmy się już tym tematem, czy to pisząc o „Reaktorze z fabryki", „Osobistej elektrowni atomowej”, pytając czy „Minireaktory nadzieją energetyki atomowej” oraz wspominając, że „NuScale ogłosiło, kto wyprodukuje pierwszy mały reaktor atomowy".

Niewielkie reaktory atomowe mają wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi elektrowniami. Są na tyle małe, że możńa je produkować w fabryce i przewieźć na miejsce montażu. Dzięki temu cały proces budowy trwa znacznie szybciej i jest znacznie tańszy, a więc i inwestycja jest znacznie mniej ryzykowna. Ponadto wiele tego typu projektów to reaktory bezobsługowe, które można np. zakopać pod ziemią i wydobywać raz na kilka lat, by wymienić paliwo. Rozwiązanie jest więc i tańsze w obsłudze i bardziej bezpieczne od tradycyjnych elektrowni.

APC100 to po prostu pomniejszona wersja dużych reaktorów jądrowych. Podobną technologię oferuje amerykańska firma NuScale, która podpisała już z koalicją 46 amerykańskich dostawców energii umowę na dostarczenie 12 małych reaktorów. Jednak projekt będzie kontynuowany, jeśli do końca bieżącego roku członkowie koalicji zdecydują się na jego finansowanie. To może nie być takie oczywiste. W 2011 roku firma Generation mPower, wspierana przez giganta Babcock & Wilcox podpisła umowę na budowę sześciu podobnych reaktorów, jednak po trzech latach z umowy zrezygnowano, gdyż nie znaleziono nowych klientów, co czyniło całe przedsięwzięcie nieopłacalnym.

Jeszcze bardziej interesujące są miniaturowe reaktory, które nie są – jak ACP100 czy projekt NuScale – miniaturowymi wersjami dużych reaktorów typu PWR, ale nowatorskimi konstrukcjami chłodzonymi sodem. Projekt takiego reaktora ma firma TerraPower, której jednym z inwestorów jest Bill Gates. Opracowała ona nowatorki projekt reaktora z falą wędrującą i podpisała z Pekinem umowę na zbudowanie do roku 2022 prototypowego urządzenia w Państwie Środka. Nie wiadomo jednak, jak na plany te wpłynie pogorszenie się relacji pomiędzy Chinami a USA.

Jeszcze inny pomysł to reaktory chłodzone stopionymi solami. Te są najbardziej bezpieczne, gdyż reaktor jest chłodzony nawet w przypadku całkowitego braku zasilania. Projekt takiego reaktora ma kanadyjska firma Terrestrial Energy. Chce ona wybudować 190-megawatową elektrownię w prowincji Ontario i obiecuje, że do roku 2030 zacznie dostarczać energię w cenie konkurencyjnej do ceny energii z gazu. Warto też przypomnieć, że olbrzymie postępy w dziedzinie reaktorów chłodzonych stopionymi solami poczyniły też Chiny, które zaskakująco szybko rozwinęły technologie udostępnione im przez Amerykanów.

W chwili obecnej mamy więc do wyboru miniaturowe wersje dużych reaktorów PWR, czy SMR proponowane przez NuScale i Chińczyków. Reaktory takie mają zapewniać od 50 do 200 megawatów energii, mogą pracować przez 60 lat, stworzenie prototypu to koszt rzędu 100 milionów USD, a zbudowanie instalacji komercyjnej oznacza wydatkowanie nawet 2 miliardów USD. Pierwsze tego typu reaktory mogą rozpocząć pracę około roku 2025. Kolejna klasa projektów to reaktory bezpieczniejsze niż PWR i im podobne, czyli reaktory z rdzeniem usypanym (PBR), reaktory chłodzone sodem oraz reaktory chłodzone stopionymi solami. Reaktory takie mają dostarczać 190–600 megawatów energii i mają pracować 40-60 lat. Najbardziej zaawansowane są prace nad PBR, być może w bieżącym roku pierwszy taki reaktor zacznie pracę w Chinach. Prace rozwojowe nad PBR to koszt rzędu 400 milionów do 1,2 miliarda USD. Natomiast stworzenie prototypu reaktora chłodzonego sodem lub stopioną solą to koszt szacowany na 1 miliard USD. Pierwszy PBR ma ruszyć w bieżącym roku. Reaktory chłodzone sodem mogą zadebiutować w roku 2025, a chłodzone stopionymi solami – w roku 2030.

W końcu należy wspomnieć krótko o fuzji jądrowej, czyli pozyskiwaniu energii nie w drodze rozszczepiania ciężkich jąder, a łączenia lżejszych jąder. Tutaj notuje się bardzo powolny postęp. Najbardziej znany projekt to ITER, chociaż nad fuzją pracują też inni. Reaktory fuzyjne mają dostarczać 100–600 megawatów i pracować przez 35 lat. Obecnie koszty rozwoju projektu ITER to 22 miliardy dolarów. Koszty wersji komercyjnej takiego reaktora nie są znane. Pierwszy tego typu reaktor pojawi się nie wcześniej niż w roku 2035.

energia atomowa elektrownia jądrowa mały reaktor SMR PBR TWR Chiny Bill Gates