Dziesiątki pomysłów na świecie przekształca się powoli (bardzo powoli) w projekty małych reaktorów nuklearnych.
Czeka je jeszcze ogrom badawczych i inżynierskich wysiłków, by przeistoczyć się w realne konstrukcje, a później pracujące, wytwarzające energię bloki energetyczne. Długie lata pracy na całym świecie. Rosjanie ten etap mają za sobą. Oni już budują kolejne instalacje, o których gdzie indziej tylko się dyskutuje. W ostatnim tekście („Małe reaktory nuklearne w Rosji”, https://myslpolska.info/2024/02/02/szczesniak-male-reaktory-nuklearne-w-rosji/) przedstawiłem trochę historii i aktualnego stanu prac nad małymi reaktorami nuklearnymi (SMR – small modular reactors) w Rosji. Dzisiaj o już realizowanej budowie nowej elektrowni jądrowej umieszczonej na wodzie, która już niedługo zacznie pracować.
Za trzy lata Rosatom ma uruchomić drugą już pływającą elektrownię jądrową na świecie. Tym razem dla górniczego kombinatu Baimskaja na Czukotce (na zdjęciu). Ma ona zasilać w energię zakład wzbogacania rudy w tej polarnej kopalni miedzi. W lipcu 2021 r. podpisano umowę inwestycyjną, rok później w Chinach zaczęto budować dwa statki – nośniki reaktorów.
Potrzebne będą trzy pływające jednostki, każda z dwoma reaktorami na pokładzie (razem 106 MW), zaś czwarta będzie w rezerwie dla wymiany paliwa. Łączna moc potrzebna do wydobycia miedzi i wyprodukowania jej koncentratu wynosi 350 MW. Aby doprowadzić energię na miejsce, potrzebne jest przeprowadzenie ponad 400 kilometrów linii energetycznej w warunkach arktycznych. Prąd z pierwszych dwóch jednostek pływających ma ruszyć w 2027 r., w następnym roku dołączy trzecia jednostka, zaś czwarta dopłynie w 2032 r., zamieniając tę, która ma dokonać wymiany paliwa i przeglądu.
Ta druga pływająca elektrownia jądrowa to już kolejna generacja, oparta na pracy „Akademika Łomonosowa”. Jednak technologicznie znacznie bardziej rozwiniętej niż 70 megawatów w Peweku. Powstaje na bazie znacznie potężniejszego bloku jądrowego RITM-200, stosowanego na największych lodołamaczach („Nowe reaktory, coraz potężniejsze lodołamacze”, https://myslpolska.info/2023/07/17/szczesniak-nowe-reaktory-coraz-potezniejsze-lodolamacze/). Wyprodukowano już 9 takich reaktorów, testowanych w bardzo ciężkich warunkach eksploatacji przy przecieraniu arktycznych szlaków wśród lodów.
Ich energetyczna wersja RITM-200S zadebiutowała w grudniu 2021 r. i jest znacznie mocniejsza, lżejsza i bardziej długowieczna niż jej pierwowzór na lodołamaczu. Osiągi są imponujące: masa bloku zmniejszyła się z 3,74 tysiąca ton do 2,3 tys. (o prawie 40%). Potencjał energetyczny strefy aktywnej zwiększył się z 2,1 do 8,0 TWh (prawie 4-krotnie), a moc netto bloku zwiększyła się z 70 MW do 106 MW. Będzie w nim używane nowe paliwo jądrowe, które opracował TVEL. Całość może pracować 40 lat, a paliwo nuklearne będzie wymieniane co 5-6 lat.
Poza tym rosyjskie małe reaktory mają te zalety, o których ciągle się mówi przy SMR-ach. Korpus jednostki pływającej wykonuje się w stoczni, co ogranicza koszty w porównaniu do stawiania bloku na miejscu. Instalacja reaktora w korpusie, załadunek paliwa i kompleksowe testy także następują na linii produkcyjnej. Gotowa do pracy jednostka energetyczna jest podstawiana na miejsce i wystarczy ją podłączyć do systemu energetycznego.
Ogromne efekty ekonomiczne może przynieść produkcja seryjna SMR-ów i Rosatom przygotowuje się do niej. Do tego potrzebny jest rynek, którego pojemność rośnie wraz ze spadkiem cen, gdy obniżenie ceny powoduje zwiększenie popytu. Dzisiaj szacuje się, że efekt skali zajdzie przy rocznej produkcji 10-12 bloków. Co oznacza 2-3 elektrownie rocznie po 4 bloki. Dlaczego cztery? Żeby zapewnić możliwość manewrowania mocą wobec zmieniającego się w różnych rytmach zapotrzebowania, konieczności remontów i wymiany paliwa.
Dla reaktorów RITM osiągnięto także wysoki poziom manewrowania produkcją energii. Pozwala to dostosować do zmiennych potrzeb odbiorców lub niestabilnych systemów OZE. RITM-200 potrafi manewrować między 30- a 100 procentami mocy i to z szybkością 1% mocy w ciągu sekundy. To bardzo dobry wynik, choć zawsze płaci się za to szybszym zużyciem reaktora.
Podsumowując, różnica w zaawansowaniu rosyjskich i zachodnich technologii małego atomu to jakieś 10-15 lat. Dzisiaj to, co na Zachodzie jest na papierze czy w sferze wdrożeń, Rosja już produkuje, instalacje pracują, czy to jako napęd lodołamaczy czy jednostka energetyczna. Co przeszkadza tak rozwiniętym technologicznie i bogatym państwom okiełznać to praktycznie nieskończone źródło energii? No właśnie, trzeba będzie się temu dokładnie przyjrzeć…
Andrzej Szczęśniak
Myśl Polska, nr 7-8 (11-18.02.2024)
