Reaktory jądrowe IV Generacji przyszłością energetyki jądrowej

Podpisując porozumienie w Brukseli w czerwcu br., Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) przystąpiło do projektu Allegro, na mocy którego polscy uczeni będą członkami międzynarodowego zespołu ekspertów rozwijających technologie reaktorów jądrowych IV Generacji. Wspólnie z naukowcami z Czech, Słowacji oraz Węgier mamy realizować projekt wdrożenia reaktora FGCR (Fast Gas Cooled Reactor), czyli reaktora prędkiego chłodzonego gazem (helem). Pierwszy reaktor demonstracyjny, nazwany będzie reaktorem Allegro.

Allegro jest jednym z trzech podstawowych projektów, realizowanych w ramach prowadzonego przez Komisję Europejską programu European Sustainable Nuclear Industrial Initiative (ESNII), natomiast pozostałe dwa opracowywane są przez zespoły z wiodącym wkładem Francji (reaktor chłodzony sodem) oraz Belgii i Rumunii (reaktory chłodzone stopem ołowiu z bizmutem).

Gaz, woda, ołów...

Członkowie Międzynarodowego Forum Generacji IV – grupy 13 państw aktywnie zaangażowanych w rozwój reaktorów IV Generacji – wybrali sześć technologii reaktorów, które mają zapewnić realizację założeń wdrożenia nowej generacji, czyli m.in. zrównoważony rozwój, bezpieczeństwo, niezawodność, korzystne aspekty ekonomiczne. Do tych technologii zalicza się:

- Reaktor prędki chłodzony gazem - GFR (Gas-Cooled Fast Reactor). W tym wypadku chłodziwem jest hel. Ważną cechą tej technologii jest możliwość sprzężenia produkcji energii elektrycznej z produkcją wodoru, dzięki wykorzystaniu wysokiej temperatury helu opuszczającego reaktor.

- Reaktor wysokotemperaturowy - VHTR (Very-High-Temperature Reactor). Różnica pomiędzy tym reaktorem a GRF polega na tym, że jego działanie opiera się na neutronach termicznych. W VHTR istnieje możliwość kogeneracji wytwarzania energii elektrycznej oraz ciepła, które wykorzystuje się następnie do produkcji wodoru.

- Nadkrytyczny reaktor wodny - SCWR (Supercritical-Water-Cooled Reactor). Wyróżnia się pracą w zakresie parametrów nadkrytycznych wody, która pełni rolę chłodziwa. Sprawność takiego układu jest o ok. 10 proc. większa niż w klasycznych reaktorach lekko wodnych.

- Reaktor prędki chłodzony sodem - SFR (Sodium-Cooled Fast Reactor). Jest to reaktor o prędkim spektrum neutronów, gdzie rolę chłodziwa pełni ciekły sód.

- Reaktor prędki chłodzony ołowiem - LFR (Lead-Cooled Fast Reactor). Odznacza się również prędkim spektrum neutronów. Chłodziwem jest ołów lub stop ołowiu z bizmutem.

- Reaktor chłodzony stopionymi solami - MSR (Molten Salt Reactor). W tym systemie spektrum neutronów może być zarówno termiczne jak i epitermiczne, a paliwo zawarte w rdzeniu tworzy mieszaninę fluorków sodu, cyrkonu i uranu. Moderatorem jest grafit.

Czy warto rozwijać IV generację?

Zdaniem Bertranda Barre'a, doradcy naukowego francuskiego koncernu Areva, należy być przygotowanym na sytuację, w której zasoby dostępnego na świecie uranu będą coraz mniejsze i coraz droższe. Oznacza to zwrot ku ulepszonym technologiom jądrowym, które umożliwią zwiększenie wydajności energetycznej z 33 proc. do ok. 45-50 proc. Reaktory IV Generacji są także przyjazne środowisku naturalnemu ze względu na wydłużony cykl paliwowy oraz możliwość wykorzystania wysokoaktywnych odpadów promieniotwórczych powstających podczas eksploatacji elektrowni jądrowych poprzednich generacji.

Z kolei Bill Gates w wypowiedzi dla "The Wall Street Journal" podkreśla, że zdecydował się zainwestować w technologię IV Generacji wdrażaną przez Terra Power ze względu na zerowe emisje C0