W ostatnich miesiącach do polskich mediów (w tym społecznościowych) powraca regularnie temat energetyki jądrowej. Główną osią dyskusji pozostaje rola, jaką atom ma do odegrania w procesie dekarbonizacji, zarówno naszej lokalnej, jak i globalnej, aczkolwiek istotne wątki dotyczą także tego jaki ten atom powinien być, w szczególności jakie technologie powinny być wykorzystywane. Jednym z powracających tematów w takich dyskusjach jest zagadnienie nowoczesnych konstrukcji tzw. małych reaktorów modułowych (ang. Small Modular Reactors, na ogół skrótowo określane akronimem SMR), które bywają prezentowane jako remedium na wiele problemów trapiących tę branżę przemysłu. W ostatnim czasie pojawił się szereg doniesień dotyczących postępów w rozwoju takich technologii i ich licencjonowania, a także o listach intencyjnych zawieranych przez dostawców z zainteresowanymi inwestorami – jednym z nich było porozumienie pomiędzy GE Hitachi Nuclear Energy a polskim Synthosem. W debacie publicznej pojawiają się głosy, że to na tę technologię powinna postawić Polska, zarzucając jednocześnie budowę tradycyjnych dużych bloków jądrowych.
SMR – co to takiego?
Nie istnieje jedna ścisła definicja, niemniej typowo mianem małych reaktorów modułowych określa się reaktory dla bloków o mocach elektrycznych nieprzekraczających 300 MW, charakteryzujące się dużym stopniem standaryzacji. Choć definicja tego nie implikuje, najbardziej zaawansowane projekty – bo w tej kategorii mamy póki co do czynienia jedynie z niezrealizowanymi projektami – są oparte o tradycyjną technologię reaktora wodnego ciśnieniowego, a więc najpopularniejsze rozwiązanie stosowane obecnie w blokach dużych. Są to też konstrukcje koncepcyjnie zbliżone do reaktorów napędowych stosowanych np. na okrętach podwodnych albo amerykańskich lotniskowcach. W praktyce proponowane obecnie konstrukcje są też mniejsze, niż dopuszcza podana definicja – osiągają od 45 do 225 MW.
Małe reaktory modułowe w założeniu mają być odpowiedzią na szereg kłopotów prześladujących tradycyjną energetykę jądrową, w tym przede wszystkim olbrzymią kapitałochłonność pojedynczej inwestycji, wysoki stopień złożoności projektu dużego bloku (czyli duży potencjał do popełnienia błędów w realizacji) oraz długie czasy budowy. Małe reaktory mają być budowane szybciej i sprawniej, z większym udziałem prefabrykacji, a docelowo ich quasi-seryjna produkcja w standaryzowanej formie ma prowadzić do obniżenia kosztów produkcji. Małe bloki mogą też lepiej wpisywać się w potrzeby systemów elektroenergetycznych – szczególnie tych mniejszych, gdzie jednostki tradycyjne oferowane obecnie na rynku byłyby zbyt duże. Warto tu zauważyć, że jest to w pewnym sensie odwrócenie tradycyjnego sposobu myślenia o blokach jądrowych. Historycznie, moc pojedynczych bloków jądrowych stopniowo rosła – pierwsze jednostki były właśnie na poziomie proponowanych dziś SMR, ale szybko pojawiły się konstrukcje większe, po kilkaset albo i ponad tysiąc megawatów. Większość bloków budowanych w latach 80. i później, to już jednostki istotnie przekraczające 1000 MW mocy elektrycznej. Paradoksalnie i tu argumentem była ekonomia – zwiększanie bloków miało prowadzić do obniżenia kosztu w przeliczeniu na jednostkę mocy. Niestety trend ten doprowadził do powstania jednostek trudnych do udźwignięcia dla pojedynczego inwestora (a czasami i wykonawcy), co szczególnie w warunkach liberalizacji rynku energii oraz skupienia podmiotów gospodarczych na bilansach krótkoterminowych stało się istotną blokadą rozwoju energetyki jądrowej. Do tego moce znacznie przekraczające tysiąc megawatów stanowią wyzwanie nawet dla dużych systemów elektroenergetycznych, które muszą mieć przygotowane rezerwy na wypadek nagłej awarii każdego przyłączonego do nich bloku.
SMR w kontekście polskim
Realne problemy z budową nowych dużych bloków jądrowych oraz pojawienie się oferty małych reaktorów modułowych stawia przed każdym krajem planującym budowę jednostek tego rodzaju oczywiste pytanie: które podejście wybrać? Tradycyjne, duże bloki, czy też nowe proponowane konstrukcje małe? Koncepcja małych bloków wydaje się mieć szereg zalet. Jedną z nich jest możliwość budowy elektrowni o znacznie mniejszej mocy oraz ich rozproszenie. Daje to możliwość budowy w lokalizacjach, gdzie budowa dużej elektrowni nie byłaby możliwa. Zresztą genezą wielu tego typu projektów było zasilanie trudno dostępnych lokalizacji o stosunkowo niewielkim zapotrzebowaniu na energię elektryczną. Mniejsza moc jednostkowa może w przyszłości umożliwić budowę lokalnych jądrowych elektrociepłowni. Właśnie w kontekście kogeneracji małymi reaktorami mocno interesuje się między innymi Finlandia. Żadne z tych podejść nie jest jednak wolne od wad. Te dużych bloków zostały już wspomniane. Ale i z małymi reaktorami sytuacja nie jest prosta.
Najbardziej fundamentalny problem jest taki, że małych reaktorów jądrowych zwyczajnie jeszcze nie ma. Dwie konstrukcje – argentyński CAREM oraz chiński HTR-PM – są obecnie na etapie budowy prototypów. Jednak ta pierwsza konstrukcja jest eksperymentalna i ma być tylko krokiem na drodze do rozwoju docelowego, większego modelu, natomiast ta druga reprezentuje nową zaawansowaną technologię reaktorową (tzw. reaktor wysokotemperaturowy) i także nie jest jeszcze nawet bliska komercjalizacji. W kontekście komercyjnej realizacji częściej wymienia się projekty takie, jak amerykański NuScale (50-60 MW), ale te konstrukcje nie zeszły jeszcze z monitorów projektantów. Oznacza to duże prawdopodobieństwo, że gdyby wybrać taką konstrukcję do realizacji w Polsce, byłby to prototyp, co zawsze wiąże się z ryzykiem opóźnień, przekroczeń kosztów oraz niespełnienia założeń. Historia rozwoju techniki z ostatnich dekad nie napawa optymizmem w kwestii szybkości wdrożeń nowych, zaawansowanych rozwiązań technicznych, niezależnie od branży.
