Co to jest SMR? „Ten termin niewiele znaczy” [WYWIAD]

Jakub Wiech: Czy to jest prawda, że nie ma na świecie działających SMR-ów?

Prof. Ludwik Pieńkowski: Prawdą jest, że termin SMR, Small Modular Reactor (ang.Mały Modułowy Reaktor Jądrowy – przyp. JW.) niewiele co znaczy. To jest taki dom mody, w którym wszyscy starają się wystawić swój towar.

Jak mamy je zatem nazywać?

To nieważne, chyba, że ktoś lubi jakieś akademickie kwalifikacje poszczególnych gatunków, rodzajów i odmian reaktorów SMR. W praktyce to nie ma znaczenia i warto analizować dosłownie kilka projektów, które dziś są niemal gotowe do pierwszych komercyjnych inwestycji.

A czy one w ogóle są „małe"? Bo to ważne np. ze względu na ilość wykorzystywanych materiałów budowlanych.

Z racji efektu skali budowa jednej dużej jednostki pochłania mniej materiałów niż kilku mniejszych o sumarycznie takiej samej mocy.  Ale w ogólnym koszcie liczy się również efekt seryjnej produkcji działający na korzyść mniejszych jednostek przy ograniczonej głębokości rynku.   

To dlaczego ten termin został ukuty?

Dlatego, że współczesna energetyka jądrowa chce zmniejszyć moc bloków i dążyć ku seryjnej produkcji modularnych, zintegrowanych reaktorów. Francuzi potrafili wybudować serię 40 dużych reaktorów w 15 lat, a ostatnio próbują, ale nie potrafią wybudować jednego reaktora we Flamanville przez  15 lat. Można zatem powiedzieć, że termin „SMR" jest wyrazem dążeń do znalezienia optymalnej skali, długości serii i modularności konstrukcji przy zadanej głębokości rynku. Termin stał się modny i teraz wiele podmiotów chce aby ich projekty klasyfikowano wśród reaktorów SMR. .

I kto w tym przoduje?

W euroatlantyckiej przestrzeni gospodarczej wśród projektów wykorzystujących dobrze sprawdzone technologie reaktorów lekkowodnych warto wymienić jedynie kilka:  NuScale i BWRX-300 ze Stanów Zjednoczonych, UK-SMR firmy Rolls Royce z Wielkiej Brytanii i NUWARD projektowany we Francji przez EDF. Przy czym do dziś jedynie projekt NuScale został zgłoszony do certyfikacji w USA, czyli u renomowanego regulatora i stało się to już w 2017 roku. Tym samym NuScale ujawnił obszerną dokumentację techniczną umożliwiającą niezależne badania bezpieczeństwa. Na drugim biegunie są projekty pokazywane nieraz w bardzo atrakcyjnej marketingowej oprawie, dające znaczne obietnice, ale o których niewiele wiadomo.

Na przykład?

Nie chcę nawet wymieniać ich nazw, nie zamierzam ich reklamować. W Polsce w publicznej przestrzeni widzimy dwa projekty spośród kilku niemal gotowych do pierwszych wdrożeń.   

Wróćmy na chwilę do mojego pierwszego pytania. Zadałem je, bo wiem, że są jednostki spełniające kryteria SMR, które zasilają np. lotniskowce. Dlaczego nie można przeszczepić ich prosto na grunt cywilny?

Reaktory napędowe, które zasilają okręty podwodne i lotniskowce to jednostki wojskowe. Podstawowym ich zadaniem jest działanie w taki sposób, aby wygrać wojnę. Dowódca musi mieć do dyspozycji w każdej chwili pełną moc i nie może usłyszeć od załogi, że reaktor nie da rady. Dlatego reaktory napędowe wykorzystują paliwo o wzbogaceniu sięgającym 90%, a ich rdzeń ma konstrukcję bardzo odmienną od konstrukcji rdzenia reaktorów wykorzystywanych w cywilnej energetyce. Owszem, reaktory napędowe mają małą moc,  co oznacza, że przemysł potrafiący wykuć zbiorniki tych reaktorów, wyprodukować ciężkie, kosztowne elementy, ma też możliwość budowy cywilnych modularnych reaktorów dla energetyki.  

Skupmy się zatem na projekcie NuScale. Jak wyglądają perspektywy jego budowy?

Projekt NuScale już w 2020 roku dostał tzw. Standard Design Approval. W te wakacje uzyskał Final Design Approval dla modułów o mocy 50 MW i modularnego bloku o mocy 600 MW składającego się z 12 modułów. Oznacza to, że każdy inwestor składając w przyszłości w Stanach Zjednoczonych wniosek o wydanie licencji będzie od razu dysponował zgodami amerykańskiego regulatora w obszarach objętych certyfikacją.  Taki system prawny zmniejsza ryzyko inwestora, gdyż najbardziej ryzykowną częścią procesu licencjonowania jest certyfikacja samego projektu. Dlatego w Stanach Zjednoczonych typowo certyfikacja odbywa się na wniosek dewelopera technologii, w fazie przed jakimikolwiek zobowiązaniami finansowymi po stronie inwestora. Jeszcze w tym roku firma NuScale Power ma wystąpić o certyfikację modułów o podwyższonej mocy do 77 MW i modularnego bloku o mocy 462 MW składającego się z 6 modułów.

Więc co teraz?

Teraz największe wyzwanie to łańcuch dostaw. Papiery papierami, ale trzeba będzie np. wykuć zbiorniki reaktorów – a ten proces musi się zacząć kilka lat przed rozpoczęciem budowy. Z tym się wiążą oczywiście pewne ryzyka.

A czy widzi Pan ryzyka związane z podejściem unijnych regulatorów do tych projektów?

Nie, nie ma dowodów pokazujących, że coś w tej kwestii zagraża tym projektom. Regulacje dla projektu takiego jak NuScale są identyczne jak dla projektów reaktorów wielkoskalowych. Co najwyżej rygory zawarte w innych dokumentach, takich jak taksonomia mogą utrudnić realizację inwestycji – ale te ograniczenia jedynie pośrednio wpływają na decyzje regulatorów. Przy czym warto podkreślić, że w całej fazie procedury certyfikacyjnej reaktor NuScale ma jeden, wielki atut.

Jaki?

Moduły NuScale mają przyjeżdżać na plac budowy w zintegrowanej postaci, z reaktorem i wytwornicą pary już umieszczonymi w ciasnej, stalowej obudowie bezpieczeństwa. Cała wyspa jądrowa każdego modułu ma być montowana w fabryce i gotowa do instalacji przyjeżdżać na plac budowy.  Procesy inwestycyjne są rozdzielone. Równolegle konstruowane będą budynki bloków energetycznych i moduły reaktorowe. Co więcej, reaktory będą też testowane na zimno w zakładzie produkcyjnym.  Integracja  wyspy jądrowej w warunkach fabrycznych jest prostsza i pewniejsza niż na placu budowy, co daje obietnicę znacznej redukcji kosztów i zmniejsza ryzyko opóźnień.

Czy przyszłość tych jednostek polega zatem na tym, że będą budowane w klastrach, by przez to zwiększać ich kumulatywną moc?

Tak, może nie będą to klastry o porównywalnie dużej mocy co zbudowane z dużych jednostek jądrowych, ale wszystko wskazuje na to, że te projekty będą grupowane w modularnych blokach o mocy od kilkuset do tysiąca megawatów. A to ma znaczenie chociażby dla wyzwań, które stają już teraz przed Polską.

Na przykład?

Na przykład dla elektrowni w Bełchatowie, której wyłączenie kiedyś nastąpi. Tam pozostanie infrastruktura, którą można wykorzystać, w tym sieci elektroenergetyczne. Ale zastąpienie dużej elektrowni węglowej równie dużym atomem rodzi problemy z chłodzeniem. 80% wody używanej przez bełchatowską elektrownię pochodzi z procesu odwadniania kopalni. Po zakończeniu wydobycia węgla to źródło wody będzie niedostępne. Tymczasem reaktory NuScale mogą być chłodzone powietrzem czemu sprzyja modularna struktura bloków energetycznych. To jest aspekt, który będzie bardzo rzutował na możliwości budowy nowych jednostek wytwórczych w Polsce. Dobrze rozumieją to Amerykanie i dlatego planują, aby pierwszy modularny blok NuScale o mocy 462 MW w Idaho był chłodzony powietrzem.

Dziękuję za rozmowę.