Reaktor jądrowy HTR, którego bezpieczeństwo tkwi w samej konstrukcji paliwa - to urządzenie, na którym skorzystać mógłby polski przemysł. Taki badawczy reaktor chcą najpierw zbudować i przetestować naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych - mówi prof. Grzegorz Wrochna.

"Oddany do konsultacji plan Morawieckiego zakłada, że polska gospodarka będzie się intensywnie rozwijać w oparciu o nowe technologie. Jednym z zawartych tam tematów priorytetowych jest wdrożenie reaktorów wysokotemperaturowych (Hight Temperature Reactor, HTR) jako źródła ciepła i energii dla przemysłu" - mówi prof. Grzegorz Wrochna z Narodowego Centrum Badań Jądrowych.

Naukowiec jest szefem powołanego przez Ministra Energii zespołu doradczego. Zadaniem tej grupy jest analiza i przygotowanie warunków do wdrożenia wysokotemperaturowych reaktorów jądrowych. Prof. Wrochna jest również przewodniczącym europejskiej Inicjatywy Przemysłowej Kogeneracji Jądrowej (Nuclear Cogeneration Industrial Initiative - NC2I).

Reaktory HTR (czasem wymiennie nazywane HTGR - reaktory wysokotemperaturowe chłodzone gazem) dopiero czekają na swój moment. Na świecie wybudowano dopiero kilka takich urządzeń. "Ta technologia jest sprawdzona na poziomie komercyjnym, ale nie jest dostępna powszechnie" - opowiada fizyk. Według niego niezbędne jest wypracowanie rozwiązania, które będzie można powielać i które sprawdzi się w produkcji masowej. Badacz szacuje, że w Polsce jest zapotrzebowanie na co najmniej kilkanaście takich reaktorów - w Europie kilkaset, a na świecie - na kilka tysięcy.

Jednym z pierwszych kroków w stronę technologii HTR w Polsce może być budowa w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku niewielkiego badawczego reaktora wysokotemperaturowego o mocy cieplnej 10 MW, wytwarzającego 4MW mocy elektrycznej. NCBJ podpisało w tej sprawie pod koniec maja br. list intencyjny z brytyjskim konsorcjum U-Battery.

NCBJ będzie teraz zabiegać o pozyskanie środków na budowę reaktora z funduszy strukturalnych. Ostateczna decyzja o finansowaniu powinna zapaść do końca 2018 r. Reaktor powstałby wtedy do 2025 roku. Prof. Wrochna zaznacza, że przy budowie instalacji pracowałyby polskie firmy i polscy naukowcy. Poza tym przy reaktorze mogliby się szkolić polscy inżynierowie, którzy potem obsługiwaliby reaktory komercyjne.

"Mówiąc o energii, zwykle myślimy o energii elektrycznej. Jej wytwarzaniu mają służyć wielkie reaktory lekkowodne planowane w polskim programie energetyki jądrowej, bo one dają tu najlepsze wyniki ekonomiczne. Ale trzeba pamiętać, że bardzo dużo energii zużywamy do transportu, zaś trzecią częścią zużywanej przez nas energii jest ciepło" - mówi prof. Wrochna. Zaznacza, że chodzi nie tylko o ciepło do ogrzewania mieszkań, ale przede wszystkim o ciepło dla przemysłu - niezbędne do działania m.in. rafinerii, zakładów chemicznych czy potrzebne w produkcji papieru, stali czy cementu.

Dziś do produkcji ciepła używa się tam paliw kopalnych - gazu, ropy, węgla. Surowce te jednak - jak możemy się spodziewać - będą coraz droższe i coraz trudniej dostępne. Poza tym powodują emisję wielu szkodliwych substancji. "Dlatego coraz częściej myśli się tam o wykorzystaniu reaktorów jądrowych. One w wielu miejscach na świecie są używane do wytwarzania i energii elektrycznej, i cieplnej - np. do zasilania sieci ciepłowniczych czy odsalania wody morskiej. A w Polsce myślimy o ich wykorzystaniu w przemyśle chemicznym" - tłumaczy Wrochna.

Jak opowiada, w firmach chemicznych nośnikiem ciepła jest często para wodna o temperaturze rzędu 450-550 st. C. A taką temperaturę oferują właśnie reaktory wysokotemperaturowe. "W takim zakładzie wystarczyłoby wymienić istniejący kocioł - np. gazowy - na reaktor jądrowy. Nie trzeba byłoby w ogóle modyfikować instalacji chemicznej czy produkcyjnej w zakładzie. W dodatku reaktor można umieścić bezpośrednio przy zakładach przemysłowych. Dostarczałyby zarówno elektryczność, jak i ciepło" - opowiada prof. Wrochna.

Badacz z NCBJ tłumaczy, że ważną cechą reaktorów wysokotemperaturowych jest ich bezpieczeństwo. "Nawet jeśli wszystkie systemy bezpieczeństwa przestałyby działać, cały gaz - hel - odbierający ciepło uciekł, a obudowa reaktora by zniknęła - paliwo powinno samo się wychłodzić, nie uwalniając do środowiska żadnych substancji promieniotwórczych. Bezpieczeństwo zawarte jest bowiem w samej konstrukcji paliwa jądrowego" - opowiada rozmówca PAP.

Wyjaśnia, że uwalniający energię jądrową uran zamknięty jest tam wewnątrz wielowarstwowych ziaren. Koszulka otaczająca paliwo (składa się ona m.in. z węgla pirolitycznego i węglika krzemu) to materiał odporny na wysokie temperatury, który nie dopuści do wydostania się substancji promieniotwórczych na zewnątrz.

"Czasem o takich reaktorach mówi się z przymrużeniem oka +walk-away reactors+ - bo jeśli nastąpi awaria, to obsługa reaktora mogłaby nawet iść do domu - ani ludziom, ani środowisku nic nie zagrozi" - opowiada Wrochna. Tłumaczy, że to tylko żartobliwe ujęcie sytuacji, ale w pewnym stopniu oddaje, jak bezpieczna jest konstrukcja reaktora. Jak zaznacza, zaletą tego typu reaktorów - w odróżnieniu od innych - jest to, że nie wymaga się tworzenia wokół nich strefy bezpieczeństwa ani strefy ewakuacyjnej.

Z tych powodów technologią HTR interesuje się wiele krajów, z myślą o różnych zastosowaniach. Prof. Wrochna wymienia, że USA i Kanada potrzebują takich reaktorów do zasilania odległych osiedli i baz wojskowych. Wielka Brytania - według eksperta z NCBJ - rozważa HTR jako jedną z technologii małych i średnich reaktorów (tzw. SMR), w które chciałaby zainwestować, a dla Indonezji HTR mógłby być źródłem zasilania dla średniej wielkości wysp. Wrochna zaznacza, że z kolei Korea Południowa, Japonia czy Holandia koncentrują się, podobnie jak Polska, na przemyśle chemicznym. Myślą nawet o rozwinięciu technologii w kierunku wyższych temperatur, umożliwiających produkcję wodoru i paliw wodoropochodnych. A Chiny właśnie kończą budowę dwóch reaktorów HTR-PM o mocy elektrycznej 100 MW każdy.

Zdaniem prof. Wrochny wdrożenie tej technologii w Europie mogłoby ułatwić i przyspieszyć reindustrializację gospodarki. "Stabilne, opłacalne ekonomicznie źródło energii, pozwalające uniezależnić się od importu paliw to kluczowy element dla powodzenia takich przemian. Polska, rozpoczynając program wdrażania technologii HTR, może stać się jądrem kondensacji wokół którego skrystalizuje się nowa gałąź przemysłu jądrowego w Europie. Budowa małego reaktora HTR w NCBJ to pierwszy krok w tym kierunku" - przekonuje prof. Wrochna.

PAP/ as/