Technologie

Reaktory SMR i odpady. Kontrowersje wokół modułowych reaktorów jądrowych

KK
Krzysztof Kurdyła
13

Jestem radykalnym zwolennikiem przechodzenia na energię atomową. Kibicuje oczywiście projektom fuzyjnym, ale jak z tą technologią jest... sami wiecie, „ciągle za 30 lat”. W przypadku „atomu” jedną z obiecujących dróg rozwojowych mają być reaktory SMR i MMR. Czy jednak na pewno?

Mały, modułowy... czysty?

Reaktory jądrowe w obecnie pracujących elektrowniach mają moc powyżej 1000 MW. Są to ogromne konstrukcje, których wielkość i poziom skomplikowania wydłuża czas potrzebny na wdrożenie i „odpalenie” tego typu inwestycji. Remedium na ten problem miałyby być mniejsze, mające moc poniżej 300 MW reaktory, produkowane seryjnie w fabrykach i dostarczane na miejsce w postaci gotowych modułów.

Na świecie prowadzi się co najmniej kilkanaście, jeśli nie kilkadziesiąt tego typu projektów, z których część jest już tuż przed etapem produkcji seryjnej.  SMR budzą nadzieję na to, że mogą efektywnie wspomóc kulejącą na prawie całym świecie ekologiczną transformację. Także w Polsce są poważne plany ich wdrożenia, reaktory firmy NuScale miałby otrzymać KGHM, natomiast konstrukcje firmy GE-Hitachi Nuclear Energy Americas LLC sprowadzić chce firma Ciech Sebastiana Kulczyka.

SMR (małe reaktory modułowe) i MMR (mikromodułowe reaktory) miałyby powstawać na miejscu likwidowanych, mniejszych elektrowni węglowych, na dużych terenach przemysłowych, a w przypadku tych MMR możliwe jest też tworzenie wersji mobilnych. Nic dziwnego, że interesuje się nimi wojsko, ale i w świecie cywilnym takie urządzenia mogą być przydatne, np. na terenach trudno dostępnych.

Reaktory tej wielkości uważane są też za przyszłość eksploracji kosmosu. O ile jednak w kosmosie, szczególnie tym głębszym, temat odpadów można jakoś pominąć, to w przypadku naszej planety już nie bardzo. Ostatnio prowadzone badania sugerują, że małe reaktory mogą mieć poważne problemy ze znacznie większą ilością, jak i gorszą „jakością”, generowanych przez nie odpadów radioaktywnych.

Pojedynek maluchów

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda opublikowali w „Proceedings of National Academy of Sciences” (PNAS) artykuł naukowy pod tytułem „Odpady jądrowe z małych reaktorów modułowych”. Wzięli w nim na warsztat trzy spośród najbardziej zaawansowanych projektów:

  • NuScale iPWR,
  • Toshiba 4S,
  • IMSR (Integral Energy Integral Molten Salt Reactor).

Każdy z reaktorów reprezentuje inny rodzaj technologii, wśród projektów SMR jest nawet więcej. Wybrano takie, dla których można znaleźć zweryfikowane przez agencje nadzoru dane. NuScale to ciśnieniowy reaktor wodny, Toshiba to chłodzona ciekłym sodem „jednorazówka”, a IMSR to z kolei reaktor ciekłosolny. Analizując parametry ich pracy naukowcy wyliczyli, że te wbrew zapewnieniom producentów będą generować więcej i „trudniejsze” odpady.

W porównaniu do wielkoskalowych reaktorów „maluchy” miałyby ich generować od 2 do 30 razy więcej . Te szokujące 30x dotyczy sodowego chłodziwa w reaktorze Toshiby, na szczęście inne parametry aż tak źle nie wypadają. Nie mniej, każdą z tych konstrukcji, w mniejszym lub większym stopniu, dotyka problem wycieku neutronów, który z kolei skutkuje mniej efektywnym zużyciem paliwa jądrowego.

To zjawisko z kolei powoduje, że wypalone paliwo, które należy po zużyciu z reaktora usunąć (w przypadku Toshiby utylizuje się cały reaktor) jest bardziej radioaktywne, niż to z dużych elektrowni. Wyższe stężenia wzbogaconego materiału w jego resztkach oznacza nie tylko wyższe koszty zabezpieczania, utylizacji i składowania, ale grozi też, w przypadku uszkodzenia pojemników i zalania wodą tym, że rozpad w nich może znacznie przyśpieszyć.

Wiele reaktorów, jeden kierunek

W artykule przeanalizowano wpływ wielu czynników charakterystycznych dla każdej z platform, takich jak choćby problemy związane z korozją, przewidywaną trwałością poszczególnych komponentów i wkładów. Praktycznie wszędzie „efekt skali” działa na niekorzyść SMR.

Naukowcy nie postulują oczywiście zarzucenia tych projektów. Uważają jednak, że przed wdrożeniem ich na skalę przemysłową trzeba dobrze policzyć koszty i wypracować odpowiednie ścieżki składowania i neutralizacji produkowanych przez nie odpadów, szczególnie tych długowiecznych. Autorzy sądzą, że jeśli wszystko zostanie dokładanie policzone, zjawiska które opisali, będą „promować” projekty większych reaktorów.

Artykuł wywołał ostrą reakcję wśród producentów, którzy zarzucili twórcom korzystanie z danych dotyczących starszej wersji ich reaktorów. Naukowcy bronią się jednak argumentując, że korzystali z danych urządzeń już certyfikowanych, których parametry zostały zweryfikowane przez agencje rządowe. O nowszych reaktorach będą mogli coś powiedzieć, gdy również przejdą podobny proces. Nie mniej uważają, że fizyka stawia tu przed twórcami bardzo duże wyzwania.

Nie wylać dziecka z kąpielą

Osobiście uważam, że reaktory SMR i MMR znajdą swoje miejsce i nawet zwiększona ilość odpadów nie zabije ich rozwoju. Najmniejsze konstrukcje będą użytkowane przez wojsko i wystrzeliwane w kosmos. Tych pierwszych aż tak dużo nie będzie, z tymi drugimi problem powinien być jeszcze mniejszy. Ważne jednak, aby reaktory nieco większe wprowadzono mądrze i faktycznie licząc dokładnie, co i gdzie przechowywać i utylizować.

Strach przed energią atomową wciąż funkcjonuje w naszych społeczeństwach, a każda afera w tym temacie będzie przez zatwardziałych przeciwników atomu wykorzystana. Szczególnie Polska musi być tutaj ostrożna. Po pierwsze, graniczymy z najbardziej wrogim atomowi państwem, po drugie, prawdopodobnie jako jedni z pierwszych otrzymamy reaktory SMR.

Polityka związana z odpadami powinna być więc prowadzona tak, aby nikt nie mógł się do niczego przyczepić. Osobiście byłbym bardziej spokojny, gdyby za nasz debiut odpowiadała duża, klasyczna elektrownia jądrowa, ale cóż... sami sobie na bycie eksperymentatorami zapracowaliśmy.

Cały artykuł możecie przeczytać tutaj.

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu