Rozwój technologii małych reaktorów modułowych na świecie przyspiesza, a wdrożenie SMR rozważa coraz więcej państw i firm. PKN Orlen i Synthos Green Energy zdecydowały się na wybór projektu reaktora BWRX-300 amerykańskiego koncernu GE Hitachi. – W Polsce chcemy bazować na technologiach ze świata zachodniego, które zapewniają najwyższe standardy bezpieczeństwa, obsługi i serwisowania – mówi Karol Wolff, dyrektor Biura Strategii i Projektów Strategicznych w PKN Orlen

Według danych Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (MAEA) na świecie prowadzonych jest ponad 70 projektów budowy małych reaktorów modułowych (SMR) w 18 krajów świata. Chociaż brakuje formalnej definicji SMR, to MAEA przyjmuje, że małe reaktory jądrowe zazwyczaj osiągają moc do 300 MW i są budowane głównie z prefabrykowanych komponentów montowanych na miejscu. Ich modułowy charakter pozwala na zwiększenie wydajności poprzez dodawanie jednostek zgodnie z zapotrzebowaniem. SMR mogą być również dobrze przystosowane do elastycznego działania w połączeniu z odnawialnymi źródłami energii, takimi jak wiatr i słońce, oraz do zastosowań nieelektrycznych, takich jak ciepłownictwo, odsalanie wody morskiej i produkcja wodoru – wskazuje MAEA.
Pierwsza i jak dotąd jedyna elektrownia SMR na świecie działa w Rosji. Dwa bloki reaktora projektu KLT-40S znajdują się na pokładzie statku „Akademik Łomonosow”. Do zaprojektowania elektrowni wykorzystano dostosowane reaktory napędowe z lodołamaczy. Elektrownia rozpoczęła działalność komercyjną po podłączeniu do sieci w regionie Czukotki w Rosji w grudniu 2019 r. „Akademik Łomonosow” dostarcza ciepło i energię elektryczną do słabo zaludnionych obszarów na północy Rosji.
Era zaawansowanych technologicznie reaktorów modułowych na świecie ma się jednak dopiero rozpocząć. Z szacunków PwC Canada wynika, że wartość globalnego rynku SMR wzrośnie do 150 mld dol. w latach 2025–2040.

Projekty amerykańskie

Rozwój technologii SMR od prawie dekady wspierają Stany Zjednoczone. W styczniu 2012 r. amerykański rząd ogłosił konkurs, którego celem było wyłonienie projektu jednego lub dwóch małych reaktorów jądrowych do zastosowania w celach komercyjnych. Budżet programu wynosił 452 mln dol. na pięcioletnie dofinansowanie. Za najbardziej obiecujący uznano wówczas lekkowodny reaktor mPower koncernu Babcock & Wilcox o mocy 180 MW. Projekt upadł jednak w 2017 r.
Technologię SMR rozwija także amerykański koncern GE Hitachi, właściciel projektu lekkowodnego reaktora modułowego BWRX-300 o mocy 300 MW. Zaprojektowany w celu osiągnięcia optymalnego kosztu, chłodzony wodą SMR, wykorzystuje cyrkulację naturalną oraz pasywne systemy bezpieczeństwa, których funkcjonowanie oparte jest na naturalnych zjawiskach fizycznych.
Reaktory BWRX-300 charakteryzują się dużym stopniem standaryzacji, co pozwala na ich seryjną produkcję i w efekcie redukcję kosztów. BWRX-300 stanowi ewolucyjne rozwinięcie konstrukcji reaktora ESBWR klasy 1520 MW, który w 2014 r. otrzymał licencję Amerykańskiej Komisji Dozoru Jądrowego (NRC).

Sprawdzona technologia

Pierwszy reaktor jądrowy BWRX-300 może zostać wybudowany w Polsce w 2030 r. dzięki współpracy PKN Orlen i Synthos Green Energy, które zdecydowały się na partnerstwo z GE Hitachi.
– W Polsce chcemy bazować na technologiach ze świata zachodniego, które zapewniają najwyższe standardy bezpieczeństwa, obsługi i serwisowania. Reaktor BWRX-300 GE Hitachi jest obecnie najbardziej zaawansowany, jeżeli chodzi o możliwość wdrożenia – komentuje Karol Wolff, dyrektor Biura Strategii i Projektów Strategicznych w PKN Orlen.
Jak wyjaśnia, aby projekt SMR został wdrożony, potrzebny jest podmiot, który zdecyduje się zainwestować w daną technologię i kupić funkcjonujące jednostki od danego dostawcy technologii. – Z taką deklarację mamy do czynienia w przypadku GE Hitachi – wskazuje Wolff. 2 grudnia 2021 r. decyzję o wyborze technologii BWRX-300 i budowie czterech reaktorów – jako pierwsza firma na świecie – podjął bowiem kanadyjski koncern energetyczny Ontario Power Generation (OPG). Pierwszy reaktor ma powstać w Darlington w Ontario, gdzie obecnie działa elektrownia jądrowa. Rozpoczęcie jego działania planowane jest na 2028 r. OPG planuje wystąpić o pozwolenie na budowę już pod koniec 2022 r.

Kanadyjski przykład

Wybór technologii BWRX-300 przez OPG to ważny katalizator dla inwestycji w Polsce. Oznacza bowiem, że pierwsza inwestycja nad Wisłą będzie projektem NOAK (Next of a Kind, czyli kolejnym tego typu), a projekt kanadyjski jako FOAK (First of a Kind – pierwszy tego typu) będzie projektem referencyjnym dla polskiego. Dzięki temu pojawi się możliwość wykorzystanie kanadyjskich doświadczeń w zakresie rozwoju, przygotowania procesu inwestycyjnego, licencjonowania, budowy i eksploatacji elektrowni jądrowej tego samego typu w Polsce.
Bazowanie na doświadczeniach kanadyjskich ma solidne podstawy. Kanada jest jednym z pierwszych na świecie krajów, które zdecydowały się wdrożyć u siebie SMR-y. W 2018 r. powstał tam pierwszy dokument, w którym rządy kanadyjskich prowincji i tamtejsze firmy energetyczne wyraziły zainteresowanie rozwojem małych reaktorów modułowych. Zainteresowanie to zostało przekute się w konkretny plan upubliczniony w kwietniu 2021 r., w którym SMR-y określane są jako bardzo ważne z punktu widzenia rozwoju energetyki w tym kraju.
Kanadyjski regulator – CNSC, Canadian Nuclear Safety Commission, uważany jest za jednego z najlepszych regulatorów na świecie. Wybór reaktora od GEH pokazuje, że jest to technologia bezpieczna, optymalna kosztowo, a jednocześnie projekt i jego deweloper w postaci firmy GEH z wieloletnim doświadczeniem w energetyce jądrowej daje gwarancję realizacji w przyjętych terminach i zdefiniowanych kosztach – przekonują PKN Orlen i Synthos Green Energy.
Proces licencjonowania prowadzony przez GEH w Kanadzie jest na zaawansowanym etapie – wydanie finalnego raportu kończącego procedurę prowadzoną przez kanadyjski urząd dozoru jądrowego ma nastąpić w listopadzie 2022 r. Jest to o tyle ważne, że wymagania regulatora CNSC są w sporej mierze zgodne z procedurami przewidzianymi prawem i wymaganymi przez polską Państwową Agencję Atomistyki. Jednocześnie OPG prowadzi prace nad wstępnym raportem bezpieczeństwa (PSAR), stanowiącym niezbędny element wniosku o wydanie pozwolenia na budowę elektrowni z reaktorem BWRX-300. Raport ma być gotowy w drugiej połowie 2022 r.

SMR na Wyspach

Prace nad technologią SMR prowadzone są również w Wielkiej Brytanii. Tamtejszy rząd w 2014 r. opublikował raport na temat koncepcji, wykonalności i potencjału małych reaktorów modułowych na Wyspach. W kolejnych latach pojawiło się finansowanie dla firm rozwijających SMR.
Jak donosił Reuters, w 2016 r. Rolls-Royce przedstawił brytyjskiemu rządowi szczegółowy projekt bloku elektrowni SMR o mocy 220 MW, czerpiąc z doświadczenia w dostarczaniu reaktorów dla okrętów podwodnych. Później – aby zmaksymalizować efektywność kosztową – firma zdecydowała się na rozwijanie projektu reaktora 440 MW. Ostatecznie jego moc została zwiększona do 470 MW. W listopadzie 2021 r. Rolls-Royce zgłosił ów projekt reaktora do udziału w brytyjskim procesie regulacyjnym dotyczącym ogólnej oceny projektu (GDA). Firma spodziewa się, że procedura zajmie około czterech miesięcy.

Chińskie wdrożenia

Intensywne badania nad małymi reaktorami modułowymi trwają w Chinach. Tamtejszy HTR-PM to obecnie najbardziej zaawansowany projekt SMR na świecie. Wysokotemperaturowy reaktor, chłodzony helem, może osiągać temperatury do 750 st. Celsjusza, dzięki czemu nadaje się do zastosowań nieelektrycznych, takich jak ciepłownictwo czy produkcja wodoru. Budowa składającej się z dwóch bloków instalacji demonstracyjnej HTR-PM rozpoczęła się w 2012 r.
Chiński regulator – Narodowa Administracja Bezpieczeństwa Jądrowego – wydał zezwolenie na eksploatację HTR-PM w sierpniu 2021 r. Testy HTR-PM prowadzone są w elektrowni jądrowej Shidao Bay w chińskiej prowincji Shandong. Jak donosi portal World Nuclear News (WNN), pierwszy z dwóch reaktorów HTR-PM osiągnął stan krytyczny we wrześniu, a drugi w listopadzie tego roku.
Inny projekt SMR w Azji pilotują spółka CNNC (spółka zależna China National Nuclear Power), Chiński Instytut Energetyki Jądrowej oraz China Nuclear Power Engineering Group. ACP100 to ciśnieniowy reaktor wodny o mocy 125 MW, przeznaczony do produkcji energii elektrycznej, ciepła lub odsalania wody morskiej. W 2016 r. projekt jako pierwszy SMR przeszedł przegląd bezpieczeństwa Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej. Na początku czerwca 2021 r. ACP100 otrzymał zgodę na rozpoczęcie budowy, która ma potrwać 58 miesięcy. Budowa instalacji demonstracyjnej w elektrowni jądrowej Changjiang w chińskiej prowincji Hainan rozpoczęła się w lipcu 2021 r. Portal WNN wskazuje, że ACP100 został zidentyfikowany jako „kluczowy projekt” w 12. planie pięcioletnim Chin.
Jak informuje World Nuclear Association, Chiny rozwijają również małe reaktory ciepłownicze o mocy od 100 do 200 MWt. Ich potencjał wiąże się z tym, że rynek ciepła w północnych Chinach – choć bardzo duży – obecnie obsługiwany jest niemal wyłącznie przez paliwo węglowe, powodując poważne zanieczyszczenie, zwłaszcza pyłem, tlenkami siarki i azotu.
Prace nad technologią SMR trwają również w innych państwach. W Europie swoich sił w konstruowaniu małego atomu oprócz Wielkiej Brytanii próbują Francja, Luksemburg, Szwecja, Dania czy Czechy.
Na zaawansowanym etapie jest rozwój koncepcji argentyńskiego reaktora modułowego CARMEN o mocy 25 WE, który wkrótce ma doczekać się zakończenia budowy prototypu. Zainteresowanie własnymi projektami SMR przejawiają także Japonia czy RPA.