Budowa elektrowni atomowej jest strategiczną inwestycją dla bezpieczeństwa energetycznego kraju. Przewidywany czas eksploatacji powstałych elektrowni jądrowych i związanych z nimi obiektów wynosi ok. 80 lat. Wyboru należy więc dokonywać ze świadomością, że jest to wprowadzenie nowej technologii i nowych standardów na wiele dekad – podkreśla dr inż. Krzysztof Rzymkowski, ekspert MAEA, wiceprzewodniczący Komitetu Energii Jądrowej SEP.
O polskim programie budowy elektrowni jądrowych piszemy TUTAJ.
Marek Meissner: Wiemy już, że technologia zastosowana w pierwszej elektrowni jądrowej jaka zostanie wybudowana w Polsce będzie pochodzić od Westinghouse. W przypadku drugiej mamy list intencyjny PGE i ZE PAK z Koreańczykami z KHNP, zaś prawdopodobnie będzie też i trzecia, a nieoficjalne informacje mówią, iż dostawcą byłby EDF.
Krzysztof Rzymkowski: Tak, wybór dostawcy jest niezwykle istotny, ponieważ budowa elektrowni atomowej jest strategiczną inwestycją dla bezpieczeństwa energetycznego kraju. Przewidywany czas eksploatacji powstałych elektrowni jądrowych i związanych z nimi obiektów wynosi ok. 80 lat. Wyboru należy więc dokonywać ze świadomością, że jest to wprowadzenie nowej technologii i nowych standardów na wiele dekad. Przez ten czas powinna być zapewniona ścisła współpraca z kontrahentem tworząca silne więzy gospodarcze. Wybrana konstrukcja reaktora musi spełniać warunki najlepiej zapewniające wymagania bezpieczeństwa, klimatyczne i środowiskowe oraz ekonomiczne dostosowane do polskich warunków. W celu obniżenia kosztów budowy i eksploatacji wszystkich planowanych elektrowni w Programie PEJ elektrowni jądrowych przewidywano ujednolicenie technologii reaktorowej żeby zapewnić powtarzalność projektów, wykorzystać doświadczenia zdobywane przy budowie kolejnych bloków, ale także by obniżyć ostateczną cenę. Jedna technologia to bowiem niższe ceny urządzeń, wyposażenia i części zamiennych, niższe koszty szkolenia załóg i pracowników firm remontowych. No i wybór dostawcy – wykonawcy wprowadza w energetyce pewien rodzaj standaryzacji, a dobrze by było, by nie odbiegała ona zbyt wyraźnie od obecnych uregulowań, szczególnie od standardów europejskich. W polskich warunkach ponadto wybrany zagraniczny dostawca powinien jednocześnie być współinwestorem, ułatwiającym pozyskanie atrakcyjnych kosztowo kredytów eksportowych i innych źródeł kapitału i wnieść swoje doświadczenie w budowie i eksploatacji elektrowni.
MM: Ale zdaje się, że będziemy mieli technologię od dwóch a nawet może trzech różnych dostawców…
KR: Cóż, kryteria wyboru są zmienione w stosunku do tych, które postulowano w Programie PEJ
MM: Polityczne?
KR: Budowa elektrowni jądrowej i tworzenie energetyki jądrowej jest już w założeniu jakimś wyborem politycznym.
MM: Poza kwestiami pozamerytorycznymi, jakie prawdopodobnie zaciążyły na wyborze dostawcy technologii w przypadku naszej przyszłej energetyki jądrowej, istnieją jeszcze inne poza standaryzacją i obniżką kosztów pozytywy z wyboru jednego dostawcy technologii dla wszystkich rozwiązań elektrowni jądrowych…
KR: Tak, i nie dotyczy to bezpośrednio kwestii, która konstrukcja z której się wywodzi czy nawet warunków kredytowania inwestycji. Rzecz w tym, że w Polsce nie przewiduje się na razie rozwoju pełnego przemysłu jądrowego obejmującego kopalnie uranu, zakładu wzbogacania paliwa, wytwórni paliwa jądrowego i zakładu przetwarzania wypalonego i przechowalników oraz składowiska odpadów radioaktywnych w tym nisko- i wysokoaktywnych. Ograniczamy się jedynie do elektrowni jądrowej i przechowalników wypalonego paliwa. I dlatego bardzo ważne jest by przemysł jądrowy przyszłego kontrahenta był odpowiednio rozwinięty, bo wiąże się to ściśle z problemem wypalonego paliwa, którego nagromadzenie się po kilkunastu latach użytkowania elektrowni jądrowych jest znaczne. W cyklu paliwowym otwartym – wykorzystywanym częściowo w Stanach Zjednoczonych – paliwo jądrowe po wykorzystaniu nie jest przerabiane, a jest składowane w całości np. w wyrobiskach kopalń. Z kolei w cyklu zamkniętym, zwykle wykorzystywanym w Europie, w zakładach przerobu paliwa odzyskiwany jest uran i separowany jest pluton, reszta paliwa jest składowana. Zakłady przerobu paliwa są zgodnie z umowami międzynarodowymi usytuowane wyłącznie w krajach posiadających broń jądrową i wyjątkowo na specjalnych warunkach w Japonii. Tu trzeba zauważyć, że Korea Południowa produkuje paliwo dla swojej energetyki sprowadzając uran z Kanady i Australii wzbogacany we Francji. W dłuższej perspektywie przemysł Korei Południowej nie jest więc dostatecznie rozwinięty pod względem obsługi całego cyklu paliwowego. Wydaje się więc, że należy szukać takiego dostawcy, który zapewniłby wszystkie potrzeby energetyki jądrowej, przy możliwie największym ograniczeniu kosztownych transportów materiałów jądrowych, np. wypalonego paliwa, odpadów po przerobie, czy wzbogaconego uranu.
MM: Chyba Pan wskazał w tym momencie ewentualnych kontrahentów…
KR: Budowa elektrowni jądrowej bardzo rożni się od każdego typowego procesu inwestycyjnego. W przypadku wyboru najkorzystniejszej oferty technologii reaktora jądrowego trzeba uwzględnić oprócz ceny i kosztów szereg dodatkowych parametrów przede wszystkim parametry techniczne, jakość wykonania, doświadczenie wykonawcy w budowie i eksploatacji bloków jądrowych, innowacyjność, serwis, zapewnienie bezpieczeństwa jądrowego pracy, aspekty środowiskowe, gwarancje techniczne, szkolenie pracowników, dostosowanie do norm europejskich. A równie ważne są koszty eksploatacji, przygotowanie akceptacji społecznej, organizacja pracy z uwzględnieniem wykorzystania specjalistów krajowych, kwalifikacje zawodowe i doświadczenie osób wyznaczonych do realizacji zamówienia. Przy negocjacjach należy zwrócić uwagę na elementy mające czasem istotny wpływ na cenę kontraktu np. możliwości skrócenia terminu wykonania kontraktu, wydłużenie czasu gwarancji ubezpieczenia. Dalej szczególnie ważna jest znajomość miejscowych warunków realizacji inwestycji, wymagań władz samorządowych, lokalnych instytucji, znajomość przez kontrahenta polskich przepisów i warunków techniczno-budowlanych, sposobów zatrudnienia pracowników z rynku lokalnego i ich bezpieczeństwa. A dochodzi do tego szkolenie operatorów elektrowni odpowiedzialnych za eksploatację, bezpieczeństwo, inwentarz materiałów jądrowych – widzi Pan, to jest masa rzeczy nieobecnych przy każdej innej inwestycji, a musiałbym sprawdzić czy na pewno wymieniłem wszystko. To dlatego budowa każdej elektrowni jądrowej trwa tak długo. To jest inwestycja w toku której nie można popełnić błędów.
MM: W tym momencie w warunkach polskich przy powstawaniu praktycznie energetyki niekonwencjonalnej to nie same procedury administracyjne wydają się największym problemem.
KR: To prawda, bo też i chodzi o kwestię czym naprawdę jest elektrownia atomowa. Różnica w porównaniu z energetyką konwencjonalną jest nieprawdopodobna – elektrownia atomowa to nie jest elektrownia, w której zamieniono źródło zasilania, ot tak wrzucono sobie zamiast kotłów reaktor. To jest niesłychanie skomplikowany organizm. Żeby jednak to sobie uzmysłowić, musimy „wstąpić do głębi”, czyli do samej konstrukcji. Jej rdzeniem i podstawowym elementem jest reaktor jądrowy, umieszczony wraz ze wszystkimi elementami obsługi w specjalnie skonstruowanym budynku, odpornym na działanie bardzo wysokich temperatur i ciśnienia wewnątrz, jak i na wszystkie możliwe do przewidzenia zewnętrzne siły destrukcyjne. Zwykle lokalizacja elektrowni uwzględnia możliwość budowy kilku reaktorów na tym samym terenie elektrowni. Do każdego reaktora dobudowane są hale zestawów turbinowych wraz z systemami włączającymi wytworzony prąd do sieci, kolumny chłodnicze oraz kominy wentylacyjne. Ponadto z każdym reaktorem połączony jest basen wypalonego paliwa i magazyn świeżego paliwa. Wspólne dla całej elektrowni są zakłady naprawcze, pralnie odzieży roboczej, zakłady utylizacji odpadów stałych (promieniotwórczych i innych), oczyszczalnie ścieków, przechowalniki wypalonego paliwa oczekującego na transport do zakładów przerobu, magazyny odpadów niskoaktywnych (stałych i ciekłych), a także wszystkie systemy zabezpieczeń (np. zakład ochrony radiologicznej). Wzajemne połączenia wszystkich elementów elektrowni wymagają ogromnej ilości kabli, rur, kanałów betonowych i oddzielnego zasilania, np.: potrzebnego do rozruchu elektrowni. Dlatego też wybór lokalizacji elektrowni dokonywany jest niezwykle starannie. Bardzo ważne jest zaopatrzenie w wodę. Jest to zależne od przyjętego systemu chłodzenia – przepływowego lub w obiegu zamkniętym z wieżami chłodniczymi lub basenami chłodzącymi. Konstrukcja obejmuje też rozbudowany system filtracyjny. Dokłada się przy tym szczególnej staranności, aby ilość wody wykorzystywanej przez systemy elektrowni nie wpływała istotnie na środowisko, a sama elektrownia nie była narażona na powodzie lub przypływy czy sztormy morskie. Zresztą w tym roku we Francji mieliśmy przykłady co dzieje się, gdy wody chłodzącej robi się nagle za mało.
MM: Właśnie między innymi z tych powodów wspiera się rozwój reaktorów SMR czyli Small Modular Reactors, małych reaktorów modularnych. Argumentami są prosta konstrukcja, prostsza niż w przypadku klasycznych reaktorów jądrowych, niższe koszty, krótszy czas inwestycji.
KR: Istotnie, oprócz wielkoskalowych elektrowni jądrowych pojawiły się głosy za budową rozproszonej energetyki jądrowej opartej o małe reaktory modularne. Tylko czym one są i dlaczego wcale nie muszą być prostsze w konstrukcji i obsłudze niż klasyczne? Otóż według klasyfikacji MAEA, małe reaktory to reaktory o mocy elektrycznej mniejszej niż 300 MW(e), reaktory średniej wielkości to reaktory o mocy elektrycznej 300–700 MW(e). Konstrukcje reaktorów SMR są bardzo różnorodne. Różnorodność wynika z przeznaczenia reaktora i ma wpływ na konstrukcję budowy, sposobów chłodzenia, wprowadzenia automatyzacji a nawet stosowanie zdalnego sterowania. Systemy chłodzenia reaktorów są również bardzo zróżnicowane, począwszy od klasycznych metod chłodzenia wodą stosowane są inne metody chłodzenia gazem i metalami ciekłymi. Może to być sód, ołów, mieszaniny ołowiowo-bizmutowe. Oprócz lądowych reaktorów stacjonarnych pojawiły się projekty reaktorów przewoźnych zarówno lądowych, jak i morskich. Na przykład elektrownie na barkach lub jako jednostki napędowe a nawet zdalnie sterowane reaktory umieszczane pod wodą – tworzy się projekty nawet całych takich elektrowni. Planowane są także instalacje wielomodułowe to jest 2–12 połączonych indywidualnych energetycznych modułów reaktorowych o mocy 10–300 MW(e) na moduł. W większości proponowanych rozwiązań dąży się do większego upakowania elementów automatyki sterującej i pomiarowej wewnątrz obudowy reaktora. Różnorodność koncepcji budowy reaktorów SMR wymaga wdrożenia bardziej wyrafinowanych metod ich ochrony dostosowanych indywidualnie do danego typu reaktora. I tu mamy pierwszy haczyk – to wcale konstrukcyjnie nie muszą być prostsze jednostki niż duże klasyczne reaktory.
Ale prawdą jest, że przewidywane zastosowanie małych modularnych reaktorów jądrowych w różnych dziedzinach może być szerokie. Wynika to z ich podstawowych zalet, a przede wszystkim z obniżenia kosztów jednej instalacji i skróceniu czasu budowy. W ciągu najbliższych 10-20 lat może nastąpić przyspieszenie rozpowszechnienia się budowy reaktorów SMR przeznaczonych do wytwarzania energii elektrycznej, szczególnie w krajach rozwijających się i o ograniczonych zasobach finansowych nieposiadających rozbudowanych sieci energetycznych. Jest to w pewnym sensie powrót do początkowej idei budowy małych reaktorów jądrowych przeznaczonych dla baz wojskowych stacjonujących w trudno dostępnych obszarach. W krajach uprzemysłowionych będą wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu, np. do produkcji wodoru, ciepła technologicznego, odsalania wody morskiej, jak i do wytwarzania energii elektrycznej na potrzeby lokalne.
MM: Czyli reaktory SMR, jak powiedział premier Morawiecki, powinny być szeroko wdrażane w Polsce?
KR: To nie jest takie proste! Budowanie elektrowni wykorzystującej zestawy modułowe, mimo pewnych zalet rozwiązania modułowego nie wydaje się celowe. Moc takiej elektrowni nie przekracza kilkaset MW a wysiłek w jej budowie jest porównywalny z budową elektrowni wielkoskalowej. Wykorzystanie SMR do celów przemysłowych – technologicznych jest uzasadnione, a powstała przy okazji energia elektryczna może być wykorzystywana lokalnie. Jednak nie warto budować sieci takich reaktorów tylko dla potrzeb energetyki. Zakłady wykorzystujące reaktory modułowe powinny posiadać własną infrastrukturę socjalną i administracyjną oraz system bezpieczeństwa wymagający dostosowania do wymagań bezpieczeństwa jądrowego. Od razu mamy zapytanie o koszty, ale przy naprawdę dużych zakładach produkcyjnych, to się zwraca.
Dr inż. Krzysztof Rzymkowski od początku swojej kariery zawodowej był związany z techniką jądrową. Pracował w Zakładzie Doświadczalnym Biura Urządzeń Techniki Jądrowej – późniejszy POLON. Odbywał staże naukowe i praktyki przemysłowe w Zjednoczonym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej, Comitato Nazionale per l’Enegia Nucleare Centro Ricerche della Casaccia. Pracował w Instytucie Badań Jądrowych Świerk oraz Państwowej Agencji Atomowej. Przez 15 lat był inspektorem Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej w Wiedniu w rejonie inspekcyjnym Dalekiego Wschodu w szczególności Japonii, KDRL – Korei Płn. – i Indonezji. Aktualnie jest Sekretarzem Generalnym SEREN – Stowarzyszenia Ekologów na Rzecz Energii Nuklearnej i wiceprzewodniczącym Komitetu Energii Jądrowej SEP.
