57 2(33)|2024 TECHNOLOGIE JĄDROWE Technologie I generacji były reaktorami „proof of concept”, które zapewniały energię elektryczną na potrzeby ludności cywilnej na stosunkowo niskich poziomach mocy. Generacja II obejmuje większość obecnie działających reaktorów, takich jak reaktory LWR (PWR i BWR). Technologie reaktorów III generacji stanowią ewolucyjne ulepszenie systemów II generacji, ze znacznie niższymi wskaźnikami uszkodzeń rdzenia, wyższą sprawnością termodynamiczną i pasywnymi systemami bezpieczeństwa. Reaktory typu ABWR i AP 600 to systemy III generacji. Projekty systemów Gen III+ opierają się na projektach Gen III, ale oferują znaczną poprawę ekonomiki i bezpieczeństwa tych koncepcji. Przykładami systemów generacji III+ są EPR, AP1000, APR 1400, HPR 1000 i HTGR. Większość istniejących reaktorów, zbudowanych przed 2000 r., to reaktory lekkowodne (LWR) lub ciężkowodne (HWR) generacji II. Co najmniej 16 tego typu reaktorów zostało wykorzystanych do odsalania, a 27 reaktorów było wykorzystywanych w ciepłownictwie na poziomie globalnym. Od 2010 r. trwają prace nad opracowaniem reaktorów IV generacji, przy czym wyróżnić można sześć różnych koncepcji: reaktory prędkie chłodzone gazem (GFR); reaktory prędkie chłodzone ołowiem (LFR); reaktory ze stopioną solą (MSR); reaktory prędkie chłodzone sodem (SFR); reaktory chłodzone wodą na parametry nadkrytyczne (SCWR) oraz reaktory o bardzo wysokiej temperaturze (VHTR). Reaktory IV generacji charakteryzują się wyższymi temperaturami wylotowymi w porównaniu do reaktorów LWR, dzięki czemu lepiej nadają się do zastosowań przemysłowych wymagających wyższych temperatur. W konsekwencji wszystkie typy reaktorów IV generacji mogłyby przyczynić się do kogeneracji, niektóre w ograniczonym zakresie zastosowań, inne w szerszym zakresie, ale żaden nie może w pełni dostarczyć ciepła przemysłowego w najwyższym zakresie temperatur, na przykład do produkcji cementu lub szkła, które wymagają temperatur 1400-1500°C. Niemniej jednak nawet w takich zastosowaniach energia jądrowa może przyczynić się do wstępnego ogrzewania, znacznie zmniejszając emisję CO2 w tych procesach i oszczędzając znaczne ilości paliw kopalnych. Co więcej, spektrum temperatur wymaganych do zastosowań cieplnych nie jest ustalone na zawsze. Procesy przemysłowe ewoluują, a ogólną tendencją jest obniżanie ich temperatury i zużycia energii. Technologie SMR Pojęcie SMR zostało wyjaśnione na poziomie unijnym w 2021 r., kiedy Stowarzyszenie Zachodnioeuropejskich Organów Nadzoru Instalacji Jądrowych (WENRA) zdeWłączenie energii jądrowej do unijnej taksonomii oznacza, że przedsiębiorstwa – opierając się na tej taksonomii – są w stanie pozyskać środki finansowe działania w kierunku promocji zrównoważonego rozwoju. Energia jądrowa jest ważnym źródłem niskoemisyjnej energii elektrycznej i odgrywa znaczącą rolę w redukcji emisji dwutlenku węgla. Aby jeszcze bardziej przyczynić się do dekarbonizacji przemysłu, potrzebne jest dodatkowe wspieranie rozwoju technologii jądrowych przez wykorzystanie ciepła (pary) i energii elektrycznej z reaktorów jądrowych do zastosowań niezwiązanych z energią elektryczną, takich jak: ciepłownictwo, produkcja wodoru i paliw syntetycznych, odsalanie, rafinacja ropy naftowej, produkcja etanolu z biomasy, czyli wszystkich procesów, które obecnie opierają się głównie na paliwach kopalnych lub biomasie. Eksploatacja reaktorów jądrowych w trybie kogeneracji w celu produkcji zarówno energii elektrycznej, jak i ciepła jest technicznie sprawdzonym rozwiązaniem w sektorze ciepłowniczym, ograniczającym emisję CO2 i zanieczyszczenie powietrza. Elektrownia jądrowa Beznau w Szwajcarii jest przykładem reaktora, który działa w trybie kogeneracji na potrzeby ciepłownictwa. Elektrownia ta zaczęła dostarczać ciepło z elektrowni jądrowych we wczesnych latach 80., obsługując populację prawie 20 tys. osób. Szczytowe obciążenie sieci ciepłowniczej wynosi ok. 80 MWth. Przykład Szwajcarii pokazuje, że ciepłownictwo jądrowe jest ekonomiczne, bezpieczne, niezawodne i akceptowane przez społeczeństwo. Taki reaktor zastosowano też w Aktau w Kazachstanie – dziesięć jednostek destylacji wieloefektowej (MED) zostało tu połączonych z reaktorem jądrowym o mocy 1000 MWt w celu produkcji 14 500 m3/d wody. Ponadto eksperci wskazują na możliwość budowy nowych dużych elektrowni i małych reaktorów modułowych (SMR) wytwarzających czystą energię na terenach powiązanych z elektrowniami węglowymi. Mogłoby to nie tylko obniżyć koszty budowy elektrowni oraz potrzeby materiałowe, ale również zwiększyć zatrudnienie w lokalnej społeczności. Oprócz tego z badań wynika, że ponowne wykorzystanie infrastruktury węglowej do budowy rektorów jądrowych może obniżyć koszty budowy o 15-35%. Obecne i przyszłe technologie Reaktory jądrowe są podzielone na cztery generacje (pokolenia). Każda nowa generacja opiera się na poprzedniej, ale wprowadza znaczące ulepszenia w zakresie bezpieczeństwa, opłacalności, adekwatności sieci, komercjalizacji i cyklu paliwowego.
RkJQdWJsaXNoZXIy NzIxMjcz