59 2(33)|2024 TECHNOLOGIE JĄDROWE a nawet jej wyeliminowanie. Zintegrowane reaktory wodne ciśnieniowe (PWR) SMR z zaawansowanymi pasywnymi funkcjami bezpieczeństwa mogą być bardziej akceptowalne w przypadku lokalizacji w pobliżu budynków mieszkalnych lub przemysłowych w porównaniu z obecną generacją reaktorów PWR. Bezpieczeństwo wymaga fizycznego oddzielenia wytwarzania ciepła jądrowego od zastosowań ciepła procesowego, aby wyeliminować ryzyko interakcji między tymi dwoma rodzajami procesów (np. wybuch w zakładzie chemicznym powodujący awarię jądrową lub uwolnienie produktu rozszczepienia jądrowego powodujące skażenie radiowe procesów niejądrowych). Wyeliminowanie takiego ryzyka interakcji uzyskuje się nie tylko poprzez wprowadzenie fizycznych barier między reaktorem jądrowym a konwencjonalnymi zastosowaniami ciepła procesowego, ale także poprzez narzucenie minimalnej odległości co najmniej kilkuset metrów między nimi. W związku z tym konieczny jest wydajny system transportu ciepła między reaktorem jądrowym a urządzeniami wykorzystującymi ciepło. Ogrzewanie miejskie Ogrzewanie miejskie wymaga pary lub wody o stosunkowo niskiej temperaturze (ok. 80-150°C), co sprawia, że to zastosowanie jest odpowiednie dla każdego istniejącego typu reaktora: para może być pobierana z turbiny niskociśnieniowej (system wtórny) i wykorzystywana do dostarczania ciepła do zamkniętej sieci ciepłowniczej za pośrednictwem wymienników ciepła. Prototypowy reaktor BN600 zaczął działać i oferować ogrzewanie miejskie w 1981 r. w Belojarsku (Rosja), a reaktor HTR-10 na Uniwersytecie Tsinghua w Pekinie służył do lokalnego ogrzewania w okresie zimowym. Z kilku powodów elektrownie jądrowe rzadko przeznaczają pełną moc na produkcję ciepła na potrzeby mieszkalnictwa. Po pierwsze, wynika to z faktu, że zapotrzebowanie na ciepło w budynkach mieszkalnych jest sezonowe (zakład może radzić sobie z okresami bez obciążenia cieplnego w gorącym sezonie). Po drugie, transport ciepła jest kosztowny, dlatego kogeneracyjne elektrownie jądrowe zazwyczaj dostarczają ciepło tylko do pobliskiego obszaru miejskiego (zazwyczaj w promieniu 15 km i rzadko dalej niż 50 km). Wykorzystanie małych i mikro modułowych reaktorów jądrowym będzie dobrym rozwiązaniem w ogrzewaniu miejskim, biorąc pod uwagę, że reaktory SMR są znacznie mniejsze niż tradycyjne elektrownie jądrowe, co powoduje z kolei, że ich budowa jest szybsza, a obiekty można bezpiecznie umieścić pod ziemią w podłożu skalnym. Zintegrowane reaktory LWR SMR z zaawansowanymi pasywnymi funkcjami bezpieczeństwa mogą być bardziej akceptowalne do lokalizacji w pobliżu zastosowań mieszkalnych lub przemysłowych w porównaniu z obecną generacją reaktorów LWR, więc rozwój tego typu reaktora może stanowić obiecujące rozwiązanie dla kogeneracji niskotemperaturowej. Rafineria ropy naftowej Rafineria ropy naftowej jest sektorem przemysłowym o największym zużyciu ciepła w zakresie temperatur 350-550°C, a większość rafinerii wymaga odpowiedniej jednostki produkcyjnej w pobliżu. Każda rafineria ma specyficzną i dość złożoną organizację wewnętrzną, która składa się z: instalacji destylacji, instalacji destylacji próżniowej, hydrorafinacji, krakingu katalitycznego, hydrokrakingu, reformingu benzyny, koksowania i oczyszczania ścieków. Tab. 2. Szacowane zapotrzebowanie na ciepło i odpowiadające mu temperatury pary w rafinerii Instalacja główna Zapotrzebowanie na ciepło (kW-h/t) Temperatura (°C) Instalacja destylacji 200 385 Instalacja destylacji próżniowej 90 390-450 Hydrorafinacja 170 280-430 Kraking katalityczny 20 20-540 Hydrokraking 30 290-400 Reforming benzyn 100 430-540 Koksowanie 40 900 Oczyszczanie ścieków 1 20-60 Źródło: Opracowanie własne na podstawie info IAEA (https://www.iaea. org/publications/10877/opportunities-for-cogeneration-with-nuclear-energy) Z uwagi na konieczność zagwarantowania wysokich temperatur dla przeróbki ropy naftowej technologię jądrową reaktorów prędkich można uznać za dobre rozwiązanie. Wysoka temperatura wrzenia sodu (880°C) umożliwia uzyskanie temperatury roboczej chłodziwa na poziomie 550°C, co odpowiada temperaturze wymaganej przez większość rafinerii. Ponadto wcześniejsze doświadczenia w kogeneracji jądrowej z wykorzystaniem technologii prędkich okazały się skuteczne, ponieważ zapewniały nie tylko główną energię elektryczną, ale także ogrzewanie miejskie. Wykorzystanie wodoru Pojedynczy reaktor jądrowy o mocy tysiąca megawatów mógłby produkować ponad 200 tys. ton wodoru rocznie, co wystarczyłoby do napędzania ponad 400 tys. pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi lub ponad 16 tys. długodystansowych ciężarówek napędzanych ogniwami paliwowymi.
RkJQdWJsaXNoZXIy NzIxMjcz