Międzynarodowe wysiłki ukierunkowane na opracowanie technologii reaktorów jądrowych IV generacji dla państw Grupy Wyszehradzkiej

Projekt VINCO (Visegrad Initiative for Nuclear Cooperation) został zapoczątkowany w celu wsparcia państw Grupy Wyszehradzkiej – Republiki Czeskiej, Węgier, Polski oraz Słowacji – w zakresie wspólnego czerpania korzyści z nowoczesnych reaktorów jądrowych IV generacji. W ramach projektu będącego działaniem koordynacyjno-wspierającym, członkowie konsorcjum projektowego skupili się na budowaniu wspólnych zasobów wiedzy i doświadczenia w państwach Grupy Wyszehradzkiej. Działania podejmowane w ramach projektu uzupełniają prace realizowane przez Centrum Doskonałości V4G4 (Visegrad 4 for Generation4) utworzone przez organizacje badawcze i inżynieryjne z całej Grupy Wyszehradzkiej w celu rozwoju technologii reaktora na prędkich neutronach chłodzonego gazem (Gas-Cooled Fast Reactor, GFR).

Aby dowiedzieć się więcej na temat projektu, redakcja serwisu CORDIS przeprowadziła rozmowę z profesorem Jackiem Jagielskim, dyrektorem Departamentu Fizyki Materiałów Narodowego Centrum Badań Jądrowych w Polsce, który pełni rolę koordynatora projektu.

Jaką rolę odgrywa energia jądrowa w regionie państw Grupy Wyszehradzkiej oraz jakie są związane z nią nadzieje na przyszłość?

Prof. Jagielski: Rozmieszczone na terenie Republiki Czeskiej, Węgier oraz Słowacji elektrownie jądrowe już od dziesięcioleci z powodzeniem i bezpiecznie wytwarzają energię elektryczną dla tych państw. Polska planuje obecnie budowę reaktorów chłodzonych wodą w celu wytwarzania energii elektrycznej, a także rozwój technologii reaktora wysokotemperaturowego (High Temperature Reactor, HTR) w celu wykorzystania przez przedsiębiorstwa w sektorze chemicznym. Wśród państw należących do Grupy Wyszehradzkiej panuje zgoda co do tego, że energia jądrowa stanie się istotnym elementem koszyka energetycznego, w szczególności dla krajów, które obecnie polegają na węglu jako głównym źródle energii.

Dlaczego reaktory na prędkich neutronach chłodzone gazem są ważne dla technologii IV generacji?

Reaktory typu GFR, podobnie jak inne reaktory powielające, charakteryzują się niezrównanymi możliwościami zwiększania ilości energii możliwej do pozyskania z rudy uranu. Obecnie wykorzystywana generacja reaktorów jądrowych wykorzystuje izotop 235U o stężeniu naturalnego uranu wynoszącym zaledwie 0,7 %. Reaktory prędkie umożliwiają wykorzystanie izotopu 238U charakteryzującego się stężeniem uranu wynoszącym 99,3 % i przetwarzanie go na rozszczepialny pluton (239Pu) wykorzystywany do wytwarzania energii elektrycznej.

W ramach projektu analizowaliśmy również potencjał reaktorów wysokotemperaturowych, które posiadają pewne cechy wspólne z reaktorami typu GFR, takie jak na przykład chłodzenie helem, ale są dużo bliższe wdrożenia na skalę przemysłową. Reaktory HTR to w tej chwili prawdziwy gorący temat, ponieważ są jedynymi dostępnymi rozwiązaniami jądrowymi pozwalającymi na wytwarzanie ciepła na potrzeby instalacji wykorzystywanych między innymi w przemyśle chemicznym, dzięki temperaturze pary wodnej wynoszącej nawet do 550°C, a także do wytwarzania wodoru przy temperaturze wynoszącej około 1 000°C. Z tego powodu reaktory te stanowią ważny obiekt zainteresowania wśród polskich odbiorców, w szczególności biorąc pod uwagę konieczność wymiany starych kotłów węglowych wykorzystywanych w przemyśle chemicznym, a zarazem chęć uniknięcia potrzeby importowania gazu.

W jaki sposób projekt VINCO pomaga w realizacji ambicji Grupy Wyszehradzkiej w zakresie energii jądrowej?

Ostatecznym celem projektu jest sprawienie, by państwa Grupy Wyszehradzkiej przestały być wyłącznie użytkownikami technologii jądrowej, a zamiast tego stały się jej dostawcami. Trzeba jednak zauważyć, że tego rodzaju technologia jest zbyt kosztowna, by małe i średnie państwa były w stanie poradzić sobie z jej rozwojem samodzielnie. Jeśli państwa Grupy Wyszehradzkiej chcą pokazać, że podchodzą do możliwości odniesienia dostrzegalnych korzyści z technologii reaktorów jądrowych IV generacji, muszą nawiązać wzajemną współpracę w tym obszarze. W tym celu powstała Strategiczna Grupa Zadaniowa projektu VINCO na rzecz energii jądrowej, która skupiała decydentów zarówno z państw Grupy Wyszehradzkiej, jak i spoza Grupy, stanowiąc platformę wymiany wiedzy, opinii oraz doświadczeń dotyczących tego obszaru. W ramach prac Grupy zostały opracowane również zasady współpracy dotyczące kwestii takich jak zasady dostępu do infrastruktury, analiza istniejących badań, szkolenia, sprzęt oraz możliwości, ustalanie celów w zakresie badań i rozwoju oraz podejmowanie decyzji dotyczących priorytetów inwestycyjnych.

Jaki wkład w realizację projektu VINCO miały poszczególne uczestniczące w nim państwa?

Wszystkie państwa biorące udział w projekcie VINCO wniosły do projektu wiedzę i doświadczenie dotyczące swoich specjalizacji. Słowacja wniosła doświadczenie w zakresie projektowania oraz koncepcji związanych z bezpieczeństwem, wkład Republiki Czeskiej stanowiła technologia wykorzystania helu oraz wiedza dotycząca badań i rozwoju, Węgry dołożyły swoją cegiełkę w postaci wiedzy na temat paliw do reaktorów typu GFR, natomiast wkładem Polski były materiały konstrukcyjne wykorzystywane w reaktorach jądrowych. Różnorodne wkłady poszczególnych państw pozwoliły nam na podział zadań wewnątrz grupy oraz ich wspólną realizację. Projekt VINCO już teraz przynosi wiele korzyści – z osiągniętych rezultatów korzysta między innymi duży polski projekt GOSPOSTRATEG, w którego ramach odbywają się właśnie przygotowania do wdrożenia technologii reaktorów wysokotemperaturowych chłodzonych gazem.

Jakie korzyści przyniosą prowadzone w ramach projektu prace obywatelom Unii Europejskiej?

Dostęp do niezawodnych dostaw czystej energii z ekologicznych źródeł to bez wątpienia jedno z największych wyzwań, przed którymi stoją kraje rozwinięte dostosowujące się do polityki Unii Europejskiej w zakresie wytwarzania energii i ochrony środowiska. Konieczność obniżenia emisji gazów cieplarnianych wymusza znaczące zmniejszenie zależności od węgla już w najbliższych latach, brakuje jednak dobrych alternatyw dla tego paliwa. Dostępność gazu i ropy naftowej na terenie Europy jest niewystarczająca, natomiast odnawialne źródła energii mogą odgrywać co najwyżej ograniczoną rolę w koszyku energetycznym ze względu na niestałość dostaw. Jedyną realistyczną alternatywą jest technologia jądrowa, która stanowi najbezpieczniejsze, najbardziej ekologiczne, najbardziej niezawodne i – jak widać na przykładzie Francji – najtańsze źródło energii.

Jakie kolejne kroki należy podjąć w celu osiągnięcia dalszych postępów?

Ostateczne decyzje dotyczące rozwoju technologii jądrowych pozostają oczywiście w rękach rządów państw należących do Grupy Wyszehradzkiej, jednak dzięki uważnej analizie możliwości oraz potrzeb państw zrzeszonych w grupie, konsorcjum projektu VINCO przygotowało podstawy umożliwiające podjęcie skutecznej współpracy regionalnej, co może pozwolić na pełne wykorzystanie możliwości oferowanych przez technologie jądrowe IV generacji. Mówiąc prościej, po podjęciu niezbędnych decyzji strategicznych wszystkie państwa będą gotowe do rozpoczęcia fazy wdrożenia.

Z czego jest pan najbardziej dumny?

Przed rozpoczęciem projektu VINCO kontakty międzynarodowe pomiędzy laboratoriami podejmującymi współpracę w ramach Grupy Wyszehradzkiej odbywały się głównie za pośrednictwem przedstawicieli organizacji najwyższego szczebla, na przykład dyrektorów czy profesorów. Biorąc pod uwagę, że rozwój nowych technologii jądrowych może zająć nawet ponad 20 lat, osiągnięcia projektu VINCO stanowią ważną spuściznę – udało nam się bowiem osiągnąć coś, na czym skorzystają nasze wnuki, czyli niezawodne źródło energii elektrycznej pozyskiwanej w odpowiedzialny sposób.