U.S. Departament Energii spieszy się z budową nowych zaawansowanych reaktorów jądrowych

W najnowszych staraniach mających na celu ożywienie słabnącego przemysłu jądrowego w Stanach Zjednoczonych, Departament Energii (DOE) zamierza wybrać i pomóc w budowie dwóch nowych prototypowych reaktorów jądrowych w ciągu 7 lat, jak ogłosiła agencja w zeszłym tygodniu. Reaktory te byłyby centralnym elementem nowego programu demonstracyjnego zaawansowanych reaktorów, na który w tym roku budżetowym przeznaczono 230 mln USD. Każdy z nich zostałby zbudowany w ramach współpracy 50-50% z partnerem przemysłowym i ostatecznie mógłby otrzymać do 4 miliardów dolarów dofinansowania od DOE.

„To może zmienić reguły gry” – mówi Jacopo Buongiorno, inżynier jądrowy z Massachusetts Institute of Technology. „Czas, aby społeczność przeszła od projektowania reaktorów papierowych do budowy reaktorów demonstracyjnych.”

Ale nawet niektórzy zwolennicy energii jądrowej wątpią, aby program pobudził budowę nowych reaktorów komercyjnych, dopóki gaz ziemny i energia odnawialna będą relatywnie tanie. „Nowe obiekty nie mogą konkurować z odnawialnymi źródłami energii” – mówi Robert Rosner, fizyk z Uniwersytetu w Chicago. „Na pewno nie teraz.”

Komercyjne reaktory jądrowe dostarczają 20% energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych i 50% energii wolnej od emisji dwutlenku węgla. Jednak amerykański przemysł jądrowy od dziesięcioleci boryka się z problemami. Jego flota składa się obecnie z 96 reaktorów, podczas gdy na początku lat 90. było ich 113. Planowane jest zamknięcie kolejnych reaktorów, a udział energetyki jądrowej w zaopatrzeniu w energię elektryczną ma zacząć spadać. Mimo tego ponurego obrazu inżynierowie nadal opracowują projekty zaawansowanych reaktorów, które według nich będą bezpieczniejsze i bardziej wydajne.

Administracja prezydenta Trumpa chce tchnąć nowe życie w przemysł jądrowy. W kwietniu Departament Energii ogłosił plany zwiększenia krajowego wydobycia uranu i utworzenia krajowej rezerwy uranu. Z kwoty 230 mln dolarów przeznaczonych przez Kongres na program demonstracji reaktorów 160 mln dolarów zostanie przeznaczone na wybór dwóch projektów, które zostaną szybko zbudowane, najprawdopodobniej w Narodowym Laboratorium Idaho (INL). Jak mówi Ashley Finan, inżynier jądrowy i dyrektor Narodowego Centrum Innowacji Reaktorowych w INL, program ma na celu inkubację pomysłów, które nie są jeszcze zaawansowane w rozwoju. Na przykład DOE współpracuje już z NuScale Power nad rozwojem fabrycznie budowanych małych reaktorów modułowych, co oznacza, że firma ta nie kwalifikuje się do nowego programu. Pieniądze nie zostaną również przeznaczone na rozwój reaktora zwanego Versatile Fast Neutron Source, który DOE już zaczęło przygotowywać do budowy w INL lub Oak Ridge National Laboratory w Tennessee i który będzie służył jako obiekt do badań w dziedzinie materiałoznawstwa.

W pozostałych przypadkach „To otwarte zaproszenie” – mówi Finan. „Myślę, że będziemy świadkami dużego zainteresowania i wielu wspaniałych zastosowań dla różnych typów reaktorów” – mówi. Buongiorno mówi, że ostatnie projekty koncentrują się na reaktorach mniejszych niż standardowy reaktor o mocy gigawata. Standardowy reaktor komercyjny spala paliwo zawierające od 3% do 5% rozszczepialnego uranu-235 w celu podgrzania wody i napędzania turbin parowych. Nowe konstrukcje mogłyby wykorzystywać do cyrkulacji chłodziwa takie jak stopiona sól i spalać paliwo zawierające do 20% uranu-235, co uczyniłoby je bardziej wydajnymi.

Niektórzy obserwatorzy twierdzą, że inicjatywa jest nierealistyczna. Urzędnicy DOE mogą mieć trudności z określeniem najbardziej obiecujących spośród wielu różnych projektów, przewiduje M. V. Ramana, fizyk z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej w Vancouver. „Będziecie porównywać jabłka, pomarańcze, winogrona, śliwki, wszystko” – mówi. Ramę czasową 7 lat również trudno uznać za wiarygodną, zwłaszcza, że DOE chce, aby reaktory przeszły przeglądy licencyjne w Nuclear Regulatory Commission, co zwykle zajmuje kilka lat. „To absurdalne, że mogą to zrobić.”

Jednakże, zauważa Buongiorno, prototypy mogłyby otrzymać licencję na komercyjne wykorzystanie i zostać zbudowane w tym samym czasie, gdyby znajdowały się w obiekcie DOE, takim jak INL, który zbudował 52 różne reaktory eksperymentalne od czasu jego powstania w 1949 roku jako National Reactor Testing Station. Finan twierdzi, że ramy czasowe są „agresywne”, ale mają na celu zachęcenie deweloperów do pracy. „To cel, który jest trudny, ale osiągalny” – mówi – „i to jest właściwe miejsce, w którym należy się znaleźć”

Ramana kwestionuje możliwość uratowania amerykańskiego przemysłu jądrowego. Choć kwestie postępowania z odpadami i obawy społeczeństwa przed radioaktywnością pozostają nierozwiązane, największym problemem branży jądrowej są wysokie koszty inwestycyjne nowych reaktorów, które mogą wynosić 7 mld USD lub więcej. Na rynkach zderegulowanych przedsiębiorstwa energetyczne nie mogą sobie pozwolić na takie nakłady kapitałowe, dlatego tańsze źródła odnawialne mogą ostatecznie zastąpić energię jądrową – mówi. „Jest to branża, która chyli się ku upadkowi – mówi – i im szybciej się o tym przekonamy, tym lepiej”

Ale koszty energii wiatrowej i słonecznej będą rosły – przekonuje Rosner. Energia elektryczna ze źródeł odnawialnych waha się i słabnie w sposób niekontrolowany, a kiedy ich udział w rynku wzrośnie do 20% lub 30%, taka nieciągłość spowoduje, że staną się one znacznie droższe. Przewiduje on, że energia jądrowa stanie się wtedy ekonomicznie konkurencyjna i uzupełni źródła odnawialne jako stałe źródło energii wolnej od emisji dwutlenku węgla. „Jeśli do 2030 roku Stany Zjednoczone będą miały kilka zaawansowanych projektów, to będzie to dobra inwestycja, bo w końcu będziemy potrzebować tych elektrowni” – mówi Rosner.

Ale aby budować reaktory w przyszłości, Stany Zjednoczone muszą utrzymać swoje możliwości już teraz – mówi Buongiorno. „Jeśli pozwolimy, aby cała flota poszła do toalety i będziemy oczekiwać, że za 20 lat będziemy mogli włączyć nasze jądrowe doświadczenie jak przełącznik, to mamy złudzenia” – mówi. „Trzeba utrzymać tę zdolność”

To właśnie ma na celu nowy program DOE. Termin składania listów intencyjnych upływa w czerwcu, a DOE zamierza wybrać zwycięskie projekty do końca roku podatkowego, czyli do 30 września.