NCBJ włącza się w prace nad reaktorami jądrowymi IV generacji

Polscy naukowcy będą pracować nad reaktorami jądrowymi IV generacji. Lepsze wykorzystanie paliwa jądrowego i zmniejszenie ilości odpadów promieniotwórczyh to podstawowe założenia opracowywanych koncepcji technologicznych. W poniedziałek, 25 czerwca br., Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) przystąpiło do międzynarodowego programu Allegro.

W poniedziałek, 25 czerwca br., w Brukseli podpisano porozumienie na mocy którego Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) przystąpiło do międzynarodowego programu Allegro. Polscy naukowcy będą pracować w eksperckich zespołach opracowujących analizy, koncepcje technologiczne i założenia do budowy tzw. reaktorów prędkich, należących do IV generacji reaktorów jądrowych.

Reaktory prędkie IV generacji w niedalekiej przyszłości stanowić będą doskonałe uzupełnienie dotychczas eksploatowanej sieci reaktorów II i III generacji. Ich ważną zaletą jest zwiększona wydajność energetyczna (dochodząca do prawie 50%, obecnie wskaźnik ten wynosi 35–37%). Co więcej, są one przyjazne środowisku naturalnemu, nie tylko ze względu na brak szkodliwych emisji, ale również poprzez wydłużenie cyklu paliwowego oraz możliwość spalania wysokoaktywnych odpadów promieniotwórczych z obecnie eksploatowanych elektrowni atomowych. Reaktory prędkie IV generacji pozwalają na poprawę wykorzystywania zapasów dostępnego na świecie uranu. Obecnie jest on stosunkowo tani, jednakże w miarę wyczerpywania się jego złóż ceny mogą wzrosnąć. Reaktory prędkie są więc technologią perspektywiczną, która może być ekonomicznie opłacalna w przeciągu najbliższych dziesięcioleci.

„Allegro jest jednym z trzech podstawowych projektów, realizowanych w ramach prowadzonego przez Komisję Europejską programu European Sustainable Nuclear Industrial Initiative (ESNII) i mających na celu opracowanie reaktorów IV generacji” – wyjaśnia mgr inż. Tomasz Jackowski, ekspert ds. energetyki jądrowej NCBJ – „wspólnie z naukowcami z Czech, Słowacji i Węgier będziemy pracować nad powstaniem reaktora prędkiego chłodzonego gazem, konkretnie – helem”.

Pozostałe dwa projekty dotyczące powstawania reaktorów IV generacji opracowywane są przez zespoły z wiodącym wkładem Francji (reaktor chłodzony sodem) oraz Belgii i Rumunii (reaktory chłodzone stopem ołowiu z bizmutem).

„Występujący w przyrodzie uran występuje w dwóch izotopach – 235 (0.7%) i 238 (99.3%). We współczesnych elektrowniach, pracujących na neutronach termicznych, wykorzystuje się głównie uran 235, zaś przeważająca część uranu 238 pozostaje niewykorzystana. Wynika to z faktu, że uran 238, w przeciwieństwie do 235, jest dość trudno rozszczepialny” – wyjaśnia mgr inż. Kajetan Różycki z NCBJ – „Neutrony prędkie mają zdolność przekształcenia uranu 238 w pluton, który jest tak samo dobrym paliwem, jak uran 235. Reaktor pracujący na neutronach prędkich może więc, do pewnego stopnia, produkować swoje własne paliwo. Z tego powodu bywa potocznie nazywany reaktorem powielającym. Co więcej, reaktory na neutrony prędkie mogą „dopalać” zużyte paliwo z współczesnych „konwencjonalnych” elektrowni jądrowych, pracujących na reaktorach termicznych. Pozwala to pozbyć się znacznej części długożyciowych izotopów promieniotwórczych obecnych w zużytym paliwie i tym samym skrócić konieczny czas jego składowania”.

Do IV generacji zalicza się również inne typy reaktorów, w tym tzw. reaktory wysokotemperaturowe. Mogą one służyć za źródło pary o temperaturze dostatecznie wysokiej (do 600ºC a niektóre projekty nawet do 900ºC) by mogła ona być wykorzystana w jako źródło ciepła w przemyśle chemicznym pozwalając tym samym ograniczyć zużycie kosztownego gazu ziemnego. NCBJ wkrótce będzie uczestniczył w pracach także nad tym typem reaktora.

Naukowcy z NCBJ mogą korzystać z doświadczeń przeprowadzanych w reaktorze badawczym „Maria”. Jedyny tego typu obiekt w kraju znajduje się w Otwocku-Świerku. To wielozadaniowe urządzenie badawcze o mocy termicznej 30 MW. To jeden z zaledwie ośmiu w Europie reaktorów badawczych o mocy ponad 15 MW. W okresie eksploatacji reaktor „Maria” przechodził kilka modernizacji, które zwiększyły jego bezpieczeństwo i umożliwiły pracę na mniej wzbogaconym paliwie. Obecny stan techniczny reaktora pozwala na jego eksploatację co najmniej do 2020 roku, a po ewentualnej kolejnej modernizacji – nawet do połowy bieżącego stulecia.

„Zaproszenie NCBJ do grona naukowców pracujących nad reaktorami IV generacji to oznaka zaufania międzynarodowych ekspertów dla prac wykonywanych w Polsce” – podkreśla prof. dr hab. Grzegorz Wrochna, Dyrektor NCBJ – „posiadamy nie tylko własny reaktor badawczy, zaprojektowany i skonstruowany w Polsce, ale dysponujemy również własną kadrą naukową, z dużym doświadczeniem w zakresie obliczeń, symulacji i eksperymentalnych badań zjawisk zachodzących w reaktorach. Jestem głęboko przekonany, że nasze doświadczenia nie tylko przyczynią się do szybszego powstania reaktorów IV generacji, ale będą z powodzeniem wykorzystane w realizacji polskiego programu jądrowego”.