Wyzwania energetyki jądrowej w KGHM Polska Miedź

KGHM to drugi największy w Polsce przemysłowy odbiorca energii elektrycznej, z rocznym zużyciem około 3 TWh, co wymaga niemal stałego dostępu do źródeł o mocy 400 MW. Wyzwania klimatyczne, kryzys COVID-19, wojna na Ukrainie powodują, że Energia stała się jednym z pięciu strategicznych kierunków rozwoju przedsiębiorstwa obok Elastyczności, Efektywności, Ekologii i E-przemysłu.

Konieczność otwarcia się na bezpieczną energetykę jądrową zbiegła się z pojawieniem się kilku projektów SMR w sprawdzonej technologii lekkowodnej, która dominuje w światowej energetyce jądrowej. KGHM wybrał współpracę z NuScale Power, a umowę między przedsiębiorstwami zawarto w dniu 14 lutego 2022 roku. Projekt modularnego bloku VOYGR™-6 o mocy 462 MW odpowiada potrzebom KGHM i jest dojrzały w trzech kluczowych obszarach: technologicznym, regulacyjnym i biznesowym.

W projekcie założono, że w obszarze rdzenia reaktora parametry wody będą zbliżone do panujących w wielkoskalowych, lekkowodnych reaktorach ciśnieniowych. Innowacyjność polega na zintegrowanej konstrukcji modułów, które zostaną wykonane, sprawdzone w fabryce i dostarczone na plac budowy. Każdy moduł zamknięty jest w stalowej obudowie bezpieczeństwa, wewnątrz której umieszczony jest zbiornik reaktora. Na dole tego zbiornika znajduje się rdzeń, a nad nim wytwornica pary, co wyeliminowało rurociągi łączące zbiornik reaktora z wytwornicą pary. Grawitacyjna konwekcja w wysokim na około 20 m zbiorniku jest na tyle stabilna, że wyeliminowano pompy cyrkulacyjne obiegu bezpośrednio chłodzącego rdzeń. Zintegrowana, uproszczona konstrukcja jednocześnie zmniejsza koszty i zwiększa bezpieczeństwo, gdyż eliminuje ryzyko awarii usuniętych systemów, w tym awarii związanej ze znaczną utratą chłodziwa.

W normalnych warunkach pracy w przestrzeni pomiędzy obudową bezpieczeństwa i zbiornikiem reaktora ma panować próżnia, zapewniając dobrą izolację cieplną i dużą sprawność termodynamiczną generowania energii elektrycznej. Natomiast posadowienie modułów w basenie z wodą, zwiększa bezpieczeństwo, gdyż w sytuacji awaryjnej przestrzeń pomiędzy obudową bezpieczeństwa i zbiornikiem reaktora zostanie wypełniona parą wodną i wodą co umożliwi awaryjne odprowadzenie ciepła z rdzenia reaktora do wody w basenie.

W 2020 roku regulator amerykański wydał ogólne zatwierdzenie (SDA, Standard Design Approval), a w lipcu 2022 roku ostateczną certyfikację dla modułów o mocy 50 MW i bloku z 12 modułami. Tym samym projekt NuScale dołączył do listy sześciu certyfikowanych w USA projektów: ABWR, System 80+, AP600, AP1000, ESBWR i APR1400. Żaden inny oferent SMR nie złożył jeszcze w USA ani u żadnego renomowanego regulatora w euroatlantyckiej przestrzeni gospodarczej wniosku o certyfikowanie projektu o szczegółowości porównywalnej ze złożonymi przez NuScale Power w 2017 roku. Przedsiębiorstwo NuScale Power zapowiada złożenie wniosku o certyfikowanie modułów o zwiększonej mocy do 77 MW jeszcze w tym roku.

Złożenie wniosku o certyfikowanie projektu oznacza upublicznienie znacznej części dokumentacji technicznej co umożliwia prowadzenie niezależnych badań naukowych. Dzięki temu bezpieczeństwo projektów certyfikowanych w USA i przez innych renomowanych regulatorów jest znacznie lepiej zbadane, jest pewniejsze. Prace naukowe bazujące na publicznie dostępnych danych o projekcie NuScale prowadzono również w Polsce, w Akademii Górniczo Hutniczej na Wydziale Energetyki i Paliw i zaowocowały one wypromowaniem dwóch doktorów nauk technicznych. Dzięki temu KGHM mógł wykorzystać bazę ekspercką co umożliwiło sprawne przygotowanie pierwszych dokumentów przed licencyjnych i złożenie w PAA w dniu 8 lipca 2022 roku wniosku o wydanie ogólnej opinii w zakresie planowanych rozwiązań technicznych i organizacyjnych.

Przedsiębiorstwo NuScale Power powstała w 2007 roku jako spin-off programu badawczego. Już w 2011 roku jej inwestorem został FLUOR, co otworzyło dostęp do grantów o wartości kilkuset milionów dolarów finansowanych w formule 50/50. Dotychczasowy koszt projektu szacowany jest na $1,3 mld. Na początku maja 2022 roku Przedsiębiorstwo NuSale Power zadebiutowała na giełdzie i jej wartość wyceniono na około $2,0 mld. Większościowym inwestorem pozostał FLUOR, a wśród strategicznych inwestorów jest przedsiębiorstwo Doosan z Korei Południowej, która już rozpoczęła wykuwanie zbiorników reaktorów dla pierwszej inwestycji w Idaho. Inwestycja ta uzyskała już obietnicę wsparcia w wysokości $1,4 mld. W czerwcu 2022 roku na szczycie G7 prezydent Joe Biden wymienił przedsiębiorstwo NuScale jako element wzmocnienia bezpieczeństwa energetycznego i zapewnił o wsparciu tego projektu, który jest na tyle dojrzały, że planowana jest niemal równoczesna budowa trzech bloków, każdy o mocy 462 MW, po jednym w USA, w Rumunii i w Polsce oraz ich uruchomienie przed rokiem 2030.

Realizacja planów pokaże już w najbliższym czasie nie tylko szanse osiągnięcia przez KGHM założonych celów, ale również przybliży nas do odpowiedzi na pytanie o rolę modularnych bloków jądrowych w polskiej i globalnej energetyce.

---

Autor: Ludwik Pieńkowski, profesor AGH i ekspert KGHM