Pierwsza polska elektrownia jądrowa ma powstać w 2035 r. w Choczewie (woj. pomorskie). Być może znacznie wcześniej zacznie działać polski obiekt jądrowy HTGR-POLA. Nad stworzeniem wyjątkowego reaktora pracuje doktorant Politechniki Lubelskiej mgr inż. Grzegorz Mrugała, który jest członkiem zespołu projektowego Narodowego Centrum Badań Jądrowych. Jego cel jest prosty: urządzenie ma być tak bezpieczne, żeby mogło działać nawet w centrach miast oraz modułowe, żeby mogło powstawać w zakładach produkcyjnych w Polsce i być dostarczane w całości tam, gdzie będzie eksploatowane. Niemożliwe? Prace są już bardzo zaawansowane.
– Moja przygoda z energetyką jądrową zaczęła się przypadkiem, gdy dostałem pierwszą pracę po studiach. To był kontrakt przy budowie elektrowni w Finlandii. Byłem tam koordynatorem do spraw dokumentacji zamiennej – opowiada Grzegorz Mrugała. Największą zaletą tej pracy była możliwość poznania budowy większości instalacji znajdujących się wewnątrz nowoczesnej elektrowni jądrowej. Pozwoliło mi to na objęcie stanowiska jako specjalista ds. probabilistycznych analiz bezpieczeństwa w Narodowym Centrum Badań Jądrowych i dołączenie do zespołu projektowego reaktora HTGR-POLA.
Dziś w większości elektrowni jądrowych na świecie pracują reaktory wodne, w których paliwem jest uran. Jest on rozszczepiany, a ciepło jest wytwarzane nawet po wyłączeniu reaktora, co powoduje konieczność zapewnienia chłodzenia nawet w przypadku braku zasilania obiektu. Projekt, nad którym pracuje doktorant Politechniki Lubelskiej jest inny. Po pierwsze dlatego, że do chłodzenia reaktora wykorzystywany jest gaz (w tym przypadku hel). Po drugie dlatego, że zmienia się sposób podawania paliwa do reaktora. Nie będą to już paliwowe pręty, a dobrze izolowane niewielkie kulki w grafitowych blokach. Tego typu rozwiązania powodują unikalną zdolność do odprowadzenia ciepła powyłączeniowego. Dzięki temu, nawet przy braku chłodzenia, reaktor po osiągnięciu temperatury ok. 1100 stopni Celsjusza wygasza się naturalnie i nie dochodzi do stopienia rdzenia.
– Zwiększa to znacznie bezpieczeństwo. W przypadku najbardziej popularnych reaktorów wodnych, teren wokół elektrowni nie może być zabudowany. Potrzebne jest wyznaczenie obszaru ograniczonego użytkowania. W przypadku reaktorów chłodzonych gazem takiej strefy praktycznie nie ma. Z naszych obliczeń wynika, że reaktor HGTR można stawiać nawet w centrum miasta, ponieważ obszar jego oddziaływania kończy się na ogrodzeniu – opowiada Grzegorz Mrugała.
Innowacyjne są też niewielkie rozmiary. Najważniejsze elementy wyposażenia budynku reaktora mają średnicę maksymalnie 7 metrów. Umożliwia to transport, co oznacza, że możliwe jest produkowanie reaktora w Polsce i eksportowanie gotowego produktu. A dlaczego ktoś chciałby go kupować?
– Nasz obiekt jądrowy może oczywiście wykorzystywać ciepło do produkcji prądu elektrycznego. Jego największym atutem jest jednak możliwość wyprodukowania gorącej pary, która ma temperaturę 565 stopni Celsjusza, co pozwala na szerokie zastosowania w przemyśle. Takie ciepło wykorzystują największe zakłady przemysłowe m.in. w branży paliwowej, nawozów sztucznych, produkcji lekarstw i kosmetyków, a nawet stali i cementu – wylicza naukowiec. – To także alternatywny sposób produkcji wodoru lub odsalania wody morskiej bez konieczności wykorzystania energii z paliw kopalnych.
Reaktory jądrowe, które znamy pracują w sieci elektroenergetycznej z pełną mocą i istnieje tylko niewielka możliwość jej regulacji (20-30 proc.). W przypadku obiektu jądrowego HTGR-POLA możliwe jest sterowanie mocą w przedziale od 25 do 100%. z bardzo szybką możliwością zmiany tego poziomu.
– W zależności od chwilowych potrzeb sieci obiekt może produkować energię elektryczną w przypadku braku zasilania np. ze źródeł odnawialnych lub pobierać nadwyżki energii na potrzeby produkcji pary do procesów chemicznych lub ciepłownictwa – podkreśla Grzegorz Mrugała.
Polsko-japoński wysokotemperaturowy reaktor badawczo-demonstracyjny HTGR-POLA jest już na wysokim poziomie gotowości technologicznej, obejmującej projekt podstawowy wraz ze znaczną częścią Wstępnego Raportu Bezpieczeństwa (WRB), niezbędnego do jego licencjonowania i dalszych prac projektowych, a następnie rozpoczęcia budowy i uruchomienia.
– Polska jest właścicielem 50% praw intelektualnych projektu podstawowego HTGR-POLA. Istotną częścią projektu są między innymi badania materiałowe, które trwają nawet 10 lat. Dlatego, żeby przyspieszyć prace projektowe wykorzystaliśmy strategiczne partnerstwo pomiędzy NCBJ a Japońską Agencją Energii Atomowej. Naszym wzorcem był japoński reaktor testowy HTTR – opowiada doktorant Politechniki Lubelskiej. – W tej chwili nie mamy jeszcze decyzji lokalizacyjnej dla demonstracyjnego obiektu, ale na pewno będzie to w Polsce. Jeśli będzie taka wola polityczna, to może on powstać już za pięć lat.
– Nowe podejście analityczne opracowane w ramach pracy doktorskiej przez mgr. inż. Grzegorza Mrugałę umożliwi porównanie różnych opcji projektowych i dostosowanie niezawodności reaktorów HTGR do wymagań przemysłowych – mówi Promotorka Doktoratu prof. Elżbieta Jartych z Katedry Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Lubelskiej.– Wysokotemperaturowe reaktory HTGR oferują unikalne możliwości wykorzystania w przemyśle, szczególnie przy produkcji wodoru czy wspomagania procesów chemicznych. Dzięki zastosowaniu nowoczesnych technologii oraz wysokim standardom bezpieczeństwa, są one postrzegane jako przyszłość energetyki jądrowej.
Projekt mgr. inż. Grzegorza Mrugały Niezawodność systemów ważnych dla bezpieczeństwa wysokotemperaturowych reaktorów jądrowych zdobył 2. miejsce w Ogólnopolskim Konkursie Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, uzyskując maksymalną liczbę punktów. Doktorat będzie realizowany w ścisłej współpracy z NCBJ w Świerku. Promotorem pomocniczym z ramienia NCBJ będzie dr inż. Karol Kowal, również absolwent studiów doktoranckich Politechniki Lubelskiej.
Naukowcy Politechniki Lubelskiej są dla Państwa dostępni we wtorek, 25 lutego w godz. 12.00-14.00 w laboratorium 101M w budynku Wydziału Matematyki i Informatyki Technicznej, ul. Nadbystrzycka 38.
Źródło: Politechnika Lubelska
