Prof. Ludwik PIEŃKOWSKI: Polski Program Energetyki Jądrowej pełen ryzyka

TSF Jazz Radio

Polski Program Energetyki Jądrowej pełen ryzyka

Prof. Ludwik Pieńkowski

Wykładowca fizyki na Wydziale Energetyki i Paliw AGH. Zainicjował w Polsce prace nad wdrożeniem reaktorów jądrowych małej mocy. W latach 2012 – 2015 koordynator programu „Rozwój wysokotemperaturowych reaktorów do zastosowań przemysłowych (HTRPL)”. Autor ponad osiemdziesięciu prac naukowych w czasopismach międzynarodowych.

W oparciu o rozwiązania amerykańskie realne byłoby uruchomienie pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce przed rokiem 2035 i kilku następnych do roku 2040 – pisze prof. Ludwik PIEŃKOWSKI

Energetyka jądrowa może odegrać ważną rolę w transformacji energetycznej jeśli pierwsza elektrownia zostanie uruchomiona przed rokiem 2035 i do roku 2040 łączna moc elektrowni jądrowych będzie wynosiła pomiędzy pięć i dziesięć gigawatów. Ogólnymi celami programu budowy elektrowni jądrowych powinno być wzmocnienie bezpieczeństwa Polski, maksymalizacja efektów gospodarczych i minimalizowanie ryzyka, szczególnie grzęźnięcia inwestycji w kosztach i opóźnieniach co stało się we Francji, w Finlandii i w USA. 

Powyższe wynika ze stanu państwa, naszej energetyki, wyzwań klimatycznych, zobowiązań międzynarodowych, przewidywanego tempa rozwoju i spodziewanego kształtu systemu energetycznego. Z jednej strony taka wizja jest dość powszechnie uznawana za wartą poważnego rozważenia ale z drugiej strony wiadomo, że w energetyce długofalowe strategie nigdy nie sprawdziły się, co łatwo zweryfikować przeglądając archiwalne dokumenty. Jednak co najmniej jeden ze strategicznych, długofalowych programów przykuwa uwagę od kilkunastu lat, gdyż pomimo tej wady broni się. 

Starannie przygotowana długofalowa strategia, do tego otwarta na alternatywne ścieżki rozwoju

.W dniu 14 sierpniu 2003 roku w północno wschodniej części USA i w sąsiednich rejonach Kanady doszło do blackoutu. Wiele miejscowości zostało pozbawionych zasilania na więcej niż kilka dni. Wydarzenie to było impulsem dla administracji prezydenta George’a W. Bush’a do opracowania dokumentu Energy Policy Act of 2005 (EPAct_2005). Jest to starannie przygotowana długofalowa strategia, w której dla każdego działania przedstawione jest uzasadnienie, wskazana jest instytucja odpowiedzialna za realizację oraz często są przewidziane duże publiczne środki finansowe. 

Dokument EPAct_2005 liczy ponad 500 stron, ale bardzo niewiele uwagi poświęca technologiom pozyskiwania gazu łupkowego. Dziś wiadomo, że gaz łupkowy zrewolucjonizował amerykańską gospodarkę i widać, że twórcy EPAct_2005 nie spodziewali się tego, ale byli otwarci na taki rozwój wydarzeń. Autorzy strategii z 2005 roku postawili na ekspansję energetyki jądrowej, na budowę reaktorów wysokotemperaturowych wraz z produkcją wodoru. Dla programu Next Generation Nuclear Plant (NGNP) przewidziano niemal dziewięć miliardów dolarów publicznych środków z zadaniem uruchomienia pierwszego reaktora do roku 2021. Program NGNP po wydaniu około pół miliarda dolarów porzucono w 2015 roku. Wykorzystano zapisane mechanizmy weryfikacji i oceniono, że program nie osiągnął zakładanego zaawansowania, a reaktory wysokotemperaturowe mają bardzo małe szanse konkurować z gazem ziemnym. 

Powyższy przykład pokazuje, jak ważny jest dobry program. Z jednej strony musi być twardy, ale z drugiej elastyczny. Można przytoczyć wiele przykładów gdy programy strategicznie źle lokowały nadzieje rozwoju i w tym wymiarze EPCAct_2005 nie jest wyjątkiem. Natomiast wyjątkowość EPAct_2005 polega na nie przegapieniu alternatywnych ścieżek rozwoju, na zauważeniu że gaz łupkowy może być ważny, że ważne mogą być modularne reaktory jądrowe. Dlatego dokument ten może być skutecznie rozwijany, broni się i w USA nadal jest punktem odniesienia. 

Z perspektywy amerykańskiego programu EPAct_2005 widać, że konsultowany obecnie Program Polskiej Energetyki Jądrowej jest bardzo ryzykowny. Dopuszcza on w twardy sposób aż do roku 2040 tylko jeden scenariusz działań z wykorzystaniem jedynie reaktorów dużej mocy klasy Gen-3, bez żadnych procedur i mechanizmów weryfikujących, bez postawienia twardych celów pośrednich, bez żadnych działań alternatywnych. Co więcej wiadomo, że nieliczne budowy w Europie i w USA reaktorów energetycznych klasy Gen-3 od lat grzęzną w kosztach i opóźnieniach, co oznacza że program ten może być wręcz niebezpieczny dla Polski. 

Realizacja programu budowy elektrowni jądrowych wymaga podjęcia w pewnym momencie decyzji pociągających za sobą istotne skutki polityczne i zobowiązania finansowe. Planując uruchomienie pierwszej elektrowni za kilkanaście lat i kilku kolejnych do roku 2040 warto, aby wiążące decyzje zostały podjęte w oparciu o wiedzę, a nie o spekulacje. Zadanie to jest bardzo trudne, gdyż w energetyce jądrowej od kilku lat zachodzą dynamiczne zmiany, które z całą pewnością nabiorą na sile wraz z globalną przebudową świata po epidemii COVID-19.

Energetyka jądrowa wielu możliwości – i wielu niewiadomych

.Energetyka jądrowa po katastrofie w Fukushimie w 2011 roku zdominowana jest przez Rosję i Chiny. Portfel zamówień na rosyjskie reaktory VVER-1200 przekracza 130 miliardy dolarów i rośnie. Białoruś uruchamia rosyjską elektrownię, w Finlandii i na Węgrzech budowy reaktorów mogą ruszyć w ciągu kilku miesięcy. Widać dynamiczny rozwój projektów w Turcji i w Egipcie. Czesi prawdopodobnie wybiorą reaktor VVER-1200 do rozbudowy elektrowni Dukovany, choćby dlatego że w Czechach od lat pracują jedynie reaktory rosyjskie, w tym reaktor VVER-1000, którego bezpośrednim następcą jest reaktor VVER-1200. Wiele jednak wskazuje, że reaktor VVER-1200 nie jest dobrym rozwiązaniem dla Polski, choćby ze względu na nasze znaczne wysiłki celem uniezależnienia się od rosyjskiego gazu ziemnego, nie wspominając o naszej historii ostatnich 300 lat. Pierwsze sukcesy chińskiego reaktora Hualong One pokazują, że Chiny mają zarówna aspiracje, jak i możliwości dogonienia i wyprzedzenia Rosji. Czy wobec globalnej rywalizacji Chin i USA oferta z Chin może być dla nas atrakcyjna wiedząc, że nasze bezpieczeństwa zależy w dużym stopniu od współpracy z USA? Czy Europa może dziś otworzyć Chinom swój rynek energetyki jądrowej, a tym samym rynek energii? 

Współpraca z USA nie rodzi takich pytań i wzmocni nasze bezpieczeństwo, ale Stany Zjednoczone od wielu lat nie wyeksportowały żadnego reaktora. Wizja współpracy z USA ma jednak racjonalne podstawy gdyż od kilku lat Amerykanie czynią starania celem powrotu do światowej energetyki jądrowej. Administracja prezydenta Donalda Trumpa od 2018 roku wkłada wiele pracy celem pozyskania zagranicznych kontraktów na budowę nawet dwudziestu reaktorów AP1000, ale starania te nie zaowocowały umowami. Z drugiej strony trwałe porzucenie budowy dwóch reaktorów AP1000 w elektrowni VC Summer i ogłoszenie w sierpniu 2020 roku przez jej inwestora, firmę Santee Cooper w porozumieniu z Westinghousem listy elementów wystawionych na sprzedaż jednoznacznie wskazuje, że Amerykanie nie będą rozwijali tej technologii u siebie. Czy pomimo tego Amerykanom uda się zbudować rynek zagranicznych nabywców reaktorów AP1000? Dlaczego w lutym 2020 roku Indie odrzuciły plan budowy sześciu reaktorów AP1000? Dlaczego Czesi w sierpniu 2020 odmówili nadania uprzywilejowanego statusu reaktorowi AP1000 dla planowanej rozbudowy elektrowni Dukovany? 

Pytania te są ważne, ale z drugiej strony wiadomo, że Amerykanie nie stawiają wszystkiego na jedną kartę i wiele wskazuje, że jeszcze przed końcem obecnej dekady projekt modularnej elektrowni NuScale o mocy 720 MW ma szansę stać się flagowym produktem eksportowym amerykańskiej energetyki jądrowej. W ostatnich dniach sierpnia 2020 roku firma NuScale Power pokonała zasadniczy próg w procesie licencjonowania otrzymując od Nuclear Regulatory Commission (NRC) akceptację projektu, czyli Final Safety Evaluation Report (FSER). Bez wątpienia wzmocniło to pozycję NuScale Power i wzrosły szanse uruchomienia pierwszej elektrowni NuScale w Idaho w 2030 roku.

Racjonaliści, fantaści, przeciwnicy

.Równocześnie uaktywnili się też przeciwnicy energetyki jądrowej. Przedstawiane są argumenty o braku opłacalności projektu oraz padają sugestie, że NRC wydał FSER pomimo wątpliwości odnośnie bezpieczeństwa reaktora NuScale. Stawianie tak poważnego zarzutu wobec instytucji, która sprawuje nadzór nad bezpieczeństwem pracy niemal stu jądrowych bloków energetyczny jest albo śmieszne, albo straszne. Zarzuty te należy po pierwsze skonfrontować z decyzjami NRC, które są publicznie dostępne. W szczególności dostępna jest decyzja NRC z 29 lipca 2020 roku (dokument NRC o sygnaturze ML20210M890) w sprawie możliwości wystąpienia zbyt niskiego stężenia boru w jednym z rozważanych scenariuszy ciężkiej awarii, w której NRC akceptuje modyfikacje wprowadzone do projektu. W takich okolicznościach można jedynie ubolewać, że magazyn Science opublikował w dniu 18 sierpnia 2020 artykuł poddający w wątpliwość sprawę stężenia boru bez zacytowania stanowiska NRC z 29 lipca 2020 roku. 

Losy projektu NuScale zależą od jego wiarygodności, w tym od tempa pozyskiwania funduszy. UAMPS, główny inwestor budowy elektrowni NuScale niedawno poinformował, że negocjacje z administracją rządową w sprawie przyznania dotacji w wysokości 1.4 miliarda dolarów są w końcowej fazie. Wiele też wskazuje, że przygotowywana ustawa The American Nuclear Infrastructure Act of 2020 (ANIA) umożliwi podmiotom z zaprzyjaźnionych państw (kraje NATO, Korea Południowa, Japonia, Szwajcaria, itp.) inwestowanie w amerykańską energetykę jądrową, w tym w budowę elektrowni NuScale w Idaho. Tym samym już za parę miesięcy dowiemy się, czy obietnica Doosan Heavy Industries & Construction (DHIC) zainwestowania ponad miliarda dolarów zmaterializuje się. Wydaje się, że polskie firmy, w tym technologiczne i inżynierskie mogą być zainteresowane inwestycją w budowę elektrowni NuScale. Jeśli w ciągu najbliższego roku, dwóch lat program budowy elektrowni NuScale pozyska finansowanie w wysokości kilku miliardów dolarów, to jego sukces komercyjny będzie bardzo prawdopodobny.

Pierwsze polskie elektrownie jądrowe w oparciu o rozwiązania amerykańskie – już w latach 2035-2040?

.Planuje się, że komercyjne wykorzystanie pierwszej elektrowni NuScale o mocy 720 MW w Idaho rozpocznie się w 2030 roku, co oznacza, że realne jest uruchomienie pierwszej podobnej elektrowni w Polsce przed rokiem 2035 i kilku następnych do roku 2040. Warto też dodać, że projekt NuScale  planuje możliwość zastosowania suchego chłodzenia, oszczędzającego 95% wody w porównaniu do zapotrzebowania na wodę systemów wykorzystujących chłodnie kominowe. Bez wątpienia jest to dodatkowy atut projektu. 

Rozważając możliwości wdrożenia w Polsce energetyki jądrowej w oparciu o amerykańskie rozwiązania widać się, że ścieżka z wykorzystaniem reaktorów AP1000 jest bardzo ryzykowna. Możliwe, że jeszcze większe ryzyko niesie za sobą wybór projektu NuScale, ale jest to projekt wschodzący, rozwijający się. Warto zatem tak sformułować program, aby obie ścieżki były dostępne przez najbliższe kilka lat. Jest to możliwe i celowe, gdyż żadna z nich nie wymaga podjęcia istotnych zobowiązań już teraz. 

Francuzi, Chińczycy…

.Kilkanaście lat temu gdy ruszała budowa francuskiego reaktora EPR w Finlandii wydawało się że Francja może przedstawić nam najlepszą ofertę budowy elektrowni jądrowych. Dziś wiadomo, że dwa reaktory EPR wybudowano i uruchomiono w Chinach, w Wielkiej Brytanii przy wsparciu Chin budowa dwóch reaktorów z kłopotami, ale postępuje oraz, że budowy w Finlandii i we Francji realizowane bez udziału Chin ugrzęzły w kosztach i wieloletnich opóźnieniach. Tak szerokie spektrum losów inwestycji inspiruje Francuzów do znalezienia odpowiedzi na pytanie co należy zrobić aby sukces reaktorów EPR w Chinach przekuć na ich sukces we Francji. Jesienią 2019 roku na prośbę prezesa EDF takie wyzwanie podjął Jean-Martin Folz, były prezes koncernu Peugeot Citroen, koncernu który jest dumą Francji. Raport Folza jest bardzo krytyczny, wymienia kilkanaście istotnych błędów, które spowodowały porażkę biznesową inwestycji we Flamanville. Niestety raport ten nie wywołał we Francji odpowiednio głębokiej debaty, a rzucane od czasu do czasu koncepcje budowy sześciu reaktorów EPR, bez żadnych dalszych działań to zdecydowanie za mało aby uzdrowić projekt EPR we Francji. 

Należy też zauważyć, że Chiny wykorzystując projekty francuskie, w tym projekt reaktora EPR oraz zebrane doświadczenia inwestycyjne opracowały reaktor Hualong One. Odnosi on sukcesy w Chinach, w Pakistanie dobiega końca budowa dwóch reaktorów Hualong One, a Wielka Brytania pracuje nad wydaniem licencji dla tego reaktora. Co więcej Houalong One wypiera w Chinach projekty CAP1000 i CAP1400, które są wzorowane na reaktorze AP1000, co oczywiście stawia reaktor AP1000 w niekorzystnej pozycji. Fakty te prowadzą też do drugiej bolesnej konkluzji: jeśli Francuzi myślą o zmodyfikowaniu projektu EPR tak, aby był on bardziej atrakcyjny, przydatny to warto aby przyjrzeli się projektowi Hualong One, gdyż Chińczycy już tą pracę wykonali. Dziś wydaje się, że wykluczone jest aby Francja kiedykolwiek zbudowała u siebie zmodyfikowane reaktory EPR, czyli reaktory Hualong One, ale nie takie rzeczy na świecie już się wydarzyły. Z tej perspektywy wyraźnie jednak widać, że wizja francuskiej energetyki jądrowej nad Wisłą jest obecnie bardzo mało prawdopodobna. 

Przed Polską – pełne spektrum wyboru

.Gdyby Korea Południowa nie ogłosiła planu odchodzenia od atomu, gdyby Japonia po katastrofie w Fukushimie uruchomiła choć jeden reaktor wrzący klasy Gen-3, to warto byłoby snuć kolejne alternatywne wizje wdrożenia w Polsce energetyki jądrowej. Podobnie gdy liczne projekty w USA, Wielkiej Brytanii, Kanadzie, Francji osiągną odpowiednią dojrzałość, to też warto będzie im się bliżej przyjrzeć.

Wydaje się, że w tej grupie najbardziej dojrzały jest projekt wrzącego reaktora BWRX-300 firmy General Electric Hitachi, GEH, z blokiem energetycznym o mocy 300 MW. Budzi on spore emocje w Polsce i często mylnie jest postrzegany jako równie zaawansowany co projekt NuScale. Po pierwsze w przeciwieństwie do projektu NuScale nikt nie planuje budowy reaktorów BWRX-300 w USA i dziś nie wiadomo kto podejmie wyzwanie i ryzyko budowy instalacji demonstracyjnej. Po drugie prawdą jest, że w styczniu 2020 roku firma GEH rozpoczęła w USA proces licencjonowania reaktora BWRX-300, ale jest on na bardzo niskim szczeblu. W ramach tego procesu GEH przygotowuje kolejne raporty tematyczne (Licensing Topical Report, LTR), przedstawia je NRC i prowadzi dialog z NRC. Celem tej procedury jest przygotowania przez GEH dokumentu Preliminary Safety Analysis Report zgodnego z wymaganiami NRC, który może być wykorzystany w kolejnych etapach licencjonowania. Tymczasem NuScale w grudniu 2016 przedstawił NRC do oceny dokument Final Safety Analysis Report przygotowany zgodnie z wymogami NRC. Podlegał on sześciu rundom oceny, wprowadzania modyfikacji i ich akceptacji, co doprowadziło w sierpniu 2020 roku do wydania przez NRC decyzji, czyli dokumentu Final Safety Evaluation Report, FSER.

.Już ten zarys procedur licencjonowania pokazuje, że projekty NuScale i BWRX-300 dzieli co najmniej kilka lat pracy i zaangażowanie finansowe w wysokości kilkaset milionów dolarów. Firma GEH podkreśla jednak, że reaktor BWRX-300 jest podobny do reaktora ESBWR, dla którego GEH otrzymał od NRC licencję, czyli dokument FSER, co na pewno ułatwi prowadzenia prac licencyjnych. Z drugiej jednak strony licencjonowanie BWRX-300 rozpoczęto na niskim szczeblu, co wskazuje na znaczne różnice pomiędzy projektami ESBWR i BWRX-300. 

Ludwik Pieńkowski

Pierwszy raz na Wszystko Co Najważniejsze?

Aby nie ominąć istotnych tekstów, raz w tygodniu w niedzielę rano wysyłamy newsletter. Zapraszamy do zapisania się:

Magazyn idei "Wszystko Co Najważniejsze" oczekuje na Państwa w EMPIKach w całym kraju, w Księgarni Polskiej w Paryżu na Saint-Germain, naprawdę dobrych księgarniach w Polsce i ośrodkach polonijnych, a także w miejscach najważniejszych debat, dyskusji, kongresów i miejscach wykuwania idei.

Aktualne oraz wcześniejsze wydania dostępne są także wysyłkowo.

zamawiam