Z prof. dr. hab. inż. Jakubem Kupeckim, Dyrektorem Narodowego Centrum Badań Jądrowych rozmawia Zygmunt Jazukiewicz
Media podają, że polski badawczo-demonstracyjny reaktor wysokotemperaturowy HTGR (High-Temperature Gas-Cooled Reactor) – POLA (Polski Atomowy) jest na „wysokim poziomie gotowości technologicznej”. Co to konkretnie oznacza? W jakim terminie można się spodziewać uruchomienia prototypu tego reaktora? Kiedy możemy oczekiwać aplikacji do Państwowej Agencji Atomistyki o licencję na jego budowę, rozruch i użytkowanie?
Na razie jest uzgodniony projekt, a w maju 2025 r. zatwierdzony został opis techniczny badawczego wysokotemperaturowego reaktora jądrowego chłodzonego gazem (HTGR-POLA). Nie jesteśmy jeszcze na etapie tworzenia dokumentacji wykonawczej i budowy, ale prowadzimy wiele działań. Pierwszy obszar to identyfikacja możliwości wykonania możliwie jak największej części prac z wykorzystaniem polskiego potencjału. To również nawiązanie do historii reaktora jądrowego MARIA, który jest polską myślą techniczną i konstrukcją. Drugi obszar to aktualizacja studium wykonalności i ocena wpływu zmian mikro- i makroekonomicznych na potencjalne obszary i sektory wdrożenia POLI. Równocześnie prowadzimy konsultacje techniczne z potencjalnymi wykonawcami i rozpoczęliśmy dialog z Państwową Agencja Atomistyki. Zanim dojdziemy do tego punktu, kiedy będziemy wnioskowali o zezwolenie na budowę, przed nami jeszcze długa droga. Budowa jakiegokolwiek reaktora, czy to badawczego czy energetycznego to jest wieloetapowy, wielofazowy proces, który zawsze odbywa się w takim samym reżimie Prawa Atomowego. Teraz aktualizujemy ofertę, która towarzyszy temu przedsięwzięciu po to, by możliwości tego reaktora były uszyte na miarę potrzeb krajowych i możliwości wykonawczych.
Każdy reaktor jądrowy wymaga dostaw paliwa i procedur związanych z zagospodarowaniem paliwa wypalonego. W tym zakresie też się przygotowujemy do zabezpieczenia łańcucha dostaw. Teraz projekt jest w fazie założeń urynkowienia. Prowadzimy dialog (z potencjalnymi odbiorcami po to, żeby po prostu spojrzeć na dzisiejsze realia ekonomiczne ale i oczekiwania partnerów biznesowych, które w ostatnich kilku latach istotnie się zmieniły.
Na czym polega różnica między tym rozwiązaniem a SMR-ami, o których słyszymy od kilku lat?
SMR to dla niektórych małe reaktory modułowe, ale pamiętajmy, że to reaktory o mocy 100, 200, czy 400 MW, co odpowiada mocy zainstalowanej dzisiaj w konwencjonalnych blokach energetycznych Z punktu widzenia energetyki to już są obiekty dosyć duże. Równolegle rozróżniamy też technologie reaktorowe ze względu na część zwaną wyspą jądrową, a więc w jakiej technologii mamy stworzony sam reaktor a także komponenty związane z wyprowadzeniem z niego ciepła, czy to przez parę, czy przez strumień gorącego gazu. Reaktory, które przewidziane są do wytwarzania energii elektrycznej współpracują z siecią – tu poruszamy się w pewnym typoszeregu znanym z elektroenergetyki. HTGR to reaktor wysokotemperaturowy chłodzony gazem, zatem mamy zupełnie inną konfigurację w stosunku do reaktorów ciśnieniowych, a także wrzących, kiedy elementy paliwowe są omywane wodą. Druga różnica to sama konstrukcja elementów paliwowych. W klasycznych rozwiązaniach mówimy o elementach w postaci pastylek umieszczanych w koszulkach i prętach paliwowych, następnie w kasetach tworzących reaktor. W HTGR paliwo stanowią kulki o ok. 1 mm średnicy, które tworzą rdzeń reaktora. Jest to materiał zapewniający szczególnie wysokie współczynniki bezpieczeństwa, którego wielowarstwowa konstrukcja niemal uniemożliwia uwolnienie materiału rozszczepialnego. Termin „wysokotemperaturowy” w nazwie reaktora odzwierciedla fakt, iż reaktor ten jest chłodzony gazem, który ze względu na konstrukcję i cechy reaktora HTGR, uzyskuje temperaturę powyżej 500oC. To pozwala wykorzystać ten typ reaktora do zastosowań innych niż wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła – otwiera to możliwość integracji HTGR z procesami wymagającymi wysokotemperaturowego ciepła, w tym wytwarzania wodoru oraz paliw syntetycznych.
Czy Narodowe Centrum Badań Jądrowych posiada zasoby i możliwości aby budować obiekt tej skali, przewidziany dla przemysłu?
Pomimo tego, że Narodowe Centrum Badań Jądrowych, jest instytutem badawczym, realizujemy wiele projektów i kontraktów, które wiążą się z budową instalacji przemysłowych i unikatowych infrastruktur badawczych. Prowadzimy obecnie dwa największe projekty infrastrukturalne w polskiej nauce od wielu dekad. To PolFELL i CERAD, których łączny budżet przekracza pół miliarda złotych. Jesteśmy największym instytutem badawczym w Polsce i jedynym, który nie tylko odpowiada za eksploatację reaktora jądrowego, ale również jego kadra ten reaktor zaprojektowała i uczestniczyła w konstruowaniu. Nasze usługi, produkty i technologie są dostarczane do ponad 80 państw, a środki pozyskiwane na wolnym rynku stanowią ponad 60% naszego budżetu. To dowodzi szczególnie mocno zorientowanego na rynek podejścia do nauki, badań i rozwoju. Z jednej strony mamy bardzo mocny zespół badawczy z blisko setką profesorów i ponad stu pięćdziesięciu doktorów, z drugiej strony budujemy i tworzymy technologie. Dostarczamy komponenty do największych światowych kolaboracji badawczych, w tym do CERN-u, Japonii. Pomimo iż nasz reaktor jądrowy, nasza MARIA, która w tym roku skończy 52 lata, jest w całości zaprojektowany i zbudowany przez pracowników naszego instytutu to nie będziemy tworzyć elektrowni, ale pierwsze rozwiązania techniczne i technologiczne będą naszego autorstwa. Na pewno na etapie badań instalacji first of a kind i second of a kind (odpowiednio w sektorze jądrowym oznaczanych FOAK i SOAK) będziemy aktywnie zaangażowani, również optymalizując rozwiązania do względem kolejnych generacji i usprawnień. Dodatkowo, planujemy te reaktory replikować w różnych sektorach gospodarki, a mam nadzieje, że będą nas w tym wspierać liczni partnerzy i podmioty różnego typu.
Duże obiekty jądrowe mają rozbudowaną strukturę zewnętrzną, ochronną, kopuły itp. Zapewne pod tym względem HTGR może się bardzo różnić.
Duże elektrownie jądrowe są obiektami skali gigawatów. Mają na celu zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego kraju, wymianę mocy w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym i umożliwić sukcesywne odchodzenie od starych mocy wytwórczych, opartych na paliwach kopalnych. Reaktory mniejszej mocy rozważamy jako technologię komplementarną, przewidzianą do innych zastosowań, ale nie wykluczając możliwości stosowania ich jako lokalnych elektrowni lub elektrociepłowni czy źródeł ciepła dla procesów przemysłowych. Pomimo, że konstrukcje reaktorów się różnią, zawsze muszą spełniać one wymogi stawiane w Prawie Atomowym i zapewniać bezpieczeństwo eksploatacji w każdym możliwym trybie pracy. HTGR te wyśrubowane wymogi spełnia, dzięki autorskim rozwiązaniom konstrukcyjnym.
Czy założeniem jest wykorzystanie jednocześnie mocy elektrycznej i cieplnej przy zaopatrzeniu danego zakładu?
Reaktory tej klasy, mocy rzędu kilkudziesięciu czy nawet stu lub dwustu megawatów odpowiadają tym obiektom energetyki XX w., które dzisiaj wycofujemy. To otwiera możliwość wdrażania koncepcji coal-to-nuclear, to jest zastępowania bloków węglowych obiektami jądrowymi o równoważnej mocy. Jeżeli z kolej rozważamy potrzeby przemysłu, to możemy brać pod uwagę zastępowanie elektrowni, elektrociepłowni i ciepłowni przemysłowych jednostkami opartymi na reaktorach jądrowych. To rozwiązanie jest gwarantem przewidywalnej ceny energii i pewności zasilania, która jest dzisiaj tak ważnym komponentem stabilności biznesu. W naszych analizach mamy na uwadze głównie zakłady, które potrzebują też dużych ilości ciepła o wysokich parametrach.
Czyli nie chodzi o zastąpienie ciepłowni węglowych?
W pewnym stopniu tak, jest to jedna z opcji, ale niekoniecznie najbardziej korzystna od strony ekonomicznej. Mając strumień gazu o wysokiej temperaturze, szkoda go przeznaczyć do wytworzenia ciepła o niskich parametrach Użyłbym jednak analogii: mając bolid Formuły 1 nie będziemy nim co dzień jeździć do sklepu – można, ale nie jest to uzasadnione ekonomicznie. Te wysokie parametry ciepła, jakie są niemal nieosiągalne dla innych typów elektrowni jądrowych nie są niezbędne do uzyskiwania podstawowych niskomarżowych produktów, takich jakim jest ciepło systemowe. Gdybyśmy np. chcieli wykorzystać taki reaktor do zasilania komunalnego systemu ciepłowniczego, to będzie to nieefektywne jako podstawowy tryb pracy. Rozwiązanie takie może uzupełniać wytwarzanie innych produktów, w myśl koncepcji poligeneracji. Szukamy już takich zastosowań, które będą ekonomicznie uzasadnione.
Czy istnieje jakaś relacja z Polskimi Sieciami Energetycznymi w tej sprawie?
Rozmowa z PSE będzie uzasadniona w tym momencie, kiedy zaczniemy mówić o doborze floty reaktorów jako źródeł energii elektrycznej. Teraz PSE adresuje kwestie związane z transformacją energetyczną związaną z wymianą źródeł skali gigawatów. My na dialog z PSE w sprawie HTGR musimy jeszcze trochę poczekać, aż dojdziemy do fazy planistycznej FOAK a następnie SOAK. Podejmujemy rozmowy z wszystkimi interesariuszami myśląc pragmatycznie, szanując również czas i zasoby naszych partnerów. W innych obszarach naszej aktywności jesteśmy oczywiście w regularnym dialogu z PSE.
Czy da się taki reaktor wykorzystać awaryjnie, np. kiedy następuje zapaść w produkcji z OZE?
Używanie tego typu reaktorów w sposób nadążny za sektorem „zmiennopogodowym” jest kompletnie nieuzasadnione ekonomicznie. Technicznie jest to możliwe, ale nakłady inwestycyjne, poniesione koszty stałe muszą pracować. Każda godzina kiedy reaktor jądrowy nie pracuje, to na siebie nie zarabia i się nie amortyzuje. Energetyka jądrowa to podstawa systemu energetycznego, a nie źródło służące bilansowaniu. To jest stabilna baza, na której możemy dopiero budować dalsze elementy. W przypadku układów kogeneracyjnych czy nawet poligeneracyjnych, opartych na reaktorach jądrowych, sytuacja jest diametralnie inna.
Na jakich kooperantów i odbiorców reaktorów konkretne można liczyć?
Dziś nie zamykamy się na żadne gospodarki czy regiony świata. Nie przyjmujemy założenia, że z naszymi rozwiązaniami chcemy się pojawić w konkretnym sektorze gospodarki. Dokonujemy rewizji naszych założeń i obserwujemy wpływ czynników mikro- i makroekonomicznych na potencjalne zastosowania HTGR, aby z tą technologią pojawiać się tam, gdzie oferuje ona konkretne przewagi, w tym te czysto finansowe. Naszymi partnerami są te przedsiębiorstwa, które będą chciały poznać tę technologię i samodzielnie dokonać weryfikacji, potwierdzenia, że to rozwiązanie uzasadnione od strony technicznej i ekonomicznej oraz że jest wykonalne organizacyjnie.
Czy nastąpiły już jakieś reakcje zagraniczne lub krajowe, ze strony przemysłu?
Jesteśmy aktywnym uczestnikiem dialogu w wielu gremiach, które również pracują nad kolejnymi generacjami reaktorów jądrowych. Jesteśmy bacznym obserwatorem i aktywnym uczestnikiem w wielu gremiach. Uczestniczymy między innymi jako reprezentanci Polski w pracach grupy roboczej Nuclear Hydrogen Value Chain przy Nuclear Energy Agency OECD
Jak by Pan określił horyzont czasowy w zastosowaniu już takiego rozwiązania w Polsce czy za granicą?
Realnie można mówić o dekadzie lub kilkunastu latach. Nasze możliwości jako Instytutu w pewnym momencie się skończą, tzn. my możemy sfinalizować dokumentację techniczną i uzgodnienia z PAA ale już za budowę floty tych reaktorów odpowiadać nie będziemy. Nie jest to naszą rolą. Patrząc z perspektywy podatnika, który zapewnia środki do finansowania tej strategicznej gospodarczej inicjatywy Polski jestem zdania, że musimy działać roztropnie. Najpierw zróbmy pierwszy demonstrator, zweryfikujmy technologię w warunkach rzeczywistych, dokonajmy powykonawczej analizy kosztów, oceńmy to z właściwej perspektywy i dopiero, po ewentualnej optymalizacji technologii, rozpocznijmy replikację i tworzenie kolejnych komercyjnych obiektów. To będzie możliwe w przypadku wyraźnego impulsu z gospodarki i decyzji strategicznych Państwa. Jako instytut chcemy mieć i doskonalić własną technologię, tworzyć rozwiązania wzmacniające krajową gospodarkę, chcemy to rozwiązanie oferować i mieć je w swoim portfolio, dowodząc, że Polska cały czas posiada kompetencje w projektowaniu obiektów jądrowych. Twardo jednak stąpamy po ziemi i mamy świadomość, że technologie wysokie wymagają bardzo dokładnej analizy ryzyka, zapewnienia i zabezpieczenia łańcuchów dostaw i całościowego ujęcia tego procesu, z aktywnym zaangażowaniem odbiorców końcowych.
Jakiego typu zaangażowanie państwa jest niezbędne?
Jeżeli Polska chce mieć własną technologię reaktorów, ale tak zaawansowaną z dedykowanym mechanizmem wsparcia, to my stajemy w pełnej gotowości, zdeterminowani i nastawieni na sukces tego przedsięwzięcia, na jego prowadzenie. Polska jest w stanie konkurować na arenie międzynarodowej pod warunkiem zweryfikowania tej technologii w pierwszej fazie a następnie osiągnięcia docelowej wielkości po to, by przygotować się na komercjalizację poprzez budowę floty tego typu reaktorów. Podkreślam jednak, że NCBJ ma ograniczone zasoby finansowe i pewien próg inwestycji, aby HTGR stał się w pełni konkurencyjnym i funkcjonującym na rynku rozwiązaniem, wymaga wsparcia z poziomu Państwa.
Dziękuję za rozmowę.
