mały|Ilustracja małego modułowego reaktora jądrowego (SMR) Mały reaktor modułowy (ang. , SMR) – rodzaj reaktora jądrowego o mocy do 300 MWe. SMR-y są projektowane do fabrycznej produkcji i transportu w miejsce instalacji jako prefabrykowane moduły, co pozwala na szybszą budowę, większą skalowalność i łączenie wielu modułów w jedną elektrownię. Termin SMR odnosi się do rozmiaru, mocy i modułowego podejścia do budowy. Technologia reaktora i procesy jądrowe mogą się znacznie różnić w zależności od projektu. Spośród obecnie rozwijanych projektów SMR reaktory wodne ciśnieniowe (PWR) stanowią najpowszechniejszą technologię. Oprócz PWR koncepcje SMR obejmują także reaktory IV generacji, w tym reaktory prędkie, i reaktory chłodzone gazem.
Podobne małe reaktory wojskowe zaprojektowano po raz pierwszy w latach 50. XX wieku do zasilania okrętów podwodnych i innych jednostek z napędem jądrowym. Małe reaktory wojskowe znacznie różnią się jednak od komercyjnych SMR-ów pod względem rodzaju paliwa, konstrukcji i wymagań bezpieczeństwa. Wojsko historycznie korzystało z wysoko wzbogaconego uranu, a nie z nisko wzbogaconego uranu planowanego w wielu cywilnych SMR-ach. Wymagania eksploatacyjne także się różnią: okręty wojenne z napędem jądrowym potrzebują natychmiastowych impulsów mocy i muszą korzystać z niewielkich, pokładowych zbiorników wody do wytwarzania pary. Moc cieplna największego reaktora morskiego w roku 2025 szacowana jest na 700 MWt ().
Oczekuje się, że reaktory modułowe zmniejszą koszty budowy i zwiększą wydajność obudowy bezpieczeństwa. Istotną cechą większości projektów SMR są , które działają bez zewnętrznego zasilania i bez interwencji człowieka w sytuacjach awaryjnych, choć nie jest to cecha wyłączna SMR-ów, lecz ogólnie większości nowoczesnych konstrukcji reaktorów. Twierdzi się również, że SMR-y charakteryzują się niższymi kosztami obsługi, ponieważ ich eksploatacja jest prostsza niż w przypadku dużych reaktorów, a także pozwalają ograniczyć bariery finansowe i regulacyjne utrudniające budowę reaktorów konwencjonalnych.
Działające SMR-y W roku 2024 tylko Chiny i Rosja posiadały działające komercyjne SMR-y. Rosja posiada pływający reaktor jądrowy Akademik Łomonosow, zadokowany w mieście Pewek i działający komercyjnie od 2020 roku. Chiny zbudowały modularny oparty na technologii HTGR o nazwie , działający komercyjnie od 2023 roku.
Na rok 2025 istniało 127 , z czego siedem było w eksploatacji lub w trakcie budowy, 51 znajdowało się w procesie licencyjnym, a 85 projektantów prowadziło rozmowy z potencjalnymi inwestorami.
SMR-y w Polsce Polska jest jednym z najbardziej zaawansowanych krajów europejskich pod względem planów wdrożenia technologii SMR. Programy rozwoju małych reaktorów modułowych realizują zarówno spółki państwowe, jak i podmioty prywatne.
ORLEN Synthos Green Energy Najbardziej zaawansowanym polskim projektem SMR jest inicjatywa spółki ORLEN Synthos Green Energy (OSGE), joint venture Orlenu i Synthosu. OSGE wybrała reaktor BWRX-300 produkcji GE Vernova Hitachi Nuclear Energy i planuje budowę floty 24 takich reaktorów w Polsce. W lutym 2026 roku OSGE podpisała z GE Vernova Hitachi umowę na opracowanie polskiego projektu generycznego reaktora BWRX-300.
OSGE wskazała siedem potencjalnych lokalizacji dla swoich reaktorów: Włocławek, Ostrołęka, Stawy Monowskie (gmina Oświęcim), Dąbrowa Górnicza, Kraków-Nowa Huta, Stalowa Wola oraz Warszawa. Prace budowlane mają się rozpocząć od lokalizacji we Włocławku, z planowanym uruchomieniem pierwszego reaktora w 2032 roku. Generalny Dyrektor Ochrony Środowiska wydał już zakres raportów oddziaływania na środowisko dla projektów we Włocławku i Ostrołęce.
KGHM i NuScale W lutym 2022 roku KGHM Polska Miedź podpisała umowę z amerykańską firmą NuScale Power na rozpoczęcie prac nad budową elektrowni SMR typu VOYGR w Polsce. W lipcu 2023 roku Ministerstwo Klimatu i Środowiska wydało decyzję zasadniczą dla KGHM dotyczącą budowy elektrowni SMR. Pod koniec 2023 roku pojawiły się informacje o wypowiedzeniu umowy przez NuScale, czemu KGHM zaprzeczyła. W 2024 roku nowy zarząd KGHM ogłosił, że spółka nie będzie samodzielnie ponosić kosztów rozwoju technologii SMR, wskazując na zbyt wysokie koszty takiej inwestycji.
Ekonomia Koszty wytwarzania energii Ekonomia małych reaktorów modułowych jest przedmiotem intensywnej debaty. Zwolennicy wskazują na niższe koszty początkowe inwestycji w porównaniu z dużymi reaktorami (rzędu kilku miliardów dolarów zamiast kilkunastu), krótszy czas budowy oraz możliwość fabrycznej produkcji modułów, co powinno obniżać koszty jednostkowe w miarę zwiększania skali produkcji. Według analiz firmy Arthur D. Little, aby SMR-y stały się konkurencyjne na rynku energii, ich znormalizowany koszt energii (LCOE) powinien mieścić się w przedziale 52 do 119 euro za MWh.
Analizy techniczno-ekonomiczne wskazują na LCOE w zakresie od ok. 80 do 90 USD/MWh dla różnych typów SMR w scenariuszach optymistycznych. Bardziej ostrożne szacunki, oparte na historycznych danych z budowy reaktorów, wskazują na LCOE rzędu 116 USD/MWh dla reaktorów wysokotemperaturowych i ponad 200 USD/MWh dla reaktorów wodnych ciśnieniowych. Dla pierwszych egzemplarzy (tzw. FOAK, ang. first-of-a-kind) LCOE prawdopodobnie wyniesie od 90 do 160 USD/MWh.
Anulowanie projektu NuScale w Idaho Dotychczasowe doświadczenia z wdrażaniem SMR-ów nie są jednoznaczne. W listopadzie 2023 roku firma NuScale Power anulowała projekt pilotażowej elektrowni VOYGR w Idaho National Laboratory w Stanach Zjednoczonych. Szacowany koszt budowy wzrósł z 3,6 mld USD do 9,3 mld USD, a deklarowana cena energii z 58 USD/MWh (w 2021) do 89 USD/MWh (w 2023). Projekt zakładał budowę sześciu reaktorów o mocy 77 MW każdy. Bezpośrednią przyczyną anulowania był zbyt niski poziom zamówień ze strony konsorcjum : z planowanych 462 MW sprzedano jedynie 120 MW, co stanowiło 26% zdolności produkcyjnej, przy wymaganym progu 80%. Amerykański Departament Energii zainwestował w projekt łącznie 232 mln USD.
Koszty w kontekście polskim ORLEN Synthos Green Energy szacuje, że średnia cena energii z floty kilkunastu reaktorów BWRX-300 w perspektywie roku 2040 wyniesie ok. 120 euro za MWh. Dla pierwszych 14 reaktorów spółka oczekuje cen w zakresie 115 do 135 euro za MWh w ramach kontraktów różnicowych, analogicznych do mechanizmu planowanego dla dużej elektrowni jądrowej i morskiej energetyki wiatrowej. Koszt budowy pojedynczej jednostki BWRX-300 OSGE szacuje na ok. 1,8 mld euro przy założeniu realizacji serii pięciu reaktorów, co daje ok. 5,77 mln euro za MW zainstalowanej mocy.
Krytycy zwracają uwagę, że koszty jednostkowe SMR-ów w przeliczeniu na MW zainstalowanej mocy mogą być wyższe niż w przypadku dużych reaktorów, szczególnie przy pierwszych realizacjach. Zwolennicy odpowiadają, że efekt uczenia się i seryjnej produkcji powinien znacząco obniżyć koszty kolejnych jednostek.
Projekty mały|Do wytworzenia energii jądrowej niezbędny jest łańcuch rozszczepienia jądrowego. Przewiduje się wiele projektów małych reaktorów modułowych. Niektóre z nich stanowią uproszczone wersje obecnych reaktorów, inne opierają się na zupełnie nowych technologiach. Wszystkie proponowane małe reaktory modułowe wykorzystują rozszczepienie jądrowe, a wśród ich projektów znajdują się i reaktory prędkie.
Reaktory neutronów termicznych Reaktory termiczno-neutronowe wykorzystują moderator (wodę, grafit, beryl itp.) w celu spowolnienia neutronów i na ogół wykorzystują jako materiał rozszczepialny. Większość konwencjonalnie działających reaktorów jest tego typu.
Reaktory prędkie Reaktory prędkie nie wykorzystują moderatorów. Zamiast tego korzystają z paliwa w postaci wysoko wzbogaconego uranu zdolnego do pochłaniania neutronów prędkich. Zazwyczaj oznacza to zmianę układu paliwa w rdzeniu lub użycie innych paliw, takich jak , które ma większe prawdopodobieństwo pochłonięcia szybkich neutronów niż .
Reaktory prędkie mogą być reaktorami powielającymi. Reaktory te uwalniają wystarczającą liczbę neutronów, aby przekształcić pierwiastki nierozszczepialne w rozszczepialne. Typowym zastosowaniem reaktora powielającego jest otoczenie rdzenia warstwą najłatwiej dostępnego izotopu. Po tym jak ulega reakcji wychwytu neutronów, staje się , który można usunąć z reaktora podczas uzupełniania paliwa, a następnie i wykorzystać jako paliwo.
Przypisy
Kategoria:Reaktory jądrowe według typu Kategoria:Energetyka jądrowa w Polsce