PRECURSOR powstaje w ośrodku badawczym ENEA Brasimone niedaleko Bolonii i formalnie nie będzie reaktorem jądrowym w tym sensie, w jakim zwykle rozumiemy to słowo. Nie znajdzie się w nim bowiem paliwo jądrowe, nie będzie samopodtrzymującej się reakcji łańcuchowej i nie pojawi się ryzyko wejścia układu w stan nadkrytyczny. Zamiast rdzenia z paliwem zastosowane zostaną grzałki elektryczne, które mają udawać źródło ciepła w prawdziwym reaktorze. Cała reszta ma jednak zachowywać się tak, jak w przyszłej instalacji, obejmując stopiony ołów, wymienniki ciepła, generator pary, turbinę i układ chłodzenia. Finalnie PRECURSOR ma być 10-megawatowym, basenowym systemem testowym, a jego montaż w Brasimone został zaplanowany na 2026 rok.
Reaktor bez paliwa nie jest sztuczką, tylko poligonem
Firma Newcleo w ramach tego projektu chce sprawdzić hydraulikę, zachowanie metalu ciekłego, wymianę ciepła i cały cykl pracy bez wprowadzania do układu najtrudniejszego elementu, czyli paliwa jądrowego. Można to porównać do budowy silnika, który najpierw pracuje na stanowisku testowym bez ryzyka, że eksploduje cały samochód. Tyle że tutaj samochodem jest przyszła elektrownia, a stawką są nie tylko pieniądze, ale też zaufanie do nowej generacji atomu.
Czytaj też: Hiszpanie już czerpią energię z wodoru. Podpięli do sieci pierwszy taki silnik w historii
Tego typu zagwozdkę widać dziś m.in. przy plutonie jako materiale od bomb i reaktorów, bo w energetyce jądrowej coraz mniej chodzi o sam fakt istnienia potężnej energii zamkniętej w pierwiastkach, a coraz bardziej o kontrolę nad materiałami w skrajnych warunkach. Pluton, stal, stopy metali, chłodziwa, powłoki paliwowe – przyszłość atomu rozgrywa się w detalach, które z zewnątrz sprawiają wrażenie błahych, ale w praktyce mogą decydować o tym, czy dana technologia ma sens.
Ołów w reaktorze ma jedną bardzo ważną zaletę
Największą różnicą między PRECURSOR-em a klasycznymi reaktorami wodnymi jest chłodziwo. W większości działających dziś elektrowni jądrowych ogromną rolę pełni woda, która odbiera ciepło z rdzenia. Problem nie polega na tym, że woda jest zła. Przeciwnie, przez dziesięciolecia była fundamentem energetyki jądrowej. Problem zaczyna się wtedy, gdy w ekstremalnej sytuacji traci ona swoje właściwości chłodzące, odparowuje albo wymaga pracy pod wysokim ciśnieniem. Awaria takiego układu chłodzenia nie musi automatycznie oznaczać katastrofy, ale w takim momencie margines bezpieczeństwa robi się znacznie cieńszy.
Ołów zachowuje się z kolei zupełnie inaczej. Wrze dopiero w temperaturze około 1743 stopni Celsjusza, podczas gdy woda przy normalnym ciśnieniu wrze przy 100 stopniach. Dzięki temu reaktor chłodzony ołowiem nie musi opierać bezpieczeństwa na utrzymywaniu ekstremalnego ciśnienia, a sam metal ciekły może odbierać ciepło w warunkach, które dla wody byłyby już dawno poza zakresem normalnej pracy. Newcleo chwali się też tym, że główny zbiornik PRECURSOR-a ma mieścić ogromną ilość stopionego ołowiu. Sam pusty zbiornik waży ponad 20 ton, a po wypełnieniu ołowiem i zamontowaniu komponentów masa całego układu ma przekroczyć 155 ton.
Czytaj też: Chiny zbudowały energetycznego potwora. To już cały organizm do karmienia wodorem
Innymi słowy, przez lata słyszeliśmy o reaktorach czwartej generacji, zamkniętym cyklu paliwowym i instalacjach, które mają być bezpieczniejsze niejako z natury, a nie tylko dzięki kolejnym warstwom procedur. PRECURSOR nie jest jeszcze taką elektrownią, ale jest krokiem w stronę sprawdzenia jednego z najważniejszych założeń, bo tego, czy chłodzenie ciekłym metalem da się zbudować, kontrolować i skalować w sposób, który będzie wiarygodny.
Podobną logikę zmiany reguł bezpieczeństwa widać przy reaktorach chłodzonych stopionymi solami. Tam również chodzi o odejście od klasycznego schematu paliwa stałego i wodnego chłodziwa na rzecz układu, który w razie awarii ma zachowywać się mniej dramatycznie. Różnica polega na tym, że Newcleo idzie w stronę szybkiego reaktora chłodzonego ołowiem, a więc technologii, która może mieć znaczenie nie tylko dla bezpieczeństwa, ale też dla wykorzystania paliwa i odpadów.
PRECURSOR ma wytwarzać prąd, choć nie rozszczepi ani jednego atomu
Najciekawszy szczegół tego projektu kryje się w tym, że PRECURSOR nie ma być tylko wielkim, gorącym naczyniem z ołowiem. Ma produkować energię elektryczną przez turbinę. Stefano Buono, założyciel i szef Newcleo, podkreślał, że właśnie ten element czyni demonstrator nietypowym, bo pozwala pokazać pełen cykl pracy reaktora, a nie tylko fragment układu chłodzenia. Zbiornik został zaprojektowany i wykonany w ramach grupy Newcleo, natomiast turbina powstała przy udziale Fincantieri.
Czytaj też: Powerbank dla domu Jackery FridgeGuard. Styl godny nowoczesnego salonu?
W praktyce wygląda to tak, że grzałki elektryczne zastępują paliwo jądrowe, podgrzewają ołów, ołów oddaje ciepło do generatora pary, para napędza turbinę, a turbina produkuje prąd. Nie ma reakcji łańcuchowej, ale jest prawdziwa fizyka cieplna i prawdziwa “elektrowniana hydraulika”. Kontrowersji jednak i tak nie brakuje, bo choć demonstrator PRECURSOR nie będzie używał paliwa, to przyszłe konstrukcje firmy mają pracować na paliwie z recyklingu. Newcleo rozwija technologię LFR, czyli reaktorów prędkich chłodzonych ołowiem, a mniejsza wersja demonstracyjna o mocy 30 MW ma pojawić się we Francji na początku lat 30. XXI wieku.
W tle pojawia się także amerykański pluton z czasów zimnej wojny. Departament Energii USA pracuje nad programem, w ramach którego niemal 20 ton nadwyżkowego plutonu mogłoby zostać przekształcone w paliwo dla zaawansowanych reaktorów albo wykorzystane w badaniach. Do zaawansowanych negocjacji wybrano m.in. Oklo, a Reuters podawał, że Oklo planuje rozwijać paliwo plutonowe razem z Newcleo. O samym zamykaniu atomowego obiegu pisałem już przy paliwie REMIX i rosyjskich próbach ponownego wykorzystania materiałów jądrowych. Schemat jest podobny, bo sprowadza się do tego, że “odpad” albo kłopotliwy materiał nagle zaczyna wyglądać jak zasób.
Dla mnie PRECURSOR jest więc nie tyle reaktorem bez paliwa, ile bardzo poważnym testem zaufania do nowego atomu. Jeżeli Newcleo pokaże, że taki układ działa stabilnie i da się go kontrolować w skali zbliżonej do przemysłowej, to przyszłe reaktory chłodzone ołowiem zyskają mocny argument. Jeśli nie, to lista pięknych nuklearnych wizji powiększy się o kolejny projekt, który dobrze wygląda tylko na kartce, ale kluczowe prace już ruszyły, o czm pisałem wcześniej.
Źródła: Popular Mechanics, World Nuclear News
