Małe reaktory jądrowe pod znakiem zapytania. Co z przełomową technologią?

Reuters zauważa, że popyt na energię elektryczną będzie rósł z uwagi na zapotrzebowanie ze strony energochłonnych centrów danych obsługujących sztuczną inteligencję. Dotyczyć to będzie także USA, gdzie od dwóch dekad zużycie energii utrzymuje się mniej więcej na tym samym poziomie.

Zwolennicy małych reaktorów jądrowych (tzw. SMR-ów) uważają, że byłyby one doskonałą odpowiedzią na rosnące zapotrzebowanie na energię - i podkreślają, że z czasem technologia ta będzie tańsza i szybsza niż obecnie funkcjonujące wielkoskalowe elektrownie jądrowe, ponieważ będzie opierać się ona na częściach produkowanych masowo, a nie na gigantycznych projektach infrastrukturalnych (a takimi niewątpliwie są siłownie jądrowe). Ważne jest też, to, że SMR-y mogą produkować energię praktycznie w sposób bezemisyjny.

Problemem są jednak regulacje. Jak zaznacza Reuters, dotychczas jedynymi krajami, które zbudowały i wdrożyły do użytku SMR-y, są państwa ze scentralizowaną władzą wykonawczą. To przyspieszyło proces decyzyjny dotyczący finansowania projektów, a także wyboru paliw i chłodziw stosowanych w tych instalacjach. Przykłady? Rosja, która w 2019 r. uruchomiła pływający SMR w Arktyce, a także Chiny, które wdrożyły technologię SMR w 2023 r.

Tymczasem w USA otoczenie regulacyjne jest słabo przygotowane na wdrożenie SMR-ów - zauważa agencja. Obecnie to inne źródła energii są tańsze. Dodatkowo wokół SMR-ów narastają obawy o odpady radioaktywne i dostawy uranu.

Greg Jaczko, były przewodniczący amerykańskiej Komisji Regulacji Jądrowych, w komentarzu dla Reutersa stwierdza, że problemem jest także to, iż do szerokiej komercjalizacji SMR-ów nie dążą doświadczeni gracze, którzy mają za sobą dziesięciolecia wprawy w radzeniu sobie z zawiłą naturą projektów jądrowych i kwestiami bezpieczeństwa. Technologię tą forsują obecnie firmy z dziedziny sztucznej inteligencji, centrów danych, a także dostawcy komponentów do budowy SMR-ów. "Aby naprawę ruszyć do przodu z nową konstrukcją elektrowni jądrowych (SMR-ów), potrzebni są doświadczeni gracze o ugruntowanej pozycji, którzy będą napędzać ten trend" - wskazuje Jaczko.

SMR-y napotykają też kosztową konkurencję w postaci gazu (jego dostawy w skali globu rosną, co skutkuje spadkiem cen). Spadają także koszty energii słonecznej i koszty magazynowania energii w akumulatorach. Jaka przyszłość czeka w tej sytuacji małe reaktory jądrowe? "Mamy do czynienia tak naprawdę z rodzeniem się nowej branży" - powiedział Reutersowi Chris Wright, sekretarz energii USA. 

Wright jest zdania, że pierwsze SMR-y nie będą w stanie konkurować z gazem, ale z czasem, w miarę rozwoju technologii, będą coraz tańsze. Rozwojowi SMR-ów pomogą również docelowo działania rządu USA polegające na poluzowaniu regulacji i ułatwieniu zdobywania finansowania podmiotom odpowiedzialnym za realizację małych reaktorów jądrowych.

Warto dodać, że Wright, zanim dołączył do administracji Trumpa, był członkiem zarządu firmy Oklo, rozwijającej technologię SMR. Firma ta w grudniu 2024 r. podpisała niewiążącą umowę ramową na rozwój i budowę SMR-ów na potrzeby dostarczania energii do centrów danych Switch. W ramach tej umowy, Oklo zobowiązała się dostarczyć 12 gigawatów czystej energii do 2044 roku. Oklo liczy na to, że uzyska stosowną licencję od Komisji Regulacji Jądrowych w drugiej połowie 2027 r. Pierwszy wniosek Oklo ws. wydania takiej licencji komisja odrzuciła trzy lata temu. Prezes i założyciel Oklo Jacob Dewitte uważa, że wówczas była to kwestia trudności spowodowanych pandemią koronawirusa, która uniemożliwiła odniesienie się do oczekiwań regulatorów.

Reuters podkreśla, że wydawanie takich zgód trwa kilka lat z uwagi na kwestie związane z radioaktywnymi opadami i ryzyka związane z działeniem oraz rozprzestrzenieniem się nowej technologii. Sytuację dodatkowo komplikuje fakt, że wiele podmiotów chcących budować SMR-y zamierza bazować na nowych technologiach, specjalnych paliwach i alternatywnych chłodziwach. Wszystko to regulatorzy muszą wziąć pod uwagę. 

Ale nawet zielone światło z ich strony nie gwarantuje sukcesu - znany jest przypadek projektu NuScale w Idaho (jedynego komercyjnego projektu SMR zatwierdzonego przez Komisji Regulacji Jądrowych), który został zakończony przez realizującą go firmę w 2023 r., ponieważ koszty jego wdrażania wzrosły niemal dwukrotnie. Nie pomogła nawet umowa z Departamentem Energii, zapewniająca dofinansowanie w wysokości 1,35 mld dolarów na przestrzeni dekady.

Tymczasem technologiczni giganci zgłaszają zapotrzebowanie na energię z SMR-ów. Amazon i należący do Aplhabet Google w 2024 r. podpisały z firmami chcącymi wdrażać SMR-y porozumienia dotyczące zasilania centrów danych energią płynącą z małych reaktorów jądrowych. Zarząd Amazona powiedział, że dodaje energię jądrową do swojego portfolio źródeł zasilania, na których będzie polegał, wskazując, że energia ta jest "bezemisyjna, skalowalna, bezpieczna i niezawodna".

Wiele firm rozwijających SMR-y chce stosować w nich paliwo znane jako nisko wzbogacony uran o wysokiej próbie lub HALEU (dodajmy, że administracja USA zaczyna powoli dotować badania zmierzające do produkowania HALEU na dużą skalę w USA), ale część fizyków kwestionuje bezpieczeństwo tego paliwa. W efekcie Komisja Regulacji Jądrowych zleciła już badanie, które ma odpowiedzieć na potencjalne ryzyka związane z rozwijaniem tej technologii (pojawiają się głosy, że HALEU może być wykorzystywane do produkcji broni jądrowej). Naukowcy postulują, aby w SMR-ach używać HALEU zawierającego 10-12 proc. izotopu uranu o nazwie U-235. Tymczasem stopień wzbogacenia HALEU może sięgać nawet 20 proc. Ograniczenia w tym zakresie mogą przełożyć się na niższą wydajność SMR-ów.

Ostatnia potencjalna przeszkoda na drodze do rozwoju SMR-ów to kwestia tempa, w jakim będzie rosło zapotrzebowanie na energię. Jeszcze niedawno uważano, że AI wygeneruje ogromny skok zużycia energii (na tej fali rozwinął się też entuzjazm, z jakim mówiono o SMR-ach) - ale wszystko zmieniło pojawienie się chińskiego startupu DeepSeek, który zaprezentował nowy model sztucznej inteligencji. Według zapowiedzi, modele AI typu open source mogą potrzebować tej energii o wiele mniej.