Energetyka jądrowa: dlaczego budujemy reaktory LWR, a nie LFTR [7/7]

Poprzednie części cyklu o energetyce jądrowej:

Dlaczego więc energetyka jądrowa wygląda tak, jak wygląda?

Przypomnijmy sobie, jakie były historyczne koleje losu technologii atomowych:

Technologie jądrowe zostały rozwinięte podczas II Wojny Światowej z myślą o produkcji bomb.
Czas grał kluczową rolę. W pierwszych bombach jądrowych można było wykorzystać jedynie dostępne pierwiastki rozszczepialne – nie było w ogóle czasu na konwersję toru do ²³³U.
Bomby wytwarza się ze stałych, wysoko wzbogaconych materiałów, co daje większą gęstość i solidność konstrukcji, praca z materiałem ciekłym była bezzasadna.
Po powstaniu program cyklu wzbogacania paliwa stał się ostoją mocno okopanej biurokracji.
Program Atom-Dla-Pokoju stał się listkiem figowym dla polityków, uzasadniających utrzymywanie zorientowanego na technologie wojskowe przemysłu jądrowego.
Konkurencyjne technologie są ignorowane, a związany z produkcją bomb cykl paliwowy jest prezentowany jako korzystny dla społeczeństwa i infrastruktury.
Nawet dziś status quo jest podtrzymywane przez korzyści związane z integracja cyklu z bronią, reaktorami dla marynarki i infrastrukturą komercyjną spiętą z cyklem przetwarzania paliwa.

Kontekst historyczny

Decyzje zawsze podejmuje się w pewnym kontekście historycznym. Wiele dziesięcioleci temu podjęliśmy takie, a nie inne decyzje. Dzisiaj ten kontekst jest inny, niż pół wieku temu:

Tabela 1

Może kiedyś wybór takiej drogi był racjonalny, ale dziś już nie jest…

Były też inne przyczyny, które zadecydowały o wyborze tej drogi, którą poszliśmy. Alvin Weinberg, który kierował pracami w Oak Ridge National Laboratory, gdzie trwały najbardziej zaawansowane prace nad reaktorami MSR/LFTR, wspomina:

„Dlaczego tego nie zrobiliśmy? Dlaczego system oparty o ciekłe sole, tak elegancki i dobrze przemyślany, nie wygrał? Pierwsza przyczyna była natury politycznej: szybki reaktor powielający wytwarzający pluton pojawił się pierwszy i dlatego stał się rozwiązaniem powszechnie akceptowanym, rozwijanym i finansowanym. Gdy program rozwoju reaktora fluorowego doszedł do punktu, w którym wskazane było rozpoczęcie znacznie szerzej zakrojonego programu rozwoju komercyjnego, Komisja Energii Atomowej nie znalazła uzasadnienia dla przekierowania znaczących funduszy z programu plutonowych reaktorów powielających do programu konkurencyjnego. Była też jednak druga przyczyna, bardziej techniczna. Technologia ciekłych soli jest całkowicie różna od jakiejkolwiek innej technologii reaktora. Dla osób bez doświadczenia, ta technologia jest wstrząsająca… Być może morał ,który można z tego wyciągnąć, jest taki, że technologia zbytnio różniąca się od innych istniejących ma nie tylko jedną przeszkodę do pokonania – polegającą na zademonstrowaniu swojej użyteczności – ale inną, nawet większą – przekonanie wpływowych jednostek i organizacji, które intelektualnie i emocjonalnie przyzwyczaiły się do innej technologii, że powinni przyjąć nową drogę i zacząć nią podążać.”

Nikt wtedy nie przejmował się kwestiami bezpieczeństwa: “[Kongresman] Chet Holifield był wyraźnie na mnie zirytowany, a na koniec wybuchł: ‘Alvin, jeśli troszczysz się o bezpieczeństwo reaktorów, to myślę, że już czas, aby pożegnać przemysł jądrowy’. Odebrało mi mowę. Jednak stało się oczywiste, że moje podejście i postrzeganie przyszłości nie było zgodne z interesami Komisji Energii Atomowej (AEC). Odszedłem z Oak Ridge Laboratory.” To pokazuje, że nawet, jeśli jesteś wynalazcą powszechnie stosowanych reaktorów LWR (to właśnie Alvin Weinberg opracował ich konstrukcję), to i tak w konflikcie z politykami i grupami interesu będziesz na straconej pozycji…

„To była skuteczna technologia, która została zarzucona, gdyż była zbyt odmienna od głównej linii rozwoju reaktorów… Mam nadzieję, że w drugiej erze jądrowej, zostanie ona przywrócona do życia”.

Dzisiaj również technologia napotyka na podobne bariery. Kluczowe z nich wcale nie są natury inżynierskiej, lecz polityczno – biznesowej.

Technologia LFTR jest zbyt różna od obecnie stosowanych.
Nie nadaje się dla celów wojskowych.
Nie leży w interesie korporacji, które wykonują elektrownie jądrowe, a następnie czerpią korzyści z utrzymania elektrowni, przerobu paliwa itp. – zbyt prosty i łatwy w obsłudze cykl paliwowy nie zachęca do inwestycji w tym kierunku.

Intensywne działania w kierunku rozwoju technologii jądrowych opartych na torze (jednak w postaci stałej, a nie ciekłych soli), czynią Indie, które po objęciu embargiem na technologie atomowe zaczęły pracować nad własnym programem jądrowym.

Reaktor MSR/LFTR

Rys. Aktualna koncepcja reaktora MSR/LFTR

W 2006 roku Northamerican Energy Group ogłosiła zamiar podjęcia badań i rozwoju bazującego na torze reaktora. Badania w tym kierunku podejmuje US Navy (z myślą o zastosowaniu takich reaktorów na okrętach), temat wypłynął też ostatnio w tym roku w Kongresie USA, w „H.R. 2454, American Clean Energy and Security Act of 2009”, w którym Kongres zobowiązuje Sekretarza Energii do przedstawienia raportu na temat wykorzystania reaktorów zasilanych torem do zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego USA.

Technologię LFTR w liście do Prezydenta Obamy poparł też James Hansen, klimatolog z NASA, wskazując tą technologię jako mogącą służyć rozwiązaniu problemu kryzysu klimatycznego, pisząc „celem badań i rozwoju technologii powinien być reaktor modułowy, który byłby kosztowo konkurencyjny dla elektrowni węglowych. Bez takiej możliwości, trudno będzie oczekiwać odejścia Chin i Indii od węgla. Jednak wszystkim krajom rozwijającym się zależy na czystej energii i stabilnym klimacie, i chętnie przyjmą techniczną współpracę ukierunkowaną na szybki rozwój łatwo replikowalnego bezpiecznego reaktora atomowego.”

Wg analizy US DOE Nuclear Energy Research Advisory Committee z 2002 roku, reaktory tego typu mogłyby być dostępne komercyjnie około 2025 roku. Jednak przez te kilka lat niewiele się działo, należałoby więc mówić już raczej o 2030 roku. A koszty badań, rozwoju i przygotowania instalacji demonstracyjnych? Czy nie byłyby zbyt wysokie? Dokument szacuje je na miliard dolarów na badania i rozwój oraz kila miliardów dolarów na optymalizację wydajności i wybudowanie instalacji demonstracyjnej. To daje w sumie jakieś 5 miliardów dolarów. Dużo? Tyle świat wydaje CODZIENNIE na zbrojenia, a sama Unia Europejska na cotygodniowy import ropy. Specjaliści uczestniczący jeszcze w badaniach w Oak Ridge deklarują chęć współpracy także z organizacjami z innych krajów.

Może więc powinniśmy się zainteresować tym tematem i zamiast trzymać się kurczowo XIX-wiecznych technologii węglowych i kupować wszystkie nowsze rozwiązania za granicą, opracować własne innowacyjne na skalę światową technologie?

Bibliografia:

1.
Energy From Thorium (2010): Materiały różne, w tym Prezentacje

2. YouTube (2010): Aim High:
Using Thorium Energy to Address Environmental Problems

3.
YouTube (2008): The Liquid Fluoride Thorium
Reactor: What Fusion Wanted To Be

4. TheOilDrum (2009): The
Liquid Fluoride Thorium Paradigm

5.
TheOilDrum,
dr Michael Dittmar ETH Zurich, CERN Geneva (2009): The Future of Nuclear Energy,
Facts and Fiction – Part I; Nuclear Fission Energy Today

6.
TheOilDrum,
dr Michael Dittmar ETH Zurich, CERN Geneva (2009): The Future of Nuclear Energy,
Facts and Fiction – Part I; What is known about Secondary Uranium Resources?

7. TheOilDrum, dr Michael Dittmar ETH Zurich, CERN
Geneva (2009): The Future of Nuclear Energy, Facts and Fiction
– Part III; How (un)reliable are the Red Book Uranium Resource Data?

8.
TheOilDrum,
dr Michael Dittmar ETH Zurich, CERN Geneva (2009): The Future of Nuclear Energy,
Facts and Fiction – Part IV; Energy from Breeder Reactors and from Fusion?

9. TheOilDrum (2009): Mining the Oceans: Can We Extract
Minerals from Seawater?

10.
Oak Ridge National Laboratory (1993): Coal Combustion:
Nuclear Resource or danger

11. James Hansen (2008):Tell Barack Obama the Truth – The Whole Truth