Reaktory na neutronach prędkich (FNR) mogą spalać długożyciowe odpady jądrowe i efektywniej wykorzystywać uran. Rosja, Indie i USA przyspieszają prace, ale technologia jest droga i skomplikowana.
Pojawiające się na Zachodzie informacje o wykorzystaniu bezodpadowej energetyki jądrowej, zawierają sprzeczne wiadomości na ten temat. Podkreślają nowatorskie rozwiązania techniczne, umożliwiające pracę reaktora bez odpadów i bez dostaw uranu dla ich pracy.
To swego rodzaju nuklearne energetyczne perpetuum mobile ma jednak wiele wad, dlatego na Zachodzie jest stale testowane, badane i eksperymentowane. Do technicznych trudności w eksploatacji tego reaktora, należy bardziej skomplikowana jego konstrukcja oraz wysoka cena jego budowy, co zniechęca inwestorów do ich finansowania.
Problem braku odpadów staje się drugorzędny wobec ogólnego opanowania tego problemu. Podobnie jak i brak dla tego rodzaju rozwiązań dostaw uranu w obecnej ilości też nie stanowi zagrożenia, gdyż na świecie nie brakuje jego złóż, co najwyżej nie ma chętnych do jego eksploatacji.
Szybkie neutrony
Technologia reaktorów tego typu oparta jest na szybkich neutronach i popularnie zwana reaktorów prędkich.
Raport World Nuclear Associacion z połowy marca tego roku rozwiewa dotychczasowe wątpliwości, co od ich komercyjnego wykorzystania. Podkreśla on, że reaktory na neutronach prędkich (FNR) stanowią krok naprzód w rozwoju technologicznym w stosunku do konwencjonalnych reaktorów energetycznych i mają szansę stać się powszechne.
Oferują one perspektywę znacznie efektywniejszego wykorzystania zasobów uranu i możliwość spalania aktynowców, które w przeciwnym razie byłyby długotrwałymi składnikami wysokoaktywnych odpadów jądrowych.
Pozytywne doświadczenia
Zdobyto ponad 400 lat sumarycznegodoświadczenia w ich eksploatacji. Projekty reaktorów IV generacji to w dużej mierze reaktory FNR, a międzynarodowa współpraca w zakresie projektów FNR jest traktowana priorytetowo.
Kilka krajów prowadzi programy badawczo-rozwojowe dotyczące ulepszonych reaktorów na neutronach prędkich, a program INPRO Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej, obejmujący 22 kraje,kładzie nacisk na reaktory na neutronach prędkich, w powiązaniu z zamkniętym cyklem paliwowym.
W Francji jeden ze scenariuszy zakłada zastąpienie połowy obecnej mocy jądrowej reaktorami na neutronach prędkich do 2050 roku. Rosja jest liderem w rozwoju reaktorów prędkich.
Eksploatuje jedyne reaktory prędkie na skalę komercyjną i buduje demonstracyjny reaktor prędki chłodzony ołowiem o mocy 300 MWe. Zainstalowała również reaktory prędkie chłodzone ołowiem na swoich siedmiu okrętach podwodnych klasy Alfa , cozaowocowało 70 – letnim doświadczeniem w dziedzinie reaktorów tej klasy.
Ponowne zainteresowanie
Odnotowano ponowne zainteresowanie reaktorami prędkimi ze względu na ich zdolność do rozszczepiania aktynowców, w tym tych, które można odzyskać ze zwykłego paliwa reaktorowego.
Środowisko neutronów prędkich minimalizuje reakcje wychwytu neutronów i maksymalizuje rozszczepienia aktynowców.
Oznacza to mniej długożyciowych nuklidów w odpadach wysokoaktywnych (produkty rozszczepienia są preferowane ze względu na krótszy czas życia). Środowisko neutronów prędkich jest również niezbędne do rozszczepiania parzystych izotopów uranu, nie tylko U – 238, ale także innych, które mogą mieć znaczenie w przypadku uranu pochodzącego z recyklingu.
Wspomniany raport zawiera szeroką statystykę wszelkiego rodzaju aktywnych reaktorów prędkich i związanych z nimi pac badawczych od 1969 roku, aż do chwili obecnej. Na 10 aktywnych tego rodzaju reaktorów prędkich, Rosja posiada – 5, Indie i Chiny po – 2, oraz Japonia – 1.
W drugiej połowie maja tego roku Agencja TASS podała, że Rosja zbuduje kolejnych dziewięć rektorów prędkich do 2042 roku. Rosatom, który jest realizatorem tego planu twierdzi, że ma na celu rozwój technologii energetyki jądrowej nowej generacji opartej na reaktorach prędkich z zamkniętym cyklem paliwowym.
Kluczowym obiektem jest realizowany w Eksperymentalnym i Demonstracyjnym Kompleksie Energetycznym w Siewiersku w obwodzie tomskim, reaktor chłodzony ołowiem BREST-OD-300, z modułem wytwarzania i przetwarzania paliwa oraz modułem przetwarzania wypalonego paliwa.
Amerykańskie przyśpieszenie
Amerykanie postanowili znacznie przyspieszyć komercyjne zastosowanie swoich reaktorów prędkich. Departament Energii (U.S. Departament of Energy) miesiąc temu zapowiedział, że laboratoria narodowe wspierają badania i rozwój nad szeroką gamą nowych, zaawansowanych technologii reaktorowych, które mogą zrewolucjonizować przemysł jądrowy.
Oczekuje się, że te innowacyjne systemy będą czystsze, bezpieczniejsze i wydajniejsze niż poprzednie generacje. Początkiem tych zmian w energetyce jądrowej USA ma być do 2030 roku realizacja trzech projektów reaktorów prędkich.
Indyjskie rezerwy
Po ponad dwóch dekadach opóźnień, przeprojektowań i zmian technicznych, prototypowy reaktor powielający (PFBR) o mocy 500 MW w Kalpakkam w stanie Tamil Nadu 6 kwietnia 2026 roku osiągnął stan krytyczny, stając się pierwszym działającym reaktorem powielającym (FBR) w Indiach i długo oczekiwanym kamieniem milowym w trzyetapowym programie energetyki jądrowej w tym kraju.
Krytyczność to punkt, w którym rozpoczyna się trwała, kontrolowana reakcja łańcuchowa rozszczepienia jądrowego. FBR jest szczególnie atrakcyjny dla Indii, ponieważ reaktor generuje więcej paliwa niż zużywa podczas wytwarzania energii.
Pozwoli to Indiom wykorzystać ogromne rezerwy toru do produkcji uranu, który będzie wykorzystywany w ostatniej fazie trzyetapowego programu energetyki jądrowej.
Wysoki priorytet
Europejska Inicjatywa (ESNII),) na rzecz Zrównoważonego Przemysłu Jądrowego SNETP, nadaje reaktorom na neutrony szybkie (FNR) wysoki priorytet w zakresie produkcji zrównoważonej energii jądrowej w Europie.
Biorąc pod uwagę bogate europejskie i międzynarodowe doświadczenie eksploatacyjne, plan działania ESNII uznał reaktor sodowy na neutrony szybkie za najbardziej dojrzałą technologię do wdrożenia, a zaawansowany reaktor sodowy do demonstracji przemysłowych (ASTRID) za prototyp SFR.
ASTRID to system IV generacji, który jest rozwijany we Francji w ramach europejskich i międzynarodowych programów współpracy przemysłowej i badawczo-rozwojowej, w tym współpracy badawczo-rozwojowej ASTRID (ARDECo).
Dwie alternatywne technologie FNR, które będą badane w dłuższej perspektywie, to reaktor szybki chłodzony ołowiem (LFR) i reaktor szybki chłodzony gazem (GFR).