W listopadowym odcinku cyklu „Nauka to polska specjalność” odwiedziliśmy Narodowe Centrum Badań Jądrowych, by dowiedzieć się, nad jakimi projektami związanymi z energią jądrową pracują tutaj naukowcy. Znajdujące się w będącym częścią Otwocką Świerku Narodowe Centrum Badań Jądrowych jest jednym z największych instytutów badawczych w Polsce. To tutaj znajduje się jedyny w Polsce działający reaktor badawczy MARIA.
Narodowe Centrum Badań Jądrowych i energetyka jądrowa
– Energetyka jądrowa jest na świecie dziedziną dosyć rozwiniętą. To nie jest ten okres w historii, kiedy ona dopiero kiełkuje. Jednak, w związku z tym, że mamy zarówno reaktor, jak i fizyków, którzy zajmują się teorią i eksperymentami, badaniem jąder atomowych, badaniem pierwiastków ta wiedza pozwala nam myśleć o tym, jak energetykę jądrową ulepszać, co można zrobić więcej. To nie jest łatwe, bo większość już została zrobiona, ale można rozwijać projekty na przyszłość – mówi prof. Agnieszka Pollo, Zastępca Dyrektora Narodowego Centrum Badań Jądrowych ds. Naukowych.
Jednak w Otwocku prowadzonych jest wiele badań, w tym te przydatne w dziedzinie energetyki jądrowej.
– Dzięki temu, że mamy działający reaktor, możemy badać różnego rodzaju materiały w jego bezpośredniej bliskości. Z drugiej strony, mając paliwo reaktorowe, możemy też zastanawiać się, jak bezpiecznie je transportować, czy jak kontrolować transport odpadów radioaktywnych – wymienia prof. Pollo. – Kolejnym aspektem jest wykorzystanie wiedzy logistycznej, jaką mamy, wykorzystanie centrum superkomputerowego, które też u nas funkcjonuje do planowania, jak cała struktura energetyczna może działać, do opracowania logistyki bezpieczeństwa takiej struktury, w której występuje także energetyka jądrowa – dodaje.
Podczas naszej wizyty w Otwocku, odwiedziliśmy m.in. Laboratorium Badań Materiałowych. O jego pracach opowiedział nam Dyrektor Departamentu Fizyki Materiałów prof. Jacek Jagielski.
– Laboratorium Badań Materiałowych ma kilka zadań. Po pierwsze, docelowo w programie energetyki jądrowej ma służyć jako tzw. technology support organization, czyli eksperckie narzędzie instytucji rządowych do sprawdzania stanu instalacji jądrowej i zapewniania bezpieczeństwa działania reaktorów – wskazał naukowiec. – W części naukowej służy do tego, żeby prowadzić badania nad nowymi materiałami, które będą miały zastosowanie zarówno w energetyce jądrowej, jak i w szeroko pojętej gospodarce. Dodatkowo na bieżąco służy również do nadzorowania stanu reaktora MARIA, czy może być on bezpiecznie eksploatowany – dodał.
Jakie materiały można wykorzystać w reaktorach?
W trakcie naszej wizyty z kamerą w Laboratorium naukowcy pokazali nam sprzęt używany do badań nad materiałami i podstawowe badania, które można dzięki niemu wykonywać. Wszystko, co odbywa się w Laboratorium, pozwala na znajdowanie jak najlepszych materiałów, których można używać w reaktorach.
– Materiały, które stosuje się w reaktorach, muszą być odporne na promieniowanie. To oznacza dwie zasadnicze cechy. Po pierwsze, takie materiały nie mogą ulegać przemianom izotopowym, co mogłoby doprowadzić do tego, że stałyby się niebezpieczne w wyniku napromieniowania w rdzeniu – tłumaczy prof. Jagielski. – Po drugie, ich właściwości mechaniczne i funkcjonalne muszą być odporne na pole promieniowania w bardzo długim okresie. Obecne generacje reaktorów są projektowane na używanie przez 60 lat z możliwością przedłużenia do 100 lat. I musimy zapewnić, że ten materiał przez te 100 lat będzie bezpieczny – podkreśla.
Kolejnym miejscem, które odwiedziliśmy w Narodowym Centrum Badań Jądrowych, był Zakład Fizyki i Techniki Akceleracji Cząstek. O jego działaniach opowiedział nam kierownik prof. Sławomir Wronka, który pokazał nam i opowiedział o powstających tutaj akceleratorach liniowych i możliwości ich wykorzystania w kontekście energetyki jądrowej.
– Możemy kontrolować wszystkie elementy przemysłowe, które są w klasycznej elektrowni, typu turbiny, połączenia, układy parowe. Możemy sprawdzać, czy nie ma pęknięć, zniszczeń eksploatacyjnych. Przy reaktorze atomowym możemy dodatkowo sprawdzać jakość paliwa, jeżeli ono jest np. w postaci kapsułek odpowiednio ułożonych, czy nie ma tam przerw, czy kapsułki są całkowicie kompletne, czy nie ma wycieków – wskazał naukowiec. – W końcu po wypaleniu tego paliwa, zanim pojedzie ono do składowiska, czy jest w odpowiedni sposób zabezpieczone, co jest w środku. Tak naprawdę tymi urządzeniami podglądamy, czy w środku jest to, co powinno być i w takiej formie, w jakiej powinno być – dodał.
Prof. Kurek: Celem jest zaprojektowanie małego reaktora jądrowego
O działaniach NCBJ w kontekście energetyki jądrowej opowiedział „Wprost” także dyrektor ośrodka prof. Krzysztof Kurek.
– Reaktor jądrowy MARIA może zostać wykorzystany w dziedzinie szkolenia w zakresie energetyki jądrowej, dlatego, że jest to jedyny działający reaktor jądrowy w Polsce. Jego rola tutaj będzie dwojaka. Z jednej strony może służyć do badań materiałowych i takie badania materiałowe na reaktorze MARIA prowadzimy – wskazuje dyrektor Centrum. – A dodatkowo jest to miejsce, w którym możemy pokazać, jak taki reaktor funkcjonuje, co oznacza, że jest to oczywiście dobre miejsce do ćwiczenia przyszłych kadr zarządzających i operujących reaktorami w elektrowniach jądrowych – dodaje.
Prof. Kurek opowiedział nam o ambitnych planach ośrodka na przyszłość, podkreślając, że Instytut odbudował kompetencje w dziedzinie energetyki jądrowej. – I to nie tylko w dziedzinie ekspertów, którzy znają się na dużych reaktorach. Prowadzimy również badania, w tej chwili przygotowawcze, do opracowania projektu technicznego polskiego reaktora wysokotemperaturowego. Ten projekt jest na razie na etapie projektu technicznego. Mamy nadzieję, że mniej więcej za półtora roku zostanie opracowany – wskazuje naukowiec. – Projekt tego reaktora jest realizowany we współpracy z Japońską Agencją Atomową i jest oparty o działający w Japonii reaktor wysokotemperaturowy w Orai. Celem jest zaprojektowanie urządzenia, które będzie małym reaktorem jądrowym. Myślimy w tej chwili o reaktorze, demonstratorze technologii w Świerku o mocy 40 megawatów. Ale oczywiście projekt można przeskalować do większych mocy, jeśli będzie taka potrzeba – dodaje.
Reaktor ma produkować wysokotemperaturową parę do zastosowań przemysłowych. – Myślimy tutaj o parze o temperaturze 700 stopni. Można również myśleć o reaktorach, które będą produkowały parę powyżej 1000 stopni, co jest bardzo istotne dla produkcji czystego wodoru, z tym że tutaj wtedy komplikuje się trochę konstrukcja urządzenia, ponieważ zamiast stali trzeba używać węglików i to jest dużo droższy projekt – podkreśla dyrektor NCBJ. – Taka para może być stosowana zarówno do zastosowań przemysłowych, na przykład w przemyśle chemicznym, jak i do tego, co chcemy zrobić, czyli do produkcji wodoru. Gdyby taki projekt został zrealizowany w Świerku, to mielibyśmy instalację, która oprócz samego reaktora, obejmowałaby również „małą fabrykę chemiczną”, która używając ciepła z reaktora, produkowałaby wodór – wskazuje naukowiec.
Nauka to polska specjalność
Wielkie postacie polskiej nauki
Przeczytaj inne artykuły poświęcone polskiej nauce
Projekt współfinansowany ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki w ramach programu „Społeczna Odpowiedzialność Nauki”