SMR – małe reaktory modułowe: przyszłość energetyki jądrowej w Polsce

Czym są SMR (Small Modular Reactors)

Definicja i zasada działania

SMR, czyli Small Modular Reactors, to małe reaktory modułowe, które stanowią nową generację technologii jądrowej, zaprojektowaną z myślą o wyższej efektywności, elastyczności i bezpieczeństwie. W odróżnieniu od tradycyjnych elektrowni atomowych, które osiągają moc rzędu kilkuset lub nawet ponad tysiąca megawatów, SMR charakteryzują się znacznie niższą mocą jednostkową, zazwyczaj od kilku do około 300 MW.

Ich modułowa konstrukcja pozwala na prefabrykację reaktorów w całości lub w dużej części w zakładzie produkcyjnym, a następnie ich transport i montaż na miejscu docelowym. Taka forma produkcji znacznie skraca czas realizacji projektu, obniża koszty budowy i zwiększa powtarzalność i jakość wykonania – a to wszystko przekłada się na większą przewidywalność inwestycyjną.

Podstawowa zasada działania SMR jest taka sama jak w dużych reaktorach jądrowych – wykorzystuje się w nich rozszczepienie jąder atomowych, najczęściej uranu-235, co prowadzi do uwolnienia ogromnej ilości energii w postaci ciepła. To ciepło wykorzystywane jest następnie do produkcji pary wodnej, która napędza turbinę i generator, produkując energię elektryczną.

Jednak to, co wyróżnia SMR, to kompaktowe wymiary, modularność i często zastosowanie pasywnych systemów bezpieczeństwa, które nie wymagają zewnętrznego zasilania ani interwencji człowieka w razie awarii. Reaktory te są często projektowane z myślą o pracy w trudnych warunkach terenowych lub w rejonach o ograniczonym dostępie do sieci przesyłowych.

Niektóre konstrukcje SMR bazują na klasycznej technologii wodno-ciśnieniowej (PWR), inne korzystają z bardziej zaawansowanych rozwiązań – np. chłodzenia gazowego, ciekłym sodem, ołowiem lub solami stopionymi. Taka różnorodność projektów sprawia, że SMR mogą być dostosowywane do bardzo szerokiego spektrum zastosowań.

Różnice między SMR a tradycyjnymi reaktorami jądrowymi

Kluczowe różnice między SMR a dużymi elektrowniami jądrowymi dotyczą mocy, lokalizacji, kosztów inwestycyjnych, systemów bezpieczeństwa i możliwości skalowania.

• Moc jednostkowa: Podczas gdy klasyczne reaktory wytwarzają od 1000 do 1600 MW, SMR generują zwykle od 10 do 300 MW. Taka moc czyni je idealnym rozwiązaniem dla mniejszych sieci energetycznych, lokalnych odbiorców lub instalacji przemysłowych.
• Budowa modułowa: Tradycyjne elektrownie to duże, skomplikowane inwestycje budowlane, wymagające wielu lat realizacji. SMR są produkowane w modułach, które można łatwo transportować i montować na miejscu. Dzięki temu czas budowy może zostać skrócony do 2–3 lat, co w porównaniu do 10–15 lat w przypadku dużych reaktorów stanowi ogromny postęp.
• Elastyczność zastosowań: SMR mogą być wykorzystywane nie tylko do produkcji energii elektrycznej, ale także ciepła technologicznego, odsalania wody, wodoru czy jako wsparcie dla sieci z dominującym udziałem OZE. Klasyczne elektrownie są zazwyczaj projektowane do jednego celu – produkcji energii na dużą skalę.
• Zwiększone bezpieczeństwo: SMR często posiadają pasywne systemy chłodzenia, dzięki czemu nawet w przypadku całkowitego braku zasilania reaktor samoczynnie przechodzi w stan bezpieczny. Mniejsza ilość paliwa jądrowego i niższe ciśnienia robocze również ograniczają skalę potencjalnych skutków awarii.
• Niższy koszt wejścia: Koszt budowy dużej elektrowni jądrowej to miliardy dolarów, co wymaga zaangażowania państwa i dużych inwestorów. SMR mogą być finansowane przez mniejsze podmioty – prywatne firmy, samorządy, a nawet spółki przemysłowe, co sprzyja rozwojowi zdecentralizowanej energetyki jądrowej.
• Skalowalność: Dzięki modularności możliwe jest dodawanie kolejnych jednostek SMR w miarę wzrostu zapotrzebowania, co daje większą elastyczność niż w przypadku budowy jednej dużej jednostki energetycznej.

Te różnice sprawiają, że SMR są postrzegane jako technologia komplementarna wobec dużych reaktorów – mogą wspierać transformację energetyczną tam, gdzie budowa pełnowymiarowej elektrowni byłaby niemożliwa lub nieopłacalna.

Zalety technologii SMR – bezpieczeństwo, elastyczność, niska emisja CO₂

Najczęściej podkreślaną zaletą SMR jest ich bezpieczeństwo. Dzięki pasywnym systemom chłodzenia oraz mniejszej ilości materiału radioaktywnego w rdzeniu, ryzyko awarii jądrowej jest znacząco ograniczone. W wielu projektach rdzeń reaktora umieszczony jest w zbiorniku hermetycznym, zatopionym w wodzie lub otoczonym specjalnym betonowym kokpitem, co uniemożliwia rozprzestrzenienie się materiału promieniotwórczego nawet w przypadku uszkodzenia głównych systemów.

Elastyczność zastosowań to kolejny mocny punkt. SMR mogą zasilać odległe osady, platformy wydobywcze, zakłady przemysłowe, a także funkcjonować jako źródło ciepła dla miast. Ich lokalizacja może być dopasowana do potrzeb odbiorców, co jest dużą przewagą nad tradycyjnymi elektrowniami wymagającymi wieloletnich analiz środowiskowych i ogromnej infrastruktury przesyłowej.

Nie bez znaczenia jest również niska emisja gazów cieplarnianych. SMR, jako źródło niskoemisyjne, wpisują się idealnie w globalne cele dekarbonizacji. W przeciwieństwie do źródeł opartych na paliwach kopalnych, takich jak węgiel czy gaz, nie emitują CO₂ podczas produkcji energii.

Dzięki stałej i przewidywalnej pracy, SMR mogą także stabilizować sieci energetyczne zdominowane przez odnawialne źródła energii, które są zależne od warunków pogodowych. Działając jako źródło tła, SMR zapewniają ciągłość dostaw nawet wtedy, gdy słońce nie świeci, a wiatr nie wieje.

Wreszcie, nie można pominąć faktu, że rozwój technologii SMR generuje nowe miejsca pracy, przyczynia się do rozwoju kompetencji inżynierskich i wzmacnia niezależność energetyczną państw. Dla krajów takich jak Polska, które stoją u progu transformacji energetycznej, to technologia, która może pomóc połączyć niską emisję z bezpieczeństwem dostaw.

Wszystkie te cechy sprawiają, że SMR są coraz częściej postrzegane jako fundament przyszłości energetyki jądrowej, nie tylko w krajach rozwiniętych, ale również w państwach rozwijających się, które potrzebują stabilnych i ekologicznych źródeł energii.

Zastosowania i możliwości wdrożenia SMR

Energetyka zawodowa i przemysł ciężki

Małe reaktory modułowe (SMR), mimo swojej kompaktowej skali, mają ogromny potencjał zastosowania w energetyce zawodowej – czyli w systemach zasilających całe regiony, miasta lub duże zakłady przemysłowe. Ich niższa moc jednostkowa nie jest wadą, lecz atutem – pozwala na rozproszone i elastyczne zasilanie, lepiej dopasowane do lokalnych potrzeb i możliwości sieci przesyłowej.

W energetyce zawodowej SMR mogą funkcjonować jako źródła bazowe lub rezerwowe, w zależności od zapotrzebowania. Mogą być wykorzystywane jako modułowe elektrownie jądrowe w miejscach, gdzie budowa dużej elektrowni byłaby nieopłacalna ekonomicznie lub niemożliwa logistycznie (np. ze względu na dostępność terenu, przeciwwskazania środowiskowe, brak rozbudowanej infrastruktury).

Dla przemysłu energochłonnego, takiego jak hutnictwo, chemia, przemysł papierniczy, rafinerie czy produkcja nawozów, SMR mogą stanowić własne, stabilne i niskoemisyjne źródło energii elektrycznej i cieplnej. Wielkie zakłady przemysłowe często dysponują własnymi sieciami wewnętrznymi i są w stanie bezpośrednio wykorzystać moc kilku reaktorów o mocy 50–100 MW.

W tym kontekście reaktory SMR stają się atrakcyjnym rozwiązaniem nie tylko z punktu widzenia kosztów operacyjnych, ale również spełnienia wymagań środowiskowych i przepisów dotyczących dekarbonizacji przemysłu. Dla wielu firm prywatnych to także element budowania niezależności energetycznej – uniezależnienia się od niestabilnych cen gazu czy energii z sieci.

Wsparcie dla odnawialnych źródeł energii

Jednym z najczęściej wskazywanych wyzwań w transformacji energetycznej jest niestabilność odnawialnych źródeł energii (OZE). Zarówno fotowoltaika, jak i energetyka wiatrowa są zależne od pogody, co oznacza wahania produkcji i konieczność stabilizacji sieci.

SMR mogą tu odegrać kluczową rolę jako uzupełnienie systemów OZE. Działając jako źródła tła (tzw. baseload), zapewniają ciągłość zasilania w sytuacjach, gdy nie ma słońca ani wiatru. Dodatkowo, dzięki modularności i możliwości szybkiego dostosowania mocy, niektóre typy SMR są projektowane z myślą o elastyczności produkcji – mogą zwiększać lub zmniejszać swoją moc w odpowiedzi na zapotrzebowanie sieci.

To sprawia, że SMR są idealnym kandydatem do tworzenia hybrydowych systemów energetycznych, łączących energię odnawialną z jądrową. Przykładowo, w dzień, gdy produkcja ze słońca jest wysoka, SMR mogą działać na niższej mocy lub przechodzić w tryb czuwania, a nocą przejmować funkcję głównego źródła.

Taki model nie tylko zwiększa stabilność sieci energetycznej, ale również optymalizuje koszty systemowe całej transformacji. Co ważne, dzięki niskiej emisji CO₂, SMR mogą być uznawane za zeroemisyjne źródła wspierające rozwój OZE, co w praktyce przekłada się na większe szanse na finansowanie z funduszy klimatycznych czy „zielonych” instrumentów inwestycyjnych.

Zastosowania lokalne: miasta, ciepłownie, infrastruktura krytyczna

Dzięki swoim kompaktowym rozmiarom i bezpiecznej konstrukcji, SMR mogą być instalowane znacznie bliżej odbiorców końcowych niż duże elektrownie jądrowe. To otwiera zupełnie nowe możliwości ich wykorzystania w lokalnych systemach ciepłowniczych i zaopatrzenia w energię mniejszych ośrodków miejskich, instytucji czy obiektów strategicznych.

W wielu krajach rozważa się zastosowanie SMR jako źródeł ciepła systemowego, które mogą zastąpić stare kotłownie węglowe w miastach. Tego rodzaju instalacje byłyby zeroemisyjne, bezpieczne i niezależne od importowanych paliw kopalnych. Taki kierunek może mieć szczególne znaczenie w Europie Środkowo-Wschodniej, gdzie wiele systemów ciepłowniczych nadal bazuje na węglu.

Ponadto, SMR mogą być kluczowe dla zabezpieczenia infrastruktury krytycznej, takiej jak:

• bazy wojskowe,
• centra danych,
• obiekty medyczne,
• zakłady wodociągowe i kanalizacyjne,
• porty i lotniska.

Ich niezależność operacyjna, możliwość długotrwałej pracy bez zaopatrzenia z zewnątrz (niektóre typy mogą działać nawet 10–15 lat bez konieczności wymiany paliwa) oraz odporność na awarie zewnętrzne, czynią je idealnym rozwiązaniem dla obiektów wymagających ciągłości dostaw i wysokiego poziomu niezawodności.

Nie bez znaczenia pozostaje także fakt, że SMR mogą stanowić element wsparcia w sytuacjach kryzysowych – np. po katastrofach naturalnych, w odizolowanych regionach, na wyspach czy w strefach postkonfliktowych. Mobilne lub szybko instalowalne jednostki SMR mogłyby tam pełnić rolę tymczasowego, ale niezawodnego źródła zasilania.

W dłuższej perspektywie technologia ta może również znaleźć zastosowanie w eksploracji kosmicznej, gdzie NASA i inne agencje już prowadzą badania nad reaktorami jądrowymi małej mocy, zdolnymi do zasilania kolonii na Księżycu czy Marsie.

Wszystko to pokazuje, że SMR to nie tylko przyszłość energetyki przemysłowej, ale także narzędzie, które może zmienić sposób, w jaki myślimy o bezpieczeństwie energetycznym na poziomie lokalnym, krajowym i globalnym.

SMR w Polsce – plany, wyzwania i perspektywy

Inicjatywy i projekty SMR w Polsce

W Polsce zainteresowanie technologią SMR dynamicznie rośnie – zarówno na poziomie państwowym, jak i w sektorze prywatnym. To odpowiedź na pilną potrzebę transformacji energetycznej, odejścia od węgla i budowania nowych, niskoemisyjnych źródeł energii, które będą bezpieczne, opłacalne i możliwe do wdrożenia w krótkim czasie.

Jednym z liderów we wdrażaniu SMR w Polsce jest spółka Orlen Synthos Green Energy (OSGE) – wspólne przedsięwzięcie PKN Orlen i Synthosu. Firma ta podpisała umowy licencyjne oraz współpracy z amerykańskim koncernem GE Hitachi, twórcą jednego z najbardziej zaawansowanych projektów reaktora SMR – BWRX-300.

Celem OSGE jest budowa pierwszego reaktora BWRX-300 w Polsce już do końca obecnej dekady. W 2023 roku spółka wskazała listę potencjalnych lokalizacji dla instalacji – m.in. w Ostrołęce, Stawach Monowskich (okolice Oświęcimia), Dąbrowie Górniczej czy w gminie Włocławek.

Równolegle, także inne podmioty, takie jak KGHM Polska Miedź, zainteresowały się SMR jako rozwiązaniem dla własnych potrzeb energetycznych. KGHM nawiązał współpracę z NuScale Power – amerykańskim producentem SMR o innym profilu technologicznym, i również deklaruje gotowość uruchomienia pierwszej instalacji przed 2030 rokiem.

Współpraca z zagranicznymi partnerami technologiczno-przemysłowymi jest nie tylko koniecznością z uwagi na brak gotowych krajowych rozwiązań, ale również szansą na transfer wiedzy, rozwój kompetencji inżynierskich i stworzenie ekosystemu dostawców.

Rozwijane są również polskie projekty badawcze i koncepcyjne, m.in. przez Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Politechnikę Warszawską oraz Wojskową Akademię Techniczną. Prace te mają na celu zarówno analizę potencjału wdrożeniowego SMR w kraju, jak i przygotowanie kadry oraz infrastruktury.

Bariery technologiczne i społeczne

Mimo ogromnych nadziei, wdrożenie technologii SMR w Polsce wiąże się z wieloma wyzwaniami. Pierwszym i najważniejszym jest brak gotowych reaktorów pracujących komercyjnie – większość projektów SMR na świecie wciąż znajduje się w fazie testów, certyfikacji lub budowy. Oznacza to, że Polska – podobnie jak inne państwa – staje się swego rodzaju pionierem, co zwiększa ryzyko inwestycyjne i technologiczne.

Kolejnym wyzwaniem są procesy regulacyjne. W Polsce nie istnieje jeszcze odpowiednio elastyczne i precyzyjne prawo dla małych reaktorów modułowych. Choć ustawa Prawo atomowe zawiera ogólne zapisy dotyczące energetyki jądrowej, to wdrożenie SMR wymaga przygotowania szczegółowych procedur dotyczących licencjonowania, bezpieczeństwa, lokalizacji i nadzoru technicznego.

Istotnym czynnikiem jest także akceptacja społeczna. Wiele osób wciąż utożsamia energetykę jądrową z zagrożeniem, głównie na skutek historycznych katastrof (Czarnobyl, Fukushima). Dlatego wdrażanie SMR musi być poprzedzone kampaniami informacyjnymi, transparentnością działania inwestorów i włączeniem mieszkańców w proces decyzyjny.

Nie można pominąć także braku krajowego łańcucha dostaw, który mógłby obsłużyć inwestycje w SMR na dużą skalę. Oznacza to, że na początku większość elementów technologicznych będzie musiała być importowana, co może wpłynąć na koszty i terminy realizacji.

Wreszcie, choć koszty budowy pojedynczego SMR są niższe niż tradycyjnej elektrowni, to i tak są to inwestycje wielomilionowe. Wymagają one wsparcia instytucjonalnego, finansowania zewnętrznego, mechanizmów gwarancyjnych i – co najważniejsze – długofalowej strategii państwa, która zapewni stabilność otoczenia prawnego i politycznego.

Potencjał SMR w transformacji energetycznej kraju

Mimo opisanych wyzwań, potencjał SMR dla Polski jest ogromny. Z uwagi na strukturę krajowego systemu energetycznego – nadal w znacznej mierze opartego na węglu – SMR mogą stanowić jeden z najważniejszych filarów przyszłej polityki energetycznej.

W perspektywie lat 2030–2050 Polska będzie musiała zastąpić znaczną część obecnych mocy wytwórczych, które zostaną wygaszone ze względów środowiskowych lub ekonomicznych. W tym kontekście SMR mogą wypełnić lukę po elektrowniach węglowych, szczególnie tam, gdzie infrastruktura przesyłowa już istnieje, a warunki lokalne nie pozwalają na instalację dużej jednostki jądrowej.

Co więcej, SMR mogą wspierać rozwój klastrów energii, samorządowych systemów ciepłowniczych oraz lokalnych strategii neutralności klimatycznej. Dają też szansę na zbudowanie nowej gałęzi przemysłu, opartej na wysokich technologiach i inżynierii jądrowej, z ogromnym potencjałem eksportowym.

Na tle Unii Europejskiej Polska może zyskać pozycję lidera we wdrażaniu SMR, co nie tylko wzmocni jej bezpieczeństwo energetyczne, ale również pozycję gospodarczą. Odpowiednio zaplanowane i zrealizowane inwestycje mogą przyciągnąć zagranicznych partnerów, inwestorów oraz utworzyć nowe miejsca pracy.

W dłuższej perspektywie SMR mogą również przyczynić się do zdywersyfikowania miksu energetycznego, zwiększenia odporności na kryzysy energetyczne oraz osiągnięcia ambitnych celów klimatycznych zapisanych w europejskich dokumentach strategicznych.

Wszystko to sprawia, że SMR w Polsce to nie tylko nowa technologia, ale także realna szansa na zrównoważoną przyszłość – bardziej zieloną, bezpieczną i niezależną. I choć droga do ich powszechnego wdrożenia nie będzie łatwa, to z pewnością warto ją podjąć.

FAQ SMR (Small Modular Reactors)

Co oznacza skrót SMR?

SMR to skrót od Small Modular Reactors, czyli małych reaktorów modułowych, które stanowią nowoczesną technologię jądrową o mniejszej mocy niż tradycyjne elektrownie atomowe.

Jakie są główne zalety SMR?

SMR cechują się wyższym poziomem bezpieczeństwa, niższymi kosztami budowy, krótszym czasem realizacji oraz możliwością pracy w miejscach oddalonych od dużych sieci energetycznych.

Gdzie mogą być wykorzystywane SMR?

SMR mogą zasilać przemysł, miasta, infrastruktury krytyczne, a także współpracować z odnawialnymi źródłami energii jako stabilne źródło zasilania.

Czy SMR są bezpieczne?

Tak, technologia SMR opiera się na pasywnych systemach bezpieczeństwa i modularnej konstrukcji, co znacząco ogranicza ryzyko awarii.

Czy Polska planuje budowę SMR?

Tak, w Polsce prowadzone są już prace przygotowawcze i podpisano pierwsze umowy związane z budową SMR, m.in. przez Orlen Synthos Green Energy.