Ponad czterysta reaktorów jądrowych wytwarza 10% energii elektrycznej na całym świecie, co stanowi jedną trzecią produkcji energii niskoemisyjnej. Z tej liczby jednak zaledwie 30% stanowią reaktory, które mają mniej niż trzydzieści lat. Ogólnie rzec ujmując można stwierdzić, że jeśli dotychczasowa tendencja z ostatnich lat nie ulegnie odwróceniu, wkrótce więcej reaktorów będzie wygaszanych niż budowanych.
Jacek Zbierski
W Stanach Zjednoczonych, gdzie elektrownie jądrowe generują jedną piątą energii elektrycznej w skali kraju, w ostatnim dwudziestoleciu zbudowano tylko jeden nowy reaktor (Watts Bar Unit 2 – 2016 r.). Poprzedni powstał w 1996 r. (Watts Bar Unit 1). Z dziewięćdziesięciu sześciu działających w tym kraju reaktorów energetycznych ponad połowa może zostać zamknięta w perspektywie kolejnych dwóch dekad. Wydłużanie licencji na funkcjonowanie reaktorów o kolejne dwadzieścia lat nie wyeliminuje problemu, jedynie odroczy w czasie konieczność podjęcia decyzji o przedsięwzięciu konkretnych środków zapobiegawczych.
Wykonany ze stali nierdzewnej 316L w technice Laser Powder Bed Fusion przyrząd służy do zagłębiania prętów paliwowych do rdzenia reaktora (fot. Westinghouse)
W tej sytuacji prace nad projektami nowych reaktorów stanowią ambitne wyzwanie. Nie ulega wątpliwości, że potrzeba rozwiązań zapewniających obniżenie kosztów i czasu procesu konstrukcyjnego. Badacze z ORNL (Oak Ridge National Laboratory) w stanie Tennessee podjęli to wyzwanie w ramach projektu TCR (Transformational Challenge Reactor), który – jak wyjaśnia Thomas Zacharia, dyrektor ORNL – stawia sobie za cel przedstawienie nowego modelu dla przyspieszonego rozwoju zaawansowanych systemów energii jądrowej. Jednym z aspektów projektu jest wykorzystanie na bezprecedensową skalę rozwiązań w zakresie wytwarzania przyrostowego na potrzeby konstrukcji reaktora. Kurt Terrani, dyrektor programu TCR, przekonuje, że z użyciem druku przestrzennego możliwe stanie się spożytkowanie materiałów i technologii, których przez dziesięciolecia nie udało się wykorzystać do zastosowań energetyki jądrowej. Jego zdaniem, cała koncepcja TCR nie byłaby możliwa bez znaczących osiągnięć w rozwoju technologii wytwarzania przyrostowego.
Skromne początki
Mijają trzy lata od momentu, kiedy po raz pierwszy element wytworzony techniką przyrostową został dopuszczony do użytku w energetyce jądrowej. W roku 2017, w słoweńskiej elektrowni Krško, w zespole pompy przeciwpożarowej wymieniono wirnik, będący w ciągłym działaniu od 1981 r., kiedy elektrownia powstała. Jako że firma, która wyprodukowała oryginalny element, od dawna już nie funkcjonowała, konieczne było sporządzenie części zamiennej od podstaw. We współpracy z centrum technologii przyrostowych Siemensa w szwedzkim Finspång powstał zamiennik, wyprodukowany w całości przy użyciu druku przestrzennego z metalu.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu płatnym czerwiec/lipiec 2020
