Michał Kowal (fot. arch. prywatne)
„Obserwator Finansowy”: Na czym polega współczesna fizyka jądrowa i dlaczego jest tak istotna?
Michał Kowal: W najprostszych słowach współczesna fizyka jądrowa to nauka o sercu atomu – jego jądrze. Można ją porównać do niezwykle precyzyjnej zegarmistrzowskiej sztuki w skali subatomowej. Fizycy jądrowi starają się odpowiedzieć na fundamentalne pytania: „Jak zbudowane jest jądro atomowe i jakie siły nim rządzą?” oraz „Jak możemy wykorzystać zgromadzoną w nim ogromną energię?”.
W pierwszym aspekcie, badawczym, staramy się zrozumieć, co tak naprawdę dzieje się wewnątrz obiektu, który jest dziesiątki tysięcy razy mniejszy od samego atomu. Badamy siły, zwłaszcza potężne oddziaływanie silne, które sklejają ze sobą protony i neutrony, pokonując ich naturalną niechęć do łączenia się. Tworzymy i badamy jądra, których nie ma w naturze, tzw. izotopy egzotyczne, aby poznać granice stabilności materii. Pytamy, jak powstały pierwiastki we wszechświecie – w sercach gwiazd, podczas wybuchów supernowych czy w trakcie zderzeń gwiazd neutronowych. To jest poszukiwanie fundamentalnych praw natury.
Drugi aspekt, aplikacyjny, to praktyczne wykorzystanie tej wiedzy. To tutaj fizyka jądrowa staje się technologią. Najbardziej znanym zastosowaniem jest oczywiście energetyka, czyli kontrolowane uwalnianie energii przez rozszczepienie ciężkich jąder (jak w obecnych elektrowniach) lub syntezę lekkich jąder (fuzja, czyli technologia przyszłości). Ale to tylko wierzchołek góry lodowej. Fizyka jądrowa to także medycyna – produkcja radioizotopów w reaktorach takich jak nasza MARIA w Świerku, służących do precyzyjnej diagnostyki, np. PET (positron emission tomography, emisyjna tomografia pozytonowa), i terapii nowotworów. To również przemysł, gdzie techniki radiacyjne pozwalają na sterylizację sprzętu medycznego, badanie wad materiałowych w konstrukcjach czy modyfikację właściwości polimerów. To wreszcie bezpieczeństwo, czyli rozwój czułych detektorów promieniowania, które chronią nas przed zagrożeniami.
Jakie znaczenie dla przemysłu i gospodarki mają badania podstawowe prowadzone przez fizyków jądrowych?
Związek między badaniami podstawowymi w fizyce jądrowej a rozwiązaniami przemysłowymi jest jednym z najwyraźniejszych i najbardziej owocnych w całej historii nauki i technologii. Można śmiało powiedzieć, że w zasadzie cała dzisiejsza technika jądrowa jest bezpośrednim owocem fundamentalnych odkryć naukowych, które na początku nie miały żadnego oczywistego zastosowania komercyjnego.
Najlepszym przykładem jest sama energetyka jądrowa. Odkrycie zjawiska rozszczepienia jądra atomowego w latach 30. XX w. było czysto naukowym, fundamentalnym przełomem. Nikt wtedy nie myślał o budowie elektrowni. Dopiero zrozumienie mechanizmu reakcji łańcuchowej, będące wynikiem dalszych badań podstawowych, otworzyło drogę do skonstruowania pierwszych reaktorów i narodzin całego przemysłu energetycznego, który dziś jest kluczowym elementem miksu energetycznego wielu krajów.
Przekładalność ta jest widoczna na każdym kroku. Badania nad oddziaływaniem promieniowania z materią doprowadziły do rozwoju technik radiacyjnych stosowanych w przemyśle. Rygorystyczne wymogi badań jądrowych stymulują rozwój w innych dziedzinach. Potrzeba budowy precyzyjnych i niezawodnych detektorów promieniowania napędza postęp w elektronice i materiałoznawstwie. Konieczność analizy ogromnych ilości danych z eksperymentów pchnęła do przodu rozwój technologii informatycznych i metod obliczeniowych.
W kontekście polskiego programu jądrowego badania podstawowe będą kluczowe dla jego sukcesu. To one pozwolą na weryfikację materiałów, rozwój nowych technik diagnostycznych, szkolenie kadr i zapewnienie wsparcia eksperckiego dla dozoru jądrowego i operatora elektrowni.
Czy można powiedzieć, że fizyka jądrowa to wzorcowy przykład współpracy nauki i przemysłu?
Badania teoretyczne są istotne, wręcz niezastąpione. Choć mogą się wydawać abstrakcyjne i odległe od potężnych, betonowych konstrukcji elektrowni, to właśnie one stanowią kompas i mapę, które kierują całym procesem – od projektu reaktora, jego geometrii przez jego bezpieczną eksploatację aż po zarządzanie wypalonym paliwem.
Po pierwsze, to fizyka teoretyczna dostarcza modeli matematycznych, które opisują zachowanie neutronów w rdzeniu reaktora. Dzięki tym modelom inżynierowie mogą precyzyjnie obliczyć, jak rozmieścić paliwo, zaprojektować pręty kontrolne i zapewnić, aby reakcja łańcuchowa była stabilna i kontrolowana. Bez solidnych podstaw teoretycznych projektowanie reaktora byłoby jak budowanie mostu na oko – niezwykle ryzykowne i nieprzewidywalne.
Po drugie, badania podstawowe są kluczowe dla analiz bezpieczeństwa. Wszystkie scenariusze awaryjne, od utraty zasilania po stopienie rdzenia, są najpierw analizowane za pomocą zaawansowanych kodów obliczeniowych. Teoretycy modelują, jak ciepło będzie się rozchodzić, jak zachowają się materiały w ekstremalnych temperaturach i ciśnieniach oraz jak skuteczne będą pasywne systemy bezpieczeństwa. To właśnie te symulacje pozwalają ocenić i potwierdzić, że reaktory III generacji są w stanie poradzić sobie z awarią bez interwencji człowieka przez 72 godziny.
Po trzecie, analiza teoretyczna jest niezbędna do zrozumienia i przewidywania zmian zachodzących w paliwie jądrowym w trakcie jego wypalania. W rdzeniu reaktora powstają setki różnych izotopów, a ich zachowanie wpływa na właściwości całego systemu. Teoretycy potrafią przewidzieć skład wypalonego paliwa, co jest kluczowe dla projektowania procesów jego recyklingu lub bezpiecznego, długoterminowego składowania.
Wreszcie to właśnie badania teoretyczne otwierają drogę do przyszłych innowacji, takich jak reaktory IV generacji, reaktory torowe czy fuzja termojądrowa. Zanim zbudujemy niezwykle kosztowne prototypy, musimy najpierw teoretycznie zrozumieć i opisać fizykę tych procesów. Teoria jest więc nie tylko strażnikiem bezpieczeństwa obecnych technologii, lecz także inkubatorem przełomów.
Jak wielką rewolucją mogłaby być energia z fuzji jądrowej?
Technologie związane z fuzją jądrową, choć wciąż na etapie badań, mają potencjał, by w długoterminowej perspektywie wywrzeć rewolucyjny wpływ na gospodarkę, znacznie większy niż to, co oferuje obecna technologia rozszczepienia. O ile rozszczepienie jest kluczem do transformacji energetycznej w nadchodzących dekadach, o tyle fuzja stanowi wizję niemal utopijnej, ostatecznej odpowiedzi na globalne wyzwania energetyczne, surowcowe i środowiskowe.
Gdy byłem studentem, mówiono, że tokamak (toroidalna komora z cewką magnetyczną, urządzenie do przeprowadzania kontrolowanej reakcji termojądrowej – przyp. red.) zacznie działać najpóźniej za 20 lat. Minęło 25 i wciąż jesteśmy daleko od sukcesu. Trudno więc nie patrzeć na tę perspektywę z pewnym sceptycyzmem – ale marzenie wciąż żyje. Oto dlaczego. Paliwo do reaktorów fuzyjnych – deuter i tryt (wytwarzany z litu) – jest właściwie niewyczerpalne. Deuter można pozyskiwać z wody morskiej, a lit występuje powszechnie w skorupie ziemskiej. W perspektywie globalnej oznaczałoby to koniec epoki wojen o surowce energetyczne i geopolitycznej zależności od dostawców ropy, gazu czy uranu. Każdy kraj z dostępem do morza miałby potencjalnie własne, niezależne źródło energii na miliony lat. To radykalna zmiana paradygmatu gospodarki światowej.
Energia z fuzji jądrowej oznaczałaby koniec epoki wojen o surowce energetyczne i geopolitycznej zależności od dostawców ropy, gazu czy uranu. Każdy kraj z dostępem do morza miałby potencjalnie własne, niezależne źródło energii na miliony lat. To radykalna zmiana paradygmatu gospodarki światowej.
Fuzja jest procesem niezwykle czystym. Nie emituje gazów cieplarnianych, a jedynym produktem reakcji jest nieszkodliwy hel. Co równie istotne, nie generuje długożyciowych, wysokoaktywnych odpadów promieniotwórczych. Aktywacji ulegają jedynie elementy konstrukcyjne reaktora, których promieniotwórczość zanika w ciągu stu lat, w przeciwieństwie do tysięcy lat w przypadku klasycznych odpadów jądrowych. Eliminacja problemu „wiecznych odpadów” mogłaby usunąć jedną z głównych barier społecznych i psychologicznych w akceptacji energetyki jądrowej.
Opanowanie fuzji wymagałoby opracowania technologii na absolutnie najwyższym poziomie: nadprzewodzących magnesów, materiałów odpornych na ekstremalne temperatury i neutronowe bombardowanie, systemów sterowania plazmą o niezwykłej precyzji.
Państwa i firmy uczestniczące w tym wyścigu uzyskają ogromną przewagę technologiczną. Opracowane innowacje znajdą zastosowanie także w innych branżach – w medycynie, przemyśle lotniczym i kosmicznym oraz energetyce konwencjonalnej.
Jak Polska odnajduje się w międzynarodowym wyścigu o fuzję?
Polska aktywnie uczestniczy w przełomowych projektach z dziedziny fuzji jądrowej i ma potencjał, by w przyszłości odgrywać w nich jeszcze istotniejszą rolę. Nasz udział nie polega na budowie własnego, wielkiego tokamaka, ale na inteligentnym włączeniu się w międzynarodowy podział pracy i specjalizacji w niszach, w których mamy silne kompetencje.
Po pierwsze, jako członek Unii Europejskiej Polska jest automatycznie współgospodarzem i współfinansującym największy projekt fuzyjny na świecie – ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termonuklearny). To daje naszym naukowcom, inżynierom i firmom formalną możliwość ubiegania się o kontrakty i udział w badaniach przy tym gigantycznym przedsięwzięciu. Już dziś rodzime firmy dostarczają zaawansowane komponenty dla ITER, a polscy naukowcy są częścią zespołów projektowych.
Po drugie, mamy silne zaplecze naukowe. Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) od lat prowadzi badania nad fizyką plazmy i technologiami fuzyjnymi. Zespoły z NCBJ biorą udział w eksperymentach na istniejących tokamakach w Europie, takich jak JET (Joint European Torus) w Wielkiej Brytanii czy ASDEX Upgrade (Axially Symmetric Divertor Experiment) w Niemczech, analizują dane i rozwijają systemy diagnostyczne. Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie (IFPiLM) to kolejny ważny ośrodek, specjalizujący się w alternatywnych podejściach do fuzji. Ta wiedza i doświadczenie to nasz największy kapitał.
Po trzecie, polski przemysł, zdobywając doświadczenie przy budowie elektrowni jądrowych opartych na rozszczepieniu, będzie naturalnym kandydatem do udziału w przyszłych projektach fuzyjnych. Technologie materiałowe, systemy sterowania, techniki spawalnicze, robotyka – wiele kompetencji zdobytych przy projektach rozszczepieniowych będzie można przenieść bezpośrednio do sektora fuzji.
Dlaczego współpraca międzynarodowa jest tak ważna dla fizyki jądrowej?
Współpraca międzynarodowa jest absolutnym fundamentem i krwiobiegiem współczesnej fizyki jądrowej. Nowoczesne urządzenia badawcze, takie jak wielkie akceleratory, detektory czy reaktory eksperymentalne, są tak kosztowne i skomplikowane, że żaden pojedynczy kraj, nawet najbogatszy, nie jest w stanie samodzielnie finansować i prowadzić pełnego spektrum badań. Dlatego tworzy się międzynarodowe konsorcja i organizacje, które pozwalają na łączenie zasobów finansowych, technologicznych i ludzkich.
Szansą dla Polski jest specjalizacja. Możemy się stać europejskim liderem w konkretnych dziedzinach, np. w rozwoju zaawansowanej diagnostyki plazmy, systemów zdalnej obsługi (robotyki) do pracy w środowisku promieniowania czy w badaniach materiałowych nad nowymi stopami odpornymi na bombardowanie neutronami. Inwestując w te obszary, nie tylko przyczynimy się do globalnego postępu w dziedzinie fuzji, lecz także zbudujemy w Polsce przemysł wysokich technologii, który będzie mógł eksportować swoje produkty i usługi na cały świat.
Szansą dla Polski jest specjalizacja. Możemy się stać europejskim liderem w konkretnych dziedzinach, np. w rozwoju zaawansowanej diagnostyki plazmy, systemów zdalnej obsługi do pracy w środowisku promieniowania czy w badaniach materiałowych nad nowymi stopami odpornymi na bombardowanie neutronami
Polska nie musi budować własnej „gwiazdy na Ziemi” (tokamak odtwarza procesy zachodzące w gwiazdach – przyp. red.), aby być ważnym graczem. Naszą siłą jest i będzie kapitał ludzki oraz specjalizacja technologiczna, które pozwalają nam być cennym i nieodzownym partnerem w wielkich, międzynarodowych projektach, które zdefiniują przyszłość energetyki.
W jakim horyzoncie czasowym fuzja może się stać realnym źródłem energii?
Perspektywy czerpania energii z fuzji jądrowej są wciąż obiecujące, ale należy je rozpatrywać w horyzoncie czasowym raczej dekad niż najbliższych lat. Obecnie znajdujemy się w kluczowym momencie przejścia od badań fundamentalnych do budowy wielkoskalowych demonstratorów technologii, które mają udowodnić, że komercyjna produkcja energii z fuzji jest możliwa.
Możemy pospekulować. W najbliższych latach, mniej więcej do 2030 r., głównym ośrodkiem postępu będzie międzynarodowy projekt ITER budowany we Francji. Jego celem nie jest jeszcze produkcja prądu na skalę komercyjną, ale udowodnienie kluczowej zasady: jesteśmy w stanie zbudować i utrzymać urządzenie (tokamak), które generuje znacznie więcej energii z reakcji fuzji, niż zużywa do swojego działania. ITER ma produkować 500 MW mocy termicznej, zużywając 50 MW do podgrzania plazmy (plazma ta jest niezbędna do zajścia reakcji fuzji, bo tylko w tym stanie atomy mogą pokonać siły odpychania elektrostatycznego i się połączyć, uwalniając energię – przyp. red.). Uruchomienie i udane eksperymenty na ITER będą kamieniem milowym, który otworzy drogę do projektowania pierwszej prawdziwej elektrowni fuzyjnej.
W perspektywie kolejnych dekad (lata 2030–2050, optymistycznie myśląc) planuje się budowę reaktora demonstracyjnego, znanego jako DEMO (DEMOnstration power plant, elektrownia demonstracyjna). Ma to być pierwsza w historii instalacja podłączona do sieci i produkująca energię elektryczną w sposób ciągły. Będzie to prototyp komercyjnej elektrowni, na którym zostaną przetestowane wszystkie kluczowe technologie, w tym systemy odzyskiwania ciepła i produkcji trytu z litu wewnątrz samego reaktora.
Zgodnie z oficjalnymi strategiami, np. europejską, komercyjne elektrownie fuzyjne mogłyby zacząć się pojawiać w miksach energetycznych po 2050 r. Oznacza to, że fuzja nie jest rozwiązaniem naszych obecnych problemów klimatycznych i energetycznych – do dekarbonizacji w perspektywie 2050 r. musimy użyć technologii, które mamy już dziś, czyli OZE (odnawialnych źródeł energii) i reaktorów rozszczepieniowych. Fuzja jest natomiast rozwiązaniem na drugą połowę XXI w. i dalej.
Warto jednak zauważyć, że oprócz „oficjalnej” ścieżki rozwoju, opartej na gigantycznych międzynarodowych projektach w ostatnich latach pojawiło się wiele mniejszych, prywatnych firm (tzw. startupów fuzyjnych), które próbują osiągnąć ten sam cel za pomocą alternatywnych, często bardziej kompaktowych technologii. Choć ich szanse na sukces są trudne do oceny, to wprowadzają one element zdrowej konkurencji i mogą potencjalnie przyspieszyć niektóre aspekty rozwoju.
W każdym razie perspektywy i cele są jasne: nauka udowodniła, że fuzja działa. Teraz inżynieria musi udowodnić, że potrafimy z niej zrobić niezawodne i ekonomiczne źródło energii. Najbliższe dekady to czas budowy i testowania prototypów, a realne korzyści w postaci prądu w naszych gniazdkach pojawią się, jeśli w ogóle, najwcześniej w połowie tego stulecia.
Co konkretnie Polska wnosi do globalnych projektów z zakresu fuzji jądrowej?
Polscy naukowcy nie tylko mają tu istotny udział, ale są również cenionymi i aktywnymi partnerami w najważniejszych globalnych inicjatywach. Polska jest członkiem-założycielem Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (MAEA) oraz aktywnym członkiem Agencji Energii Jądrowej przy Organizacji Współpracy Gospodarczej (NEA OECD – Nuclear Energy Agency Organisation for Economic Co-operation) i Europejskiej Wspólnoty Energii Atomowej (EURATOM). To daje nam dostęp do najnowszej wiedzy, standardów i technologii.
Polska nie musi budować własnej „gwiazdy na Ziemi”, aby być ważnym graczem. Naszą siłą jest i będzie kapitał ludzki i specjalizacja technologiczna, które pozwalają nam być cennym i nieodzownym partnerem w wielkich, międzynarodowych projektach, które zdefiniują przyszłość energetyki
W praktyce nasza obecność jest jeszcze bardziej namacalna. Narodowe Centrum Badań Jądrowych w Świerku aktywnie uczestniczy w międzynarodowych badaniach nad fuzją termojądrową, współpracując przy projektach takich jak ITER. Nasz reaktor badawczy MARIA jest kluczowym elementem europejskiej infrastruktury badawczej – produkuje radioizotopy na potrzeby medycyny dla wielu krajów. Z kolei Instytut Chemii i Techniki Jądrowej (IChTJ) ma prestiżowy status „IAEA Collaborating Centre” (Collaborating Centre of International Atomic Energy Agency, Centrum Współpracy Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej), co potwierdza jego ważną rolę w pracach nad cyklem paliwowym i odpadami. Polscy fizycy i inżynierowie są również stałymi bywalcami w największych laboratoriach świata, takich jak CERN w Genewie (Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire, Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN), gdzie prowadzą eksperymenty przy Wielkim Zderzaczu Hadronów.
Co więcej, ta współpraca nie ogranicza się do nauki. Ponad 70 polskich przedsiębiorstw realizowało w ostatnich latach dostawy i usługi dla elektrowni jądrowych na całym świecie, stając się częścią globalnego łańcucha dostaw. To pokazuje, że Polska jest postrzegana jako solidny i kompetentny partner zarówno na polu naukowym, jak i przemysłowym.
Które z polskich projektów badawczych mają potencjał globalnego oddziaływania?
Polska, mimo że nie jest mocarstwem naukowym na skalę USA czy Chin, realizuje wiele projektów badawczych, które mają realny potencjał, by wywrzeć wpływ na naukę i technologię w skali globalnej. Naszą siłą jest często specjalizacja i koncentracja na niszach o wysokim potencjale innowacyjnym.
W Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku prowadzony jest niezwykle istotny i nowatorski projekt rozwoju wysokotemperaturowego reaktora chłodzonego gazem (HTGR, high-temperature gas-cooled reactor), któremu zgodnie z naszą tradycją nadano piękne, żeńskie imię – POLA. To nie jest tylko teoretyczna koncepcja. W maju 2025 r. Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego formalnie zatwierdziło raport końcowy z realizacji projektu, co oznacza, że mamy już gotowy szczegółowy opis techniczny i projekt podstawowy tego reaktora.
Projekt HTGR-POLA to doskonały przykład mądrej współpracy międzynarodowej i budowania własnych, unikalnych kompetencji. Powstał w ramach wieloletniej, intensywnej współpracy polsko-japońskiej. Nasi partnerzy z Japońskiej Agencji Energii Atomowej (JAEA) oraz gigantów przemysłowych, jak Mitsubishi czy Toshiba, dostarczyli nam dokumentację źródłową ich działającego reaktora testowego HTTR (high temperature test reactor). Polski zespół z NCBJ we współpracy z ENERGOPROJEKTEM-KATOWICE i Akademią Górniczo-Hutniczą nie skopiował jednak tych rozwiązań. Przeprojektowaliśmy je, wprowadzając liczne autorskie, innowacyjne rozwiązania. Można powiedzieć, że na solidnym, sprawdzonym fundamencie zbudowaliśmy coś nowego i własnego.
Drugi obszar o globalnym znaczeniu to wspomniane już badania nad fuzją termojądrową. Polskie zespoły z NCBJ i IFPiLM, uczestnicząc w międzynarodowych eksperymentach i rozwijając unikalne systemy diagnostyczne, wnoszą realny wkład w globalny wysiłek na rzecz opanowania energii z fuzji. Każdy postęp w tej dziedzinie, nawet pozornie niewielki, przybliża całą ludzkość do tego rewolucyjnego celu.
Poza energetyką ogromne znaczenie mają badania w medycynie nuklearnej. Działający w NCBJ reaktor MARIA jest jednym z najważniejszych w Europie dostawców molibdenu-99, z którego powstaje technet-99m – najczęściej używany izotop w diagnostyce medycznej na świecie. Polskie badania nad nowymi radiofarmaceutykami i celowanymi terapiami nowotworowymi (tzw. teranostyka) mogą prowadzić do opracowania nowych, skuteczniejszych metod leczenia raka, co z pewnością będzie miało globalny zasięg.
Warto również wspomnieć o badaniach podstawowych w fizyce cząstek elementarnych i astrofizyce. Polscy naukowcy są niezwykle aktywni w eksperymentach przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN oraz w projektach obserwacji fal grawitacyjnych, takich jak Virgo. Ich analizy i odkrycia dotyczące fundamentalnych właściwości materii i ewolucji wszechświata stają się częścią globalnego dziedzictwa naukowego.
Jakie odkrycia z ostatnich lat uważa pan za najbardziej przełomowe w badaniach jądrowych?
Na pewno należy wśród nich wymienić eksperymentalne potwierdzenie, że zderzenia gwiazd neutronowych są kuźnią ciężkich pierwiastków we wszechświecie, takich jak złoto czy platyna. Było to możliwe dzięki jednoczesnej obserwacji fal grawitacyjnych i promieniowania elektromagnetycznego z takiego zdarzenia. To piękny tryumf, w którym fizyka jądrowa, astrofizyka i ogólna teoria względności podały sobie ręce. Kolejnym przełomem jest synteza i potwierdzenie istnienia najcięższych pierwiastków, które przesuwają granice układu okresowego i pozwalają nam testować teorie budowy superciężkich jąder.
A jakie innowacje w fizyce jądrowej budzą dziś największe nadzieje?
Takie, które mają potencjał, by zrewolucjonizować nasze życie. Na pierwszym miejscu jest oczywiście energetyka termojądrowa, czyli fuzja. Projekty takie jak międzynarodowy ITER we Francji to krok w stronę niemal niewyczerpanego i z natury bezpiecznego źródła czystej energii, które nie produkuje długożyciowych odpadów. Kolejną nadzieją są małe reaktory modułowe (SMR, small modular reactors), które dzięki swojej elastyczności, możliwości produkcji ciepła dla przemysłu i stabilizowania sieci z OZE mogą się stać kręgosłupem rozproszonej, zdekarbonizowanej energetyki. Warto też wspomnieć o reaktorach IV generacji, w tym o tych wykorzystujących tor, które obiecują jeszcze efektywniejsze wykorzystanie paliwa i dalszą minimalizację odpadów. Te innowacje, choć na różnym etapie rozwoju, pokazują, że fizyka jądrowa ma przed sobą niezwykle obiecującą przyszłość.
Dlaczego polski projekt reaktora IV generacji POLA jest tak wyjątkowy?
To skok technologiczny w stosunku do reaktorów wodnych. Jego kluczową cechą jest ultrawysokie bezpieczeństwo wynikające niemal wyłącznie z praw fizyki, co czyni go samoczynnie bezpiecznym. Nawet w przypadku awarii nie ma możliwości stopienia rdzenia. Reaktor charakteryzuje się też bardzo wysoką temperaturą pracy – POLA może generować ciepło o temperaturze sięgającej nawet 750°C, a to otwiera drzwi do zastosowań, które są niedostępne dla klasycznych reaktorów. To także czyste chłodziwo – czynnikiem chłodzącym jest hel, czyli gaz obojętny chemicznie, który nie koroduje instalacji i nie staje się radioaktywny.
Te cechy sprawiają, że POLA jest idealnym narzędziem do dekarbonizacji tych sektorów gospodarki, gdzie sam prąd nie wystarczy. Może dostarczać ciepło procesowe dla przemysłu chemicznego i petrochemicznego, produkować na masową skalę bezemisyjny wodór, zasilać produkcję paliw syntetycznych (e-paliw) dla lotnictwa czy transportu ciężkiego, a także dostarczać ciepło dla miejskich sieci ciepłowniczych.
Rozwój technologii HTGR-POLA jest więc czymś więcej niż tylko projektem badawczym. To szansa na zbudowanie w Polsce unikalnego, światowego know-how, wzmocnienie krajowego przemysłu i stworzenie technologii, która może być naszym towarem eksportowym. Teraz przed NCBJ stoi kolejne wielkie wyzwanie: pozyskanie finansowania na dalsze etapy – badania lokalizacyjne, projekt techniczny i wreszcie budowa prototypowego reaktora. Prowadzone są już rozmowy z potencjalnymi partnerami z przemysłu chemicznego, ciepłowniczego i motoryzacyjnego. Jeśli ten projekt się powiedzie, Polska dołączy do elitarnego grona krajów, które nie tylko wdrażają, lecz także tworzą najnowocześniejsze technologie jądrowe na świecie.
Co byłoby największym przełomem w najbliższych 10–20 latach?
W takiej perspektywie największy, rewolucyjny przełom w dziedzinie szeroko pojętej fizyki i techniki jądrowej prawdopodobnie nie dokonałby się przez jedno spektakularne odkrycie, ale raczej przez osiągnięcie technologicznej i ekonomicznej dojrzałości przez rozwiązania, które dziś są na etapie demonstracyjnym. Widzę trzy obszary, w których taki przełom jest najbardziej prawdopodobny i miałby największe konsekwencje.
Przełom numer jeden: skuteczna komercjalizacja małych reaktorów modułowych. Wyobraźmy sobie świat za 10–20 lat, w którym SMR-y nie są już tylko obiecującym projektem, ale standardowym, „półkowym” produktem. Fabryczna, seryjna produkcja kluczowych komponentów reaktora pozwoliłaby na drastyczne obniżenie kosztów i skrócenie czasu budowy z wielu lat do kilkunastu miesięcy. Zamiast gigantycznych jednorazowych projektów mielibyśmy do czynienia z przewidywalnym procesem instalacji. Taki przełom zdemokratyzowałby dostęp do energii jądrowej, czyniąc ją dostępną nie tylko dla wielkich systemów energetycznych, lecz także dla pojedynczych zakładów przemysłowych, miast czy odizolowanych społeczności. To byłaby prawdziwa rewolucja w dekarbonizacji przemysłu i ciepłownictwa.
Przełom numer dwa: udowodnienie dodatniego bilansu energetycznego w reaktorze fuzyjnym w sposób ciągły i powtarzalny. Chociaż komercyjna fuzja to perspektywa dalsza niż 20 lat, to już w tej dekadzie projekt ITER ma za zadanie po raz pierwszy w historii wygenerować znacznie więcej energii, niż zużyje. Jeżeli ten eksperyment zakończy się pełnym sukcesem i zostanie powtórzony, będzie to psychologiczny i naukowy przełom na miarę pierwszego lotu braci Wright. Po raz pierwszy ludzkość udowodniłaby, że potrafi na Ziemi rozpalić i kontrolować ogień gwiazd w sposób efektywny energetycznie. Taki dowód koncepcji mógłby spowodować lawinowy wzrost inwestycji publicznych i prywatnych w tę technologię i gwałtownie przyspieszyć budowę pierwszej elektrowni fuzyjnej.
Przełom numer trzy: opracowanie i wdrożenie przemysłowe technologii zamkniętego cyklu paliwowego połączonego z reaktorami IV generacji. Obecnie recykling wypalonego paliwa jest możliwy, ale wciąż kosztowny. Wyobraźmy sobie, że w ciągu 20 lat powstają nowe, bardziej wydajne metody separacji, a równolegle do użytku wchodzą reaktory prędkie, które potrafią „dopalać” to, co dziś uważamy za najbardziej problematyczne – długożyciowe odpady. Taki system, w którym prawie całe paliwo jest wykorzystywane, a ilość ostatecznych odpadów jest zredukowana o kolejne rzędy wielkości, rozwiązałby ostatecznie problem odpadów jądrowych i uczyniłby energetykę jądrową źródłem energii niemal w pełni zrównoważonym i opartym na obiegu zamkniętym.
Każdy z tych trzech scenariuszy – masowa produkcja SMR-ów, udowodniona efektywność fuzji lub domknięcie cyklu paliwowego – fundamentalnie zmieniłby globalny krajobraz energetyczny i byłby przełomem, którego skutki odczuwalibyśmy przez stulecia.
Rozmawiała: Anna Słabosz-Pawłowska
Polska chce zablokować umowę o wolnym handlu z krajami Ameryki Południowej. Powodem są głównie obawy rolników o konkurencyjność ich produktów. W jaki sposób realizacja umowy z Mercosur może wpłynąć na unijne rolnictwo i jakie mogą być też jej inne skutki?
