Nie tylko okręty wojenne. USA i Chiny chcą budować atomowe kontenerowce
Okręty atomowe to obecnie nic nowego. Chiny poszły o krok dalej i rozpoczęły pracę nad kontenerowcami o napędzie jądrowym. Stany Zjednoczone podjęły rękawicę i w sojuszu z brytyjską firmą planują stworzyć flotę 50 jednostek napędzanych energią jądrową.
Okręty o napędzie atomowym istnieją już od ponad 70 lat. Za ich początek uznaje się okręt podwodny USS Nautilus zwodowany w 1954 r., który rok później wyszedł w swój pierwszy rejs na morzu.
Stany Zjednoczone, podobnie jak Chiny, uznały, że jest to również efektywny napęd dla statków handlowych. Pekin w czerwcu zapowiedział budowę kontenerowca o napędzie atomowym w stoczni Jiangnan Shipyard. Statek ma mieć pojemność 25 tys. TEU (ang. Twenty-foot Equivalent Unit). Jest to jednostka miary pojemności w transporcie kontenerowym, odpowiadająca objętości jednego kontenera o długości 20 stóp, szerokości 8 stóp i wysokości 8,5 stopy (w przybliżeniu 6,1 × 2,44 × 2,59 metra).
Waszyngton postanowił odpowiedzieć na ten ruch i Administracja Morska Stanów Zjednoczonych (ang. US Maritime Administration) podpisała pod koniec sierpnia umowę z brytyjskim Core Power. Działanie wpisuje się w ogłoszony w lutym amerykański Plan Działań Morskich (ang. US Maritime Action Plan), który zakłada „przywrócenie dominacji morskiej Ameryki”.
50 atomowych zbiornikowców i kontenerowców
Umowa opiewa na siedem lat i dotyczy sformowania floty statków o napędzie atomowym, złożonej z 50 jednostek (zbiornikowców LNG i kontenerowców). Koszt jednostkowy szacowany jest na 700 mln dolarów, co przewyższa koszt statków konwencjonalnych. W dłuższej perspektywie mają jednak zapewnić niższy koszt paliwa oraz cechować się dłuższym czasem transportu i większą prędkością przelotową. Dodatkowym atutem jest redukcja emisji siarki, zgodna z normą Net Zero (koncepcja, według której emisje gazów cieplarnianych wprowadzane do atmosfery są równoważone przez ich pochłanianie).
Według Core Power jednostki konwencjonalne musiałyby być o 66 proc. większe, by dorównać wolumenowi, który będzie przewozić flota atomowa. Inwestycję skomentował w mediach społecznościowych Sean Duffy, sekretarz transportu USA, wskazując, że statki o napędzie atomowym nie tylko przewiozą więcej towaru bez emisji, ale również zrobią to o 75 proc. szybciej.
Brytyjska firma planuje stworzyć w USA specjalną stocznię do integracji napędów atomowych oraz ich obsługi w całym cyklu życia projektu. W zakładzie reaktory będą m.in. instalowane, zasilane i testowane.
Budowa pierwszych jednostek rozpocznie się w 2028 r.
SMR na statkach zasilą porty
To niejedyna współpraca Core Power z administracją USA. Firma zabiegała m.in. o współpracę z Departamentem Obrony w celu wykorzystania prostszych przepisów. Przedstawiła plan rozmieszczenia reaktorów jądrowych na jednostkach stacjonujących w porcie wojskowym, zasilających tamtejszą infrastrukturę, w tym energochłonne centra danych. Statki mają być przypisane do konkretnego portu na bazie wieloletniej umowy, a dopiero po jej wygaśnięciu ewentualnie relokowane. Core Power planuje wzorować się na jednostkach FPSO (ang. Floating Production Storage and Offloading – pływająca jednostka do produkcji, magazynowania i przeładunku ropy naftowej lub gazu).
W projekcie rozważano wykorzystanie reaktorów Westinghouse A4W (stosowanych na lotniskowcach klasy Nimitz) lub Rolls-Royce PWR2 (przeznaczonych do okrętów podwodnych, na bazie których powstają lądowe reaktory SMR w Wielkiej Brytanii). Ostatecznie Core Power zdecydował się na reaktory jądrowe produkowane przez BWX Technologies.
Francja dołącza do wyścigu
Projekt nie jest odosobniony. Podobne badania przeprowadzają Francuzi, którzy chcą zamontować małe reaktory modułowe (SMR) o mocy 200 MW na barkach. Projekt o nazwie n-Floating ma posłużyć do zasilenia centrów danych, zakładów produkujących wodór, cementowni oraz hut stali.
Dużym atutem reaktorów na statkach ma być dostarczenie energii do odizolowanych, przybrzeżnych obszarów i portów. Komercyjne wdrożenie projektu planowane jest na 2036 r. Z jego szczegółami można zapoznać się w artykule: SMR-y wypłyną na morze? Francuzi pracują nad nowym projektem jądrowym.
Reaktory w okręcie i na lądzie. Czym się różnią?
Mimo że technologia reaktorów jądrowych na okrętach jest często porównywana do lądowych małych reaktorów modułowych (SMR), oba rozwiązania się różnią. Technologia wojskowa korzysta z wysoko wzbogaconego uranu (nawet do niemal 90 proc.), SMR zaś z nisko wzbogaconego uranu (zwykle do 5 proc., w niektórych przypadkach do 20 proc.). Różnica wynika m.in. z prawa międzynarodowego, które w większości przypadków zabrania wzbogacania uranu na potrzeby cywilne do poziomu możliwego do wykorzystania w celach wojskowych.
W przypadku okrętów reaktor musi zmieścić się w konstrukcji jednostki. Reaktory lądowe nie są ograniczone tym wymogiem, przez co zajmują więcej miejsca, co przekłada się m.in. na łatwiejszy serwis. Różnią się też same projekty. Okrętowe reaktory są projektowane tak, by wytrzymać kołysanie, wibracje, uderzenia fal, a nawet eksplozje. SMR-y z kolei projektuje się z myślą np. o trzęsieniach ziemi, ale nie o ciągłym ruchu jednostki.
Istotna jest również różnica w sposobie chłodzenia. Reaktory okrętowe mają nieograniczony dostęp do wody morskiej, lądowe zaś muszą zostać zaprojektowane tak, by mieć własny system chłodzenia. Kolejną różnicą jest obsługa. Załoga okrętu zapewnia ją w sposób ciągły, podczas gdy lądowe reaktory projektowane są pod kątem minimalnej obsługi.
Różnica we wzbogaceniu uranu przekłada się bezpośrednio na częstotliwość wymiany paliwa. Reaktory okrętowe, dzięki wysoko wzbogaconemu uranowi, mogą pracować nawet 20–30 lat bez konieczności tankowania, w praktyce często przez cały okres eksploatacji jednostki, co eliminuje potrzebę kosztownych i skomplikowanych logistycznie postojów w stoczni. SMR lądowe, korzystające z nisko wzbogaconego paliwa, wymagają wymiany co kilka lat, podobnie jak konwencjonalne elektrownie jądrowe. To koszt, z którym operatorzy tej technologii muszą się liczyć w swoich modelach biznesowych.
Inaczej rozkłada się też sam cel projektowy obu rozwiązań. Napędowy reaktor okrętowy jest przede wszystkim źródłem mocy mechanicznej dla turbin poruszających jednostkę, a produkcja energii elektrycznej dla systemów pokładowych pozostaje funkcją dodatkową. SMR projektuje się od podstaw z myślą wyłącznie o produkcji energii elektrycznej (czasem też ciepła) na potrzeby sieci lub konkretnego odbiorcy przemysłowego, co wiąże się też z zupełnie innym podejściem do skali. SMR-y mają być produkowane seryjnie w fabrykach, podczas gdy reaktory okrętowe pozostają rozwiązaniami budowanymi w ramach ograniczonej liczby jednostek danej klasy.
Marcin Karwowski
marcin.karwowski@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy E-Magazyny Sp. z o.o.
