HTGR

Kanada jest krajem, w którym około 15% energii elektrycznej jest produkowanej w elektrowniach jądrowych, a w niektórych prowincjach odsetek ten sięga nawet 50% (Ontario). W znacznym stopniu wynika to z dużej świadomości ekologicznej i dbałości o środowisko naturalne – dzięki sukcesywnemu rozwojowi energetyki jądrowej, przez ostatnie 25 lat Kanada obniżyła emisję CO₂ do atmosfery o 1 mld t, a SO₂ o 32 mln t. Wykorzystaniu energii jądrowej sprzyjają również duże rodzime złoża uranu – Kanada jest jednym z największych producentów rudy uranu na świecie.

Początki energetyki jądrowej w Kanadzie sięgają roku 1945 kiedy to w prowincji Ontario został uruchomiony pierwszy Kanadyjski reaktor na ciężką wodę - ZEEP (Zero Energy Experimental Pile). Szybki start w dziedzinie energii jądrowej Kanada zawdzięcza udziałowi swoich naukowców w Projekcie Manhattan. Kolejne reaktory badawcze uruchomiono w roku 1947 (NRX – 42 MWe) i 1957 (NRU – 200 MWe). Praktycznie od początku Kanada swój program jądrowy opierała na specyficznych reaktorach ciężkowodnych z uranem naturalnym jako paliwem (CANDU – Canadian Deuterium Uranium). Reaktory CANDU to reaktory pracujące w systemie dwuobiegowym – podobnie jak PWR. Rdzeń reaktora jest jednak znacznie większy niż w reaktorach lekkowodnych, co wynika z faktu użycia ciężkiej wody jako moderatora. Duże rozmiary rdzenia zmuszają do wykorzystania kanałowego systemu chłodzenia, gdyż zbiornik o takiej objętości byłby bardzo ciężki i kosztowny. Wykorzystanie ciężkiej wody jako chłodziwa i moderatora, mimo że bardziej kosztowne niż w przypadku lekkiej wody, umożliwia jednak wykorzystanie naturalnego uranu jako paliwa – a więc oszczędza konieczność jego wzbogacania. Charakterystyczna dla tego typu reaktorów jest możliwość wymiany paliwa podczas normalnej pracy reaktora, co poprawia wydajność i redukuje koszty eksploatacji. Reaktory CANDU charakteryzują się bardzo korzystnymi wynikami jeśli chodzi o współczynnik obciążenia, częstość awaryjnych wyłączeń, szczelność elementów paliwowych i ilość odpadów i uwolnień promieniotwórczych do środowiska. CANDU są z powodzeniem wykorzystywane do produkcji radioizotopów dla medycyny i przemysłu.

Hala turbinowa w elektrowni jądrowej Bruce A w Kanadzie fot. Bruce Power

Pierwszy demonstracyjny reaktor typu CANDU powstał przy współpracy AECL (Atomic Energy of Canada Limited), OPG (Ontario Power Generation) i Canadian General Electric w 1955 r. w prowincji Ontario (NPD – moc 24 MW). Większy prototyp o mocy 200 MWe uruchomiono w 1967 również w Ontario. W latach 1971 -1973 uruchomiono cztery bloki w elektrowni Pickering A, każdy z nich o mocy 500 MWe. W latach 1977 – 1979 konsorcjum Bruce Power (w którym znaczny udział miało British Energy) uruchomiło cztery bloki o mocy 800 MWe każdy w elektrowni Bruce A. W latach siedemdziesiątych AECL opracowało projekt reaktora CANDU 6 (moc 700 MWe , 380 kanałów paliwowych). Były to pierwsze reaktory uruchomione poza prowincją Ontario – jeden w Quebeku, drugi w Nowym Brunszwiku, a dwa poza granicami Kanady.

Lata osiemdziesiąte to okres rozkwitu energii jądrowej. W latach 1983 – 1987 ruszyły 4 kolejne bloki w elektrowni Pickering B, oraz również 4 w Bruce B. Ostatnią do tej pory wybudowaną elektrownią jest Darlington nad jeziorem Ontario, z 4 blokami o mocy 935 MWe (CANDU 9 z 480 kanałami paliwowymi), uruchomiona w 1993 roku. W roku 1995 wyłączono czasowo reaktor Bruce 2, a w 1997 Bruce 1, Pickering 2 i 3. Obecnie Kanada posiada 18 reaktorów jądrowych, wytwarzających 15 % energii elektrycznej produkowanej w Kanadzie.

Elektrownia jądrowa Pickering w Kanadzie fot. OPG

Od roku 1995 przy elektrowni Gentilly 2 funkcjonuje opracowany przez AECL system tymczasowego składowania paliwa MACSTOR (Modular Air-Cooled Storage), który pozwala na przechowywanie wypalonego paliwa przez około 50 lat przed transportem na składowisko ostateczne. Kanada posiada również własne fabryki ciężkiej wody w Ontario i instalację do produkcji trytu w Darlington.

Technologia reaktorów CANDU już od lat osiemdziesiątych jest eksportowana poza granice Kanady – pierwszy taki reaktor uruchomiono w 1983 r. w Argentynie, kolejne w Indiach (powstało tam 13 tego typu reaktorów), Korei Południowej, Chinach, Pakistanie, Rumunii. Eksportowi sprzyja fakt, że większość elementów reaktora może być wytworzona na miejscu budowy, a CANDU spełniają wymogi pozwalające na eksploatowanie ich na terenach o podwyższonej aktywności sejsmicznej i takich w których do chłodzenia dostępna jest tylko ciepła woda morska. Obecnie poza granicami Kanady 9 reaktorów CANDU pracuje lub znajduje się w trakcie budowy. Kanada jest też znaczącym eksporterem uranu – w latach dziewięćdziesiątych aż 85% produkcji uranu przeznaczała na eksport – głównie do USA, Japonii i Europy Zachodniej.

Obecnie trwają prace nad reaktorem CANDU III generacji. ACR-1000 (Advanced Candu Reactor) różni się od swoich poprzedników tym, że działa na paliwie lekko wzbogaconym, z lekką wodą jako chłodziwem, co zmniejsza nakłady inwestycyjne, pozwala na dłuższą pracę na tym samym paliwie. Pierwszy blok tego typu ma być uruchomiony w roku 2016.

Tabela 1. Pracujące reaktory jądrowe – Kanada.

Źródło: IAEA Power Reactor Information System.