Spis treści
Patrząc na sukcesy i porażki energetyki jądrowej warto wrócić do roku 1974 gdy premier Pierre Messmer chcąc wyrwać Francję z kryzysu naftowego ogłosił plan budowy elektrowni jądrowych i już po piętnastu latach we Francji pracowało ponad czterdzieści bloków energetycznych każdy o mocy od 0,9 do 1,3 GW. Wcześniej rozpoczęto w USA największy program wdrożenia energetyki jądrowej. Dziś działa w USA niemal sto reaktorów energetycznych dużej mocy uruchomionych ponad 30 lat temu. Porównywalny rozmiar miały programy we Francji, Japonii, ZSRR/Rosji, Chinach, a nieco mniejszy w Korei Południowej i Niemczech.
W każdym z tych krajów, a w Europie w ramach EWG zbudowano własny, konkurencyjny łańcuch dostaw, uruchomiono produkcję kluczowych, ciężkich elementów w tym wykuwania zbiorników reaktorów. W okresie dynamicznych inwestycji w energetykę jądrową kraje te najczęściej szybko rozwijały się i energetyka jądrowa wzmacniała to tempo.
Czytaj także:Będziemy budować elektrownie atomowe najszybciej na świecie. Co dwa lata nowy blok
Historia pokazuje, że zrealizowane z sukcesem programy małe i pośredniej wielkości były powiązane z dużymi, lub wręcz ich częścią. Energetyka jądrowa i związany z nią przemysł w takich krajach jak Czechy, Słowacja (dawniej Czechosłowacja), Bułgaria, Węgry powstała jako dodatek do energetyki jądrowej w ZSRR. Podobnie zbudowane w Rumunii dwa reaktory typu CANDU były powiększeniem dość dużego programu zrealizowanego w Kanadzie, a jeden blok w Jugosławii (dziś wspólny Słowenii i Chorwacji) programu ze Stanów Zjednoczonych.
Tej uproszczonej systematyce wymykają się programy małe i pośrednich rozmiarów zrealizowane z sukcesem, w bogatych krajach takich jak Szwecja i Szwajcaria głównie w czasach gdy atom był modny, czyli przed katastrofą Three Mile Island w USA w 1979 roku. To właśnie katastrofy w TMI i szczególnie w Czarnobylu w 1986 roku spowodowały, że w euroatlantyckiej przestrzeni gospodarczej zaniechano budowy elektrowni jądrowych z reaktorami klasy Gen-2 i po latach powstały projekty bezpieczniejszych reaktorów klasy Gen-3, czyli reaktory EPR i AP1000.
Czytaj także:Dlaczego Polska potrzebuje energii atomowej
Czytaj także: Energetyka atomowa może jeszcze odegrać swoją rolę. Ale nie w obecnej formie.
Chińczycy i Rosjanie opanowali atomowy rynek
Obecnie duże programy z reaktorami Gen-3 prowadzą jedynie Chiny i Rosja. Niewielki realizuje Korea Południowa, jeszcze mniejszy Francja oraz znikomy USA. Rosja i Chiny w płynny sposób przeszły od budowy reaktorów klasy Gen-2 do reaktorów klasy Gen-3 zachowując ciągłość łańcuchów dostaw i kompetencji firm. Kraje te dziś dominują w energetyce jądrowej, prowadzą ponad 60% inwestycji na świecie. Rosja ma 50 reaktorów w budowie, lub w planach u siebie i w 19 innych krajach. Agencja Reuters w 2019 podała, że wartość portfela zamówień na rosyjskie reaktory szacowana jest na 133 mld dolarów. Portfel chiński jest mniejszy, szacowany na 20 reaktorów w 12 krajach, ale potencjał i aspiracje Chin są większe niż Rosji. Stany Zjednoczone od wielu lat nie wyeksportowały żadnego reaktora.
Czytaj także: USA pomogą Polsce z elektrownią atomową? A co budują u siebie?
Trudno ocenić czy elektrownie jądrowe budowane przez Rosję i Chiny są ekonomicznie opłacalne, m.in. dlatego, że w krajach tych nie funkcjonuje rynek energii taki jak w USA czy UE. Bez wątpienia inwestycje te prowadzone są sprawnie, bez nadmiernych opóźnień i dramatycznego wzrostu kosztów, co pokazuje uruchomiana właśnie elektrownia rosyjska w Ostrowcu na Białorusi oraz spodziewane niebawem uruchomienie chińskiej elektrowni w Pakistanie.
Rosja i Chiny dążą do ekspansji i mogą zaoferować zarówno bloki energetyczne, jak i finansowanie inwestycji oraz sprawdzony łańcuch dostaw kluczowych elementów. Jednak koncepcja związania się z Chinami albo z Rosją ma istotne, ogólnie znane wady i w szczególności jej realizacja może osłabić nasze bezpieczeństwo. Decyzje naszych sąsiadów w tej sprawie są jednak różne. Rumunia latem 2020 roku zerwała prace nad umową z Chinami w sprawie budowy dwóch dużych bloków energetycznych. Na Węgrzech jeszcze w tym roku ma rozpocząć się budowa rosyjskiego bloku energetycznego dużej mocy, a Czesi poważnie rozważają ofertę rosyjską.
Koreańczycy wczoraj weszli do gry, ale już się wycofują
Pierwsza elektrownia jądrowa w Korei ruszyła już w 1983 roku, ale dynamiczny okres rozwoju koreańskiej energetyki jądrowej przypada na pierwszą dekadę lat dwutysięcznych. Uruchomiono wówczas osiem bloków energetycznych, każdy o mocy około 1 GW z reaktorami klasy Gen-2 własnego projektu, bazującego na klasycznych projektach reaktorów PWR z USA i Francji. W kolejnych latach, zachowując ciągłość działań Koreańczycy opracowali i wdrożyli reaktory APR-1400 należące do klasy Gen-3. Obecnie pracują już dwa bloki, a budowa kolejnych czterech jest zaawansowana. Ostatni z nich ma zostać uruchomiony w 2024 roku. Wiadomo również, że Korea podjęła decyzję o odchodzenia od atomu, co zmniejsza atrakcyjność ich oferty. Plan budowy dwóch kolejnych bloków zawieszono, a czterech następnych porzucono.
Budując w sprawny sposób cztery reaktory w Zjednoczonych Emiratach Arabskich Korea pokazała swoje aspiracje globalne. Budowę pierwszego reaktora zakończono w 2018 roku, a drugiego w 2020 roku. Uruchomienie pierwszego reaktora nastąpiło jednak dopiero w lipcu 2020 roku. Do sukcesów APR-1400 należy też zaliczyć uzyskanie w 2019 roku akceptację regulatora w USA, ale żaden inwestor nie rozważa budowy takiego reaktora w USA. Co ważniejsze od lat Korea nie pozyskała żadnego nowego zamówienia na budowę reaktorów APR-1400 i nie widać perspektyw, aby ich program urósł do takich rozmiarów aby konkurować z Rosją i Chinami.
Rozważając reaktor APR-1400 dla Polski należy też pamiętać, że nie ma on licencji w żadnym kraju europejskim co zwiększa ryzyko licencjonowania. Wiadomo też, że stowarzyszenie europejskich operatorów elektrowni jądrowych, EUR, rekomenduje aby reaktor APR-1400 oferowany na rynku europejskim był wyposażony w dodatkowe systemy bezpieczeństwa takie jak łapacz rdzenia i podwójną obudowę bezpieczeństwa.
Europa i USA – budowy grzęzną w kosztach i opóźnieniach
Nasz program zakłada budowę sześciu reaktorów dużej mocy i jest zbyt mały aby zbudować własny, konkurencyjny łańcuch dostaw. Ewentualna koncepcja budowy znacznie większej liczby reaktorów nie wytrzyma konfrontacji z zasadą zrównoważonego rozwoju, z programami rozwoju fotowoltaiki i energetyki wiatrowej na Bałtyku.
Czytaj także:Czy potrzebujemy elektrowni jądrowej?
Polska mogłaby odnieść znaczne korzyści, w tym wzmocnić swoje bezpieczeństwo, budując elektrownie jądrowe w ramach dużego programu, wspólnie z takimi krajami jak USA, Francja, Wielka Brytania. Niestety dziś żaden z tych krajów nie wdraża dużego programu, a budowane tam pojedyncze bloki dużej mocy klasy Gen-3 grzęzną w kosztach i opóźnieniach. Każdy z tych krajów zrealizował kiedyś własny program energetyki jądrowej co wzmocniło jego pozycję, ale dziś z dużymi stratami Francja buduje jeden reaktor EPR, Wielka Brytania dwa reaktory EPR, jeden reaktor EPR budowany jest w Finlandii, a w USA budowane są dwa reaktory AP1000, a zaawansowaną budowę kolejnych dwóch porzucono.
Przyczyny takiego obrazu energetyki jądrowej w Europie i w USA są złożone, ale bez wątpienia wpływ miała katastrofa w Fukushimie w 2011 roku, opanowanie w USA metod taniego pozyskiwania gazu łupkowego i łupkowej ropy naftowej oraz ekspansja energetyki wiatrowej i fotowoltaiki. W takich okolicznościach pomimo głoszonego powrotu do energetyki jądrowej zabrakło w USA i w Europie miejsca na duże programy, a czas pokazał, że budowanie pojedynczych bloków prowadzi do porażki biznesowej w tak silnych krajach jak Francja i USA. Powszechnie uważa się, że przyczyną porażek była luka pokoleniowa, porwane łańcuchy dostaw, słabo przygotowane projekty, działania przeciwników atomu. Tymczasem wydaje się, że istotną przyczyną była mała skala programów inwestycyjnych.
Czytaj także:Najdłuższa budowa atomowej Europy
Najmniejszy rozmiar porażki widać w Wielkiej Brytanii, gdzie budowane reaktory EPR mają wsparcie Chin, ale trudno uznać tą inwestycję za pełny sukces. Największa klęska biznesowa została poniesiona w USA, gdzie straty po porzuconej budowie dwóch reaktorów AP1000 w V.C Summer szacowane są nawet na 9 miliardów dolarów.
Rozmiar pozostałych porażek biznesowych można próbować ująć w liczby, ale szacunki bardzo zależą od przyjętej metodologii. To co widać wprost, to gigantyczne opóźnienia. Kontrakt na budowę bloku energetycznego z reaktorem EPR w Olkiluoto 3, zawarto w 2003 roku, budowę rozpoczęto w 2005 i planowano zakończyć w 2009. Obecnie planuje się uruchomienie tego bloku w 2021 roku, a szacunkowe koszty wzrosły kilkukrotnie, możliwe że nawet o dziesięć miliardów euro.
Podobnie wygląda obraz budowy we Flamanville, którą rozpoczęto w 2009 roku, planowano zakończyć w 2012 roku, a dziś planuje się uruchomienie reaktora w 2024 roku. Budowę dwóch bloków z reaktorami AP1000 w elektrowni Vogtle rozpoczęto w 2013 roku i obecnie planuje się ich uruchomienie w 2021 i 2022 roku. Po bankructwie Westinghouse dramatycznie wzrosły jej koszty, dziś szacowane na 25 miliardy dolarów, lub więcej.
Należy też pamiętać, że kontynuacja budowy była możliwe dzięki uzyskaniu w maju 2019 roku dodatkowych rządowych gwarancji kredytowych w wysokości 3,7 miliardów dolarów. Podsumowując, bez żadnej wątpliwości reaktory EPR i AP1000 nie zademonstrowały jeszcze swojej przydatności gospodarczej ani w Europie ani w USA i dlatego nie można ich uznać za sprawdzone konstrukcje.
Chińczycy szybko się uczą
Chcąc uratować małe programy próbowano projekty AP1000 i EPR powiązać z Chinami. Kilka lat temu w USA powstała koncepcja, aby Chiny stały się globalnym dostawcą dla reaktorów AP1000 firmy Westinghouse. W 2013 roku jako sukces uznano zawarcie w tej sprawie wstępnego porozumienia, które nigdy nie zostało przekute w realne działania, gdyż w 2013 roku chińska energetyka jądrowa była już na tyle silna, że dążyła do eksportu własnych reaktorów Hualong-One. Uruchomienie w Pakistanie dwóch bloków energetycznych dużej mocy z reaktorami Hualong-One jest planowane w 2021 i w 2022 roku.
Obecnie, w czasach zwalczania skutków COVID-19, gdy państwa wzmacniają swoje bezpieczeństwo i wdrażają metody pobudzenia własnych gospodarek widać, że koncepcja aby Chiny stały się globalnym dostawcą dla reaktorów AP1000 była błędna, że osłabiła amerykańską energetykę jądrową. Chiny budując u siebie cztery reaktory AP1000 przejęły technologię. Obecnie nie planują budowy kolejnych reaktorów AP1000 gdyż mają własne projekty takie jak CAP1000 – który jest niemal kopią AP1000 i CAP1400 – powiększoną wersją CAP1000.
Świat w roku 2013 wyglądał jednak inaczej. Podobnie jak USA również Francja widziała wtedy w Chinach szansę na wzmocnienia własnej energetyki jądrowej i między innymi dlatego zaprosiła Chiny do objęcia 33,5% udziałów przy budowie elektrowni w Wielkiej Brytanii z dwoma reaktorami EPR. Chinom nadal zależy na współpracy z Francją, która przyniosła korzyści obu stronom. Najlepiej o tym świadczą dwa reaktory EPR działająca w Chinach oraz pozyskanie przez EDF w kwietniu 2020 roku kontraktu na ich obsługę. Oczywiście budowa w Chinach miała opóźnienie, ale została ukończona w mniej niż dziesięć lat.
Mimo opóźnień i wzrostu kosztów raczej po stronie sukcesów Francji i Chin należy też wymienić budowę elektrowni Hinkley Point C w Wielkiej Brytanii. Realizowana jest przy 33,5% udziale kapitału chińskiego i z wykorzystaniem francuskiej technologii EPR. Jednak długofalowa umowa Francji i Chin przewiduje, że na rynku brytyjskim kolejną elektrownię jądrową będą budowali wspólnie, ale przy 66,5% udziale kapitału z Chin, 33.5% z Francji, bazując na chińskim projekcie reaktora Hualong One, który powstał na bazie francuskich projektów.
Bez wątpienia Chinom zależy na wejściu na rynek energetyki jądrowej w Wielkiej Brytanii. Można sobie wyobrazić taki rozwój wydarzeń, w którym dzięki współpracy Chin i Francji zostanie otwarta droga dla chińskiego reaktora Hualong na europejskie rynki.
Oczywiście zagraniczne sukcesy reaktorów EPR dają Francji niewielką korzyść wobec porażki na budowie reaktora EPR we Flamanville i perspektywy wyparcia projektu EPR z globalnego rynku przez reaktor chiński Hualong One.
Jak Trump mówi, że pomoże… to mówi
Zarówno w USA jak i we Francji próbowano przekształcić małe programy w duże. Jeszcze rok temu wydawało się, że Westinghouse pozyska zamówienie na budowę ponad dwudziestu reaktorów. Kontrakt na budowę sześć reaktorów AP1000 w Indiach miał być podpisany w trakcie wizyty prezydenta Donalda Trumpa w lutym 2020 roku. Hucznie zapowiadano to od czasu podpisania wstępnej umowy w 2019 roku, ale kontraktu nie zawarto. W lipcu 2020 roku Hindusi uruchomili nowy, własny blok energetyczny o mocy 700 MW i trudno dziś powiedzieć czy, a jeśli tak, to kiedy Indie zdecydują się na budowę sześciu reaktorów AP1000.
Zimą 2019 roku rysowały się perspektywie na budowę co najmniej kilku (może kilkunastu) reaktorów AP1000 w Arabii Saudyjskiej, jednak już latem 2019 roku Kongres w USA de facto zablokował współpracę USA z Arabią Saudyjską w obszarze energetyki jądrowej argumentując to troską o bezpieczeństwo państwa. W sierpniu 2020 roku Czesi odmówili nadania specjalnego statusu reaktorowi AP1000 dla planowanej rozbudowy elektrowni Dukovany.
Pozostaliśmy jedynie my z planem budowy sześciu reaktorów AP1000, co oznacza, że praktycznie nie ma szansy na powstanie dużego programu mającego potencjał do zbudowania konkurencyjnego łańcucha dostaw i odniesienie sukcesu gospodarczego.
Istnieje również teoretyczna możliwość wykorzystania w Polsce kluczowych elementów do budowy dwóch reaktorów AP1000 z porzuconej budowy V.C. Summer w USA. Bez wątpienia Amerykanom zależy na zagospodarowaniu tego majątku, ale śledztwo prowadzone przez amerykańską Komisję Papierów Wartościowych i Giełd (SEC) oznacza, że istnieje znaczne ryzyko w zawieraniu jakiejkolwiek umowy o dostarczeniu znajdujących się tam elementów.
Co ważniejsze, pozyskane z rynku wtórnego kluczowe części będą wymagały dodatkowej inspekcji i wydania licencji, co może okazać się zadaniem niezwykle trudnym. Warto przypomnieć, że zbiorniki reaktorów i inne cenne elementy z porzuconej budowy w Żarnowcu zostały sprzedane, ale nie zostały wykorzystane do budowy reaktorów.
Wsparcie administracji prezydenta Donalda Trumpa celem zawarcia kontraktów na budowę ponad dwudziestu reaktorów AP1000 nie przyniosło spodziewanych wyników.
Francja cierpi na paraliż decyzyjny
We Francji od około roku powraca i zanika koncepcja budowy sześciu reaktorów EPR. Oczywiście sześć reaktorów to za mało aby zbudować konkurencyjny łańcuch dostaw, ale gdyby koncepcja ta nabrała realnych kształtów, to należałoby jej się przyjrzeć pamiętając o chińskich udziałach w budowie reaktorów EPR w Wielkiej Brytanii. Źródeł tej koncepcji należy szukać w opublikowanym w październiku 2019 roku krytycznym raporcie o budowie elektrowni we Flamanville. Jego autorem jest Jean-Martin Folz, który w latach 1997 – 2006 był prezesem koncernu PSA Peugeot Citroen.
Raport jest niezwykle krytyczny, wprost opisuje sprawy o których mówiło się od lat, ale jest dość krótki, liczy 34 strony. Foltz przedstawia fakty bez pogłębionej analizy, raczej zaprasza do debaty o tym jak przekuć sukcesy reaktorów EPR w Chinach na sukces Francji co jest jedną z zasadniczych konkluzji.
W raporcie opowiedziana jest historia prac projektowych, podejmowania decyzji o budowie oraz samej budowy. Opisano zarys jedenastu poważnych incydentów, które były bezpośrednią przyczyną wzrostu kosztów i opóźnień. Pierwszy nastąpił przy pracach betoniarskich w grudniu 2007 roku, a ostatni we wrześniu 2019 gdy wykryto wadliwe spawy w wytwornicach pary. Autor pokazuje, że pomiędzy zespołami projektowymi było za dużo elementów konkurencji, a za mało współpracy.
Podkreślona jest wyjątkowa wielkość i złożoność projektu, co jest słabym punktem raportu. Wiadomo przecież, że program premiera Messmera z 1974 był bez wątpienia nieporównywalnie większy, bardziej skomplikowany i okazał się wielkim sukcesem Francji.
Dalsze, dość płytkie analizy Folza są zbieżne z powszechnie powielanymi poglądami, że porażka inwestycji we Flamanville to wynik luki pokoleniowej oraz popełnienia wielu błędów technicznych i organizacyjnych, w tym słabego przygotowania projektu w momencie uruchomienia inwestycji oraz zmiennego otoczenia prawnego narzucającego coraz surowsze wymagania w obszarze bezpieczeństwa.
Fakty podane przez Folza skłaniają jednak do refleksji, że przyczyny porażki mogą być głębsze, mogą wynikać z omówionej już małej skali programu oraz paraliżu decyzyjnego we Francji. Folz opisuje historię głowic do zbiorników ciśnieniowych. Elementy te, czyli głowicę i dennice, każda o wadze ponad 100 ton, są bardzo istotnym elementem bezpieczeństwa. Wykuła je firma Creusot we Francji już w 2006 roku. Od tego czasu zmieniła się we Francji metodologia weryfikacji ich jakości oraz przepisy dopuszczające do eksploatacji. W 2015 roku wykorzystując nowe technologie wykryto wady tych elementów.
Czy głowice powinny zostać wymienione? Francuzi przez lata nie potrafili rozstrzygnąć tego dylematu i dopiero w 2018 roku podjęli salomonową decyzję, że przed końcem 2024 roku w reaktorze EPR we Flamanville głowice zostaną wymienione. Salomonową, gdyż wątpliwe jest, czy przed 2024 rokiem reaktor we Flamanville zostanie uruchomiony.
Chiny uznały, że raz wydane dopuszczenie nie będzie kwestionowane. Oznacza to, że lekceważą co najmniej jedno zalecenie francuskiego dozoru jądrowego z 2015 roku stwierdzające, że w reaktorach EPR w chińskich elektrowniach Taishan 1 and 2 głowice ciśnieniowych zbiorników reaktorów mogą być tak samo wadliwe jak te we Flamanville.
W maju 2020 roku, czyli już w czasach walki z epidemią COVID-19 z inicjatywy Société Française d’Energie Nucléaire (SFEN) odżyła koncepcja budowy sześciu reaktorów EPR. Teraz zasadniczym celem projektu jest rozkręcenie francuskiej gospodarki walczącej ze skutkami epidemii COVID-19. Wyraźnie widać to w tytule stanowiska SFEN i w uzasadnieniu inicjatywy, podkreślającym że łańcuch dostaw dla reaktorów EPR w 80% jest francuski, że projekt szybko wygeneruje wiele tysięcy miejsc pracy we Francji i że każde euro zainwestowane we francuską energetykę jądrową generuje 2,5 euro w gospodarce. Niestety, nie widać żadnych dalszych kroków dających szansę zmaterializowania się tej inicjatywy.
W Polsce też mamy kulturę zwlekania
Bez żadnych wątpliwości we Francji zarówno regulator, jak i inwestor są niezwykle kompetentni, a mimo to ciągnące się przez wiele lat spory kompetencyjne doprowadziły do stanu, który można nazwać paraliżem decyzyjnym prowadzącym do opóźnień, wzrostu kosztów i co gorsze do osłabienia motywacji do realizacji programu. Paraliż decyzyjny to jeden z najsłabszych punktów projektu EPR we Francji.
Czytaj także:10 lat pogoni za atomowym króliczkiem
Warto zwrócić uwagę na znaczne ryzyko wystąpienia jeszcze poważniejszego paraliżu decyzyjnego w Polsce co wynika z analiz ustaw i niskich kompetencji PAA w energetyce jądrowej, co będzie skłaniać PAA do poszukiwania licznych zewnętrznych opinii, odwlekania decyzji i nakładania nadmiernych, nieuzasadnionych marginesów bezpieczeństwa. Bez wątpienia prowadzić to będzie do niepotrzebnych opóźnień i nieuzasadnionego wzrostu kosztów.
Epidemia COVID-19 pokazała w bardzo ostrym świetle jak istotna jest rola rządu w pobudzaniu gospodarki, jak ważne są kompetencje, decyzyjność, łańcuchy dostaw, własna produkcja, niezależność. Patrząc z tej perspektywy i pamiętając o porażkach w Europie i w USA małych programów z dużymi reaktorami Gen-3 widać, że plan budowy sześciu reaktorów Gen-3 jest zbyt mały aby dawać dobre szanse osiągnięcia sukcesu. Na większy program w Polsce nie ma miejsca i nie widać perspektyw aby nasz program stał się częścią dużego, międzynarodowego, choć nadal są na to szanse.
Czytaj także: Atom: Tak. Nie. Być może, ale…
Efekt skali powoduje, że dziś w energetyce jądrowej są jedynie reaktory dużej mocy, a z drugiej strony konkurencyjność łańcuchów dostaw wymaga długiej serii zamówień. Zadanie jest trudne, gdyż na przykład zamiana planu budowy sześciu reaktorów AP1000 na budowę dziesięciu AP 600 spowodowałby znaczny wzrost kosztów. Wiele jednak wskazuje, że modularne elektrownie jądrowe mają szansę dać dobrą odpowiedź na to trudne zadanie, ale tego dowiemy się za parę lat.
dr hab. Ludwik Pieńkowski jest profesorem Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw.
Wkrótce druga część artykułu prof. Ludwika Pieńkowskiego – czy i kiedy małe reaktory modularne pojawią się na rynku
