Małe reaktory modułowe (SMR) coraz częściej pojawiają się w nagłówkach jako „następna wielka rzecz” w czystej energetyce — ale czym one właściwie są i czym różnią się od elektrowni jądrowych, które już znamy? Pierwsze elektrownie jądrowe przeznaczone do komercyjnej produkcji energii elektrycznej powstały w latach 50. i 60. XX wieku. Według dzisiejszych standardów można je uznać za stosunkowo małe, proste i szybkie w budowie. Reaktory z tamtego okresu miały zazwyczaj moc elektryczną poniżej 300 MWe, a czas ich budowy wynosił 3–5 lat.
Gwałtowny wzrost liczby inwestycji jądrowych w latach 70. doprowadził do zwiększenia mocy reaktorów oraz znacznego skomplikowania systemów elektrowni. Jednocześnie zaostrzono i rozszerzono wymagania bezpieczeństwa. Rosnące wymagania oraz dążenie do efektywności ekonomicznej poprzez budowę coraz większych reaktorów doprowadziły do sytuacji, w której każdy nowy projekt elektrowni stał się w dużym stopniu unikatowy i silnie zindywidualizowany, wymagający licznych modyfikacji projektowych wynikających z oczekiwań inwestora oraz lokalnego organu dozoru jądrowego. Dodatkowo konsorcjum firm realizujących budowę, wraz z łańcuchami podwykonawców, było każdorazowo formowane oddzielnie dla konkretnego projektu. Wszystko to doprowadziło m.in. do problemów jakościowych, opóźnień harmonogramów budowy oraz wzrostu kosztów.
W ostatnich latach SMR-y wyłoniły się jako rozwiązanie zdolne do odwrócenia tego trendu. W pewnym sensie stanowią one powrót do przeszłości — do rozwiązań mniejszych i prostszych — przy jednoczesnym wykorzystaniu całej wiedzy zdobytej w ostatnich dekadach, zwłaszcza w zakresie bezpieczeństwa jądrowego. Ale czym właściwie jest SMR i czym różni się od bardziej znanych dużych reaktorów energetycznych?
Jak sama nazwa wskazuje, SMR to mały, modułowy reaktor, jednak nie stanowią one jednorodnej, ściśle zdefiniowanej grupy. Termin „mały” jest zazwyczaj interpretowany jako instalacja o mocy elektrycznej do 300 MWe, choć granica ta nie jest sztywno ustalona. Większość projektów określanych jako SMR mieści się poniżej tego progu, jednak Rolls-Royce SMR — często nagłaśniany w mediach — osiąga moc 470 MWe, co odpowiada niemal 1400 MWth mocy cieplnej. W praktyce plasuje go to skalą blisko jednego bloku elektrowni jądrowej w Loviisa. Na drugim krańcu spektrum SMR znajdują się mikroreaktory planowane do produkcji energii elektrycznej o mocy zaledwie 10 MWe lub nawet mniejszej, a także reaktory takie jak LDR-50 firmy Steady Energy, zaprojektowane wyłącznie do produkcji ciepła — np. dla sieci ciepłowniczych — o mocy cieplnej 50 MWth.
Określenie „modułowy” odnosi się do modułowej metody budowy. Oznacza to, że jednostki SMR są projektowane jako zestawy modułów wytwarzanych poza placem budowy, transportowanych na miejsce i montowanych na obiekcie. Umożliwia to wydajną, zestandaryzowaną produkcję o charakterze fabrycznym, z mniejszą liczbą problemów jakościowych i niepewności. Natomiast termin „reaktor” oznacza, że nadal mamy do czynienia z reaktorem jądrowym opartym na rozszczepieniu jądrowym.
Pierwsza generacja projektów SMR bazuje na technologii reaktorów wodnych (LWR), podobnie jak większość obecnie eksploatowanych elektrowni jądrowych. Jednak wśród rozwijanych obecnie koncepcji SMR znajdują się również liczne projekty tzw. IV generacji, takie jak reaktory na stopione sole, których celem jest wprowadzenie nowych cech, m.in. wyższych temperatur pracy, lepszej efektywności paliwowej oraz podwyższonych parametrów bezpieczeństwa.
Co zatem sprawia, że SMR-y mogą stać się przełomem? Kluczowe pojęcia to efektywność kosztowa, bezpieczeństwo oraz wszechstronność zastosowań. Ciągłe zwiększanie mocy dużych bloków energetycznych opierało się na tzw. efekcie skali. SMR-y podważają to podejście, pokazując, że dzięki produkcji seryjnej nawet małe jednostki reaktorowe mogą być ekonomicznie opłacalne. Modułowa, standaryzowana budowa oznacza krótszy czas realizacji inwestycji i niższe koszty. Sama modułowość nie jest niczym nowym — od dawna stosuje się ją np. w przemyśle stoczniowym. Można ją również wykorzystywać przy budowie dużych reaktorów, jednak SMR-y mają tu większy potencjał korzyści, ponieważ przewidywana skala produkcji jest większa, co umożliwia bardziej efektywną, „taśmową” produkcję modułów — nie wspominając o mniejszym rozmiarze jednostek i prostszej konstrukcji. Modułowość oznacza również skalowalność: niektóre projekty SMR pozwalają na instalację jednego, dwóch, trzech lub nawet większej liczby modułów reaktorowych pod jednym dachem, co ułatwia dopasowanie mocy elektrowni do potrzeb odbiorcy.
Kolejnym filarem koncepcji SMR jest bezpieczeństwo. Niższa moc reaktora ułatwia zapewnienie bezpieczeństwa paliwa jądrowego. Przykładowo, złożone systemy bezpieczeństwa wykorzystujące elektryczne pompy do chłodzenia rdzenia mogą zostać zastąpione prostymi, pasywnymi rozwiązaniami opartymi na naturalnej cyrkulacji. Dodatkowo jednostki SMR mogą być łatwo wyposażone w zbiorniki wody wystarczające do pokrycia potrzeb chłodzenia przez długi czas — nawet przez kilka miesięcy. Oznacza to dużą zdolność do samodzielnego funkcjonowania bez pomocy zewnętrznej. Prostota systemów bezpieczeństwa przekłada się również na niższe koszty eksploatacyjne, ponieważ liczba urządzeń i systemów wymagających utrzymania i serwisowania jest mniejsza.
Jednak bezpieczeństwo jądrowe opiera się na zasadzie obrony w głąb, czyli wielu wzajemnie wzmacniających się warstwach zabezpieczeń, oraz na analizie scenariuszy „co jeśli”. Należy więc również rozważać sytuacje, w których bezpieczeństwo obiektu nie może być w pełni zapewnione. Przy wyborze lokalizacji elektrowni jądrowej nieuniknione jest pytanie: co by się stało, gdyby mimo wszystkich środków bezpieczeństwa doszło do poważnej awarii skutkującej uwolnieniem substancji promieniotwórczych? Jakie byłyby konsekwencje? Jaki wpływ miałoby to na ludzi i środowisko? Jak można ograniczyć skutki takiego zdarzenia? Również tutaj mniejsza skala SMR okazuje się zaletą. Mniejsza ilość paliwa oznacza mniejszy potencjał uwolnień promieniotwórczych, a tym samym mniejsze i łatwiejsze do opanowania skutki. To z kolei wspiera trzeci filar — wszechstronność zastosowań.
Ponieważ jednostki SMR wymagają znacznie mniej przestrzeni niż duże elektrownie, a skutki potencjalnej poważnej awarii byłyby ograniczone, mogą być lokalizowane bardziej elastycznie — np. w pobliżu obszarów mieszkalnych lub przemysłowych, a nawet pod ziemią. Umożliwia to nowe zastosowania, takie jak produkcja ciepła systemowego dla miast, ciepła procesowego dla przemysłu czy wytwarzanie paliw syntetycznych z wykorzystaniem CO₂ pozyskiwanego z pobliskich zakładów przemysłowych, co dodatkowo zwiększa opłacalność ekonomiczną SMR-ów.
Nie jest to jedynie atrakcyjna teoria na papierze. Projekty SMR rzeczywiście postępują. W Chinach pierwszy na świecie lądowy SMR przeznaczony do eksploatacji komercyjnej — Linglong One o mocy 125 MWe — znajduje się obecnie w fazie rozruchu. W Ameryce Północnej i Europie najbardziej zaawansowanym projektem jest obecnie budowa jednostek BWRX-300 w prowincji Ontario w Kanadzie. Kanadyjski organ regulacyjny wydał pozwolenie na budowę pierwszego z planowanych czterech bloków w kwietniu 2025 roku. W Stanach Zjednoczonych realizowanych jest również kilka projektów SMR wykorzystujących różne technologie.
W Wielkiej Brytanii Rolls-Royce SMR wygrał rządowy konkurs na SMR w czerwcu 2025 roku i zmierza w kierunku budowy trzech jednostek na terenie kraju. Rolls-Royce podpisał także umowę typu Early Works Agreement dotyczącą wdrożenia SMR-ów w Czechach. W Szwecji spółka Vattenfall kontynuuje plany budowy 3–5 jednostek SMR w lokalizacji Ringhals. Ostateczny wybór technologii nastąpi pomiędzy projektem BWRX-300 firmy GE Vernova a Rolls-Royce SMR. Budowa SMR-ów jest również aktywnie analizowana w takich krajach jak Estonia, Norwegia, Francja, Polska, Niderlandy i Rumunia. W Finlandii zastosowanie technologii jądrowej do celów ciepłowniczych jest rozważane m.in. w Helsinkach, Kuopio i Keravie.
SMR-y stanowią praktyczną ewolucję sprawdzonej technologii jądrowej i realnie wchodzą w fazę realizacji. To bardzo dobra wiadomość, ponieważ świat i nasze cele klimatyczne potrzebują sposobów na szybkie, efektywne i bezpieczne wykorzystanie energii jądrowej.