Od jednego reaktora do atomowej potęgi. Jak Chiny zostały światowym liderem?

Kiedy w 1991 roku w prowincji Zhejiang uruchomiono pierwszą chińską elektrownię jądrową, mało kto spodziewał się, że zaledwie trzy dekady później Chiny staną się światowym liderem w budowie reaktorów. Dziś Państwo Środka dysponuje 60 działającymi reaktorami, a kolejne 37 jest w budowie, co potwierdza, że Chiny to jedno z państw o najszybciej rozwijającym się programie jądrowym na świecie. Jak wyglądała droga od jednego reaktora do pozycji globalnego lidera?

Początki – Elektrownia Jądrowa Qinshan

Decyzja o budowie pierwszej elektrowni jądrowej zapadła w latach 80. za sprawą ówczesnego przywódcy Deng Xiaopinga, który ogłosił politykę konwersji przemysłu na cele cywilne. Postanowiono, że elektrownia powstanie w Qinshan w prowincji Zhejiang, a jej projekt będzie w przeważającej mierze rodzimy.

Budowa ruszyła w 1985 roku, a reaktor CNP-300 o mocy 300 MWe uruchomiono w 1991 roku. Oficjalnie 95% komponentów pochodziło z Chin. Jednak kluczowe elementy, takie jak np. generatory pary, dostarczyła kanadyjska firma Babcock & Wilcox. Sam proces budowy nie był pozbawiony trudności. Fundamenty i spawy zbiornika reaktora wymagały poprawek, a reaktor musiał praktycznie zostać rozebrany i zbudowany od nowa. W późniejszym okresie dochodziło też do awaryjnych wyłączeń z powodu uszkodzeń śrub, rur czy prętów paliwowych. Mimo tych początkowych problemów pierwszy blok Qinshan działa do dziś, a sama lokalizacja rozrosła się o kolejne jednostki różnych typów, stając się jednym z największych ośrodków jądrowych w kraju.

Daya Bay – współpraca z Zachodem mimo kontrowersji

Podczas gdy Qinshan budowano w duchu samodzielności, druga chińska elektrownia jądrowa powstała w ścisłej współpracy z zagranicznymi dostawcami. Do elektrowni Daya Bay reaktory dostarczyła francuska Framatome, a turbiny brytyjski General Electric Company.

Budowa tej elektrowni od początku budziła emocje. Rok po podpisaniu kontraktów świat wstrząsnęła katastrofa w Czarnobylu, co podsyciło obawy społeczne. Daya Bay znajduje się zaledwie 50 km od centrum Hongkongu, a milion osób podpisało petycję przeciwko jej powstaniu. Rząd chiński nie ugiął się jednak – budowę rozpoczęto w 1987 roku, pierwszy blok uruchomiono komercyjnie w 1993 roku, a drugi rok później. Daya Bay udowodniła, że Chiny potrafią sprawnie wdrażać zachodnie technologie na własnym gruncie.

Lata 90. – strategia "uczenia się od wszystkich"

W kolejnych latach Chiny przyjęły niezwykle pragmatyczną strategię: zamiast wybierać jednego dostawcę, postanowiono importować technologie z różnych źródeł. Celem było zgromadzenie jak największej wiedzy i doświadczenia.

Od Kanady zakupiono reaktor CANDU-6, który trafił do Qinshan. Od Rosji sprowadzono jednostki WWER-1000 do elektrowni Tianwan. Kontynuowano też współpracę z Francją w zakresie reaktorów PWR. Chiny chłonęły wszystko, co mogły, a każdy importowany reaktor był swego rodzaju żywym podręcznikiem do nauki. 

Lata 2000. – wyścig po generację III i pełny transfer technologii

Na przełomie wieków Chiny skoncentrowały się na pozyskaniu najnowocześniejszych reaktorów generacji III. Powołano wtedy specjalną jednostkę – State Nuclear Power Technology Corporation, która nadzorowała przetargi na nowy standard krajowej energetyki jądrowej.

Ostatecznie zdecydowano się zainwestować w amerykański AP1000 oraz francuski EPR. Kluczowym elementem tych kontraktów był pełny transfer technologii. Przy budowie bloków w Sanmen, Haiyang i Taishan dostarczono bardzo dużo dokumentacji. Dzięki temu przy budowie bloków w Sanmen, Haiyang i Taishan chińscy inżynierowie nie tylko uruchomili reaktory szybciej niż ich zachodni twórcy, ale także zdobyli fundamenty do stworzenia własnych, zmodyfikowanych konstrukcji.

• Zobacz również: Jak długo buduje się elektrownię jądrową i dlaczego to tyle trwa?

Narodziny Hualong-1 - chińska odpowiedź na Fukushimę

Katastrofa w Fukushimie w 2011 roku zamroziła wiele programów jądrowych na świecie. W Chinach również wstrzymano plany budowy nowych bloków, ale paradoksalnie kryzys stał się impulsem do technologicznego skoku.

Rząd chiński zakazał budowy starszych reaktorów i postawił wyłącznie na konstrukcje generacji III. Efektem tych działań był Hualong-1 – pierwszy w pełni chiński reaktor III generacji. Jego konstrukcja czerpie z wcześniejszych osiągnięć, zwłaszcza z reaktora ACP-1000. Serce Hualong-1 to rdzeń z 177 zestawami paliwowymi. Wyposażono go w core catcher, czyli basen na stopiony rdzeń, oraz pasywne systemy chłodzenia, które są w stanie odprowadzać ciepło bez użycia pomp elektrycznych przez minimum 72 godziny.

Obecnie w Chinach działa 8 reaktorów Hualong-1, a w budowie jest około 18 kolejnych. Co więcej, Chiny z powodzeniem eksportują tę technologię, jej pierwszym zagranicznym odbiorcą został Pakistan.

Energetyka jądrowa w Chinach obecnie

Dziś chiński program jądrowy jest w fazie intensywnego wzrostu. W eksploatacji znajduje się 17 elektrowni jądrowych z 60 reaktorami o łącznej mocy netto przekraczającej 58 GW. Kolejne 37 jednostek jest na różnych etapach budowy. Co istotne, Chiny nie mają na swoim koncie żadnego reaktora trwale wyłączonego, co świadczy o młodości ich infrastruktury oraz o konsekwentnym podejściu do utrzymania.

Największe elektrownie jądrowe w Chinach to:

• Qinshan – od CNP-300 po CANDU-6 i CPR-1000,
• Fuqing – gdzie zlokalizowano pierwsze bloki Hualong-1,
• Tianwan – z rosyjskimi WWER-1000 i budowanymi WWER-1200,
• Yangjiang – z reaktorami CPR-1000 i ACPR-1000.

Przegląd najciekawszych technologii

Choć Hualong-1 jest sztandarowym osiągnięciem, chiński przemysł jądrowy nie spoczywa na laurach. W kraju powstają także reaktory przyszłości, które mogą zrewolucjonizować rynek.

Shidao Bay – reaktor IV generacji

Shidao Bay HTR-PM to reaktor wysokotemperaturowy chłodzony helem, zaliczany do IV generacji i jednocześnie do kategorii SMR (małych reaktorów modułowych). Uruchomiono go w 2023 roku. Jego konstrukcja opiera się na dwóch modułach reaktorowych zasilających wspólną turbinę. Zamiast tradycyjnych prętów paliwowych wykorzystuje około 400 tys. kulek o średnicy 6 cm, zawierających cząstki TRISO – paliwo otoczone warstwami ceramiki i węgla, które wytrzymuje ekstremalnie wysokie temperatury. Nawet przy całkowitej utracie chłodzenia nie dochodzi do stopienia rdzenia. 

ACP100 – mały reaktor, robiący duże wrażenie

ACP100, znany też jako Linglong-1, to reaktor o mocy około 100 MWe, zlokalizowany w Changjiang na wyspie Hainan. Mimo niewielkiej mocy wyróżnia go integralna konstrukcja. Wszystkie komponenty obiegu pierwotnego, w tym wytwornice pary i pompy, znajdują się wewnątrz zbiornika reaktora. Eliminuje to duże rurociągi i znacząco zmniejsza ryzyko awarii z utratą chłodziwa. Komercyjne uruchomienie planowane jest na rok 2026 roku, obecnie na reaktorze przeprowadzane są gorące testy.

TMSR-LF1 – tor i ciekłe sole

Na pustyni Gobi pracuje eksperymentalny reaktor TMSR-LF1 (Thorium Molten Salt Reactor – Liquid Fuel 1) o mocy 2 MW. Uruchomiony został w 2024 roku. Głównym zadaniem tego reaktora jest badanie torowo-uranowego cyklu paliwowego. Paliwo jest w postaci stopionej soli – konkretnie mieszaniny fluorków litu, berylu, toru i uranu. Sama sól pełni rolę zarówno paliwa, jak i chłodziwa. Reaktor pracuje w temperaturze około 700°C pod ciśnieniem atmosferycznym. W 2025 roku reaktor przeprowadził pierwszą na świecie udaną konwersję toru na paliwo w reaktorze ciekłosolnym.

Podsumowanie

Energetyka jądrowa w Chinach to jeden z najbardziej spektakularnych przykładów strategicznego planowania technologicznego na świecie. W ciągu zaledwie trzech dekad Chiny przeszły od pojedynczego, problematycznego reaktora do pozycji lidera, który nie tylko buduje nowe bloki, ale także tworzy i eksportuje własne technologie – od reaktorów III generacji, przez SMR-y, aż po reaktory ciekłosolne. Warto jednak pamiętać, że mimo tak wielkiej zainstalowanej mocy w atomie, pokrywa on zaledwie 4% miksu energetycznego Chin. Tempo budowy nowych bloków sugeruje jednak, że udział ten będzie wzrastał.

Źródła: IAEA PRIS, World Nuclear Association, IAEA, National Nuclear Safety Administration, Oxford Institute for Energy Studies, Xing, Song i Wu, World Nuclear News, China National Nuclear Corporation, Shanghai Institute of Applied Physics.

Materiał został przygotowany przez Koło Naukowe Energetyków Jądrowych URANIUM, AGH.
Magdalena Teske