USA budują pierwszy reaktor jądrowy 1800 metrów pod ziemią. Tak ma wyglądać tania energia przyszłości

W amerykańskim Kansas ruszył projekt, który brzmi jak science fiction: mały reaktor jądrowy zostanie ukryty niemal dwa kilometry pod ziemią.

Za pomysłem stoi kalifornijski startup Deep Fission, który chce wykorzystać wiercenia rodem z branży naftowej, by umieszczać reaktory głęboko w skałach. Jeśli plan się powiedzie, pierwszy taki podziemny reaktor ma zacząć produkować prąd już w połowie 2026 roku.

Reaktor pod ziemią zamiast betonowej twierdzy

Tradycyjna elektrownia jądrowa to gigantyczne budynki z betonu i stali, setki ton konstrukcji i lata prac budowlanych. Deep Fission odwraca ten schemat: zamiast stawiać wszystko na powierzchni, chowa reaktor w wąskim otworze głęboko w skale.

Inżynierowie chcą, by sama geologia pełniła rolę naturalnej osłony reaktora, zastępując w dużej mierze grube ściany z żelbetu.

11 marca firma rozpoczęła wiercenie pierwszego z trzech tzw. otworów rozpoznawczych w okolicach miejscowości Parsons w stanie Kansas. Każdy z nich ma sięgać około 1830 metrów w głąb ziemi i mieć zaledwie około 20 centymetrów średnicy. Na razie chodzi o zbadanie skał i przetestowanie sprzętu. Dopiero czwarty, docelowy otwór ma przyjąć właściwy reaktor.

Przeczytaj również: Amerykanie chcą zbudować reaktor jądrowy na Księżycu przed 2030 rokiem

Dlaczego właśnie Kansas i 1800 metrów?

Kansas wybrano z bardzo pragmatycznych powodów. To teren spokojny sejsmicznie, z dobrze rozpoznaną geologią i stosunkowo jednorodnymi, zbitymi skałami. Dla projektu tego typu to atut, bo im mniej niespodzianek pod ziemią, tym lepiej.

• skały o małej przepuszczalności – utrudniają migrację potencjalnych zanieczyszczeń,
• dobra dokumentacja geologiczna – mniej ryzyka podczas wierceń,
• brak dużych uskoków tektonicznych – niższe ryzyko wstrząsów,
• obszar rolniczy – łatwiej o zgodę na instalacje przemysłowe niż w gęsto zabudowanych metropoliach.

W czasie wierceń zespół zbiera próbki z kolejnych warstw skał. Na tej podstawie sprawdzi, czy model geologiczny zgadza się z rzeczywistością oraz jaka jest wytrzymałość i szczelność poszczególnych warstw. Te dane zadecydują, czy w tym miejscu można bezpiecznie osadzić reaktor.

Przeczytaj również: Reaktor jądrowy niemal 2 km pod ziemią. USA zaczynają odważny eksperyment

Jak ma wyglądać sam podziemny reaktor?

Docelowy moduł to niewielki reaktor na uran o mocy około 15 megawatów cieplnych. Po przetworzeniu w generatorach daje to w przybliżeniu 5 megawatów energii elektrycznej. Taka ilość wystarcza np. dla średniej fabryki, mniejszego kompleksu przemysłowego albo pojedynczego centrum danych.

Reaktor ma konstrukcję zbliżoną do klasycznych jednostek wodnych, ale dopasowaną do wąskiego, głębokiego szybu. Cały rdzeń wraz z osprzętem będzie opuszczany pionowo na kablu do komory wypełnionej wodą na dnie otworu. Ten układ wymusza zupełnie inne podejście do projektu niż w rozległych budynkach elektrowni znanych z fotografii.

Przeczytaj również: 7 części garderoby, z których złożysz dziesiątki stylowych zestawów

Woda jako naturalna „butla ciśnieniowa”

Na tej głębokości nad reaktorem znajduje się ogromny słup wody. Jego ciężar daje ciśnienie sięgające około 160 atmosfer. Startup chce to wykorzystać jako coś w rodzaju naturalnego zbiornika ciśnieniowego, który w klasycznych elektrowniach tworzy się z bardzo grubych ścian stalowych.

Ciężar słupa wody i grawitacja wykonują część pracy, za którą zwykle płaci się tonami specjalistycznej stali i betonu.

Energetyka jądrowa od lat opiera się na wymyślnych systemach chłodzenia i zabezpieczeń aktywnych. Tutaj część tych funkcji przejmuje zwykła fizyka: gorąca woda unosi się ku górze, schładza się, opada, a cały obieg działa sam z siebie. Taki pasywny system ogranicza liczbę pomp i urządzeń, które mogą się zepsuć w krytycznym momencie.

Skała zamiast żelbetowych kopuł

Kluczowa różnica dotyczy sposobu ochrony otoczenia przed promieniowaniem. W typowej elektrowni reaktor tkwi w grubym, wielowarstwowym budynku ochronnym. Tutaj podobną rolę odgrywają liczące setki metrów skały, które otaczają szyb i komorę z reaktorem.

W razie awarii potencjalne produkty rozszczepienia mają pozostać uwięzione głęboko pod ziemią, w naturalnych barierach geologicznych. Strefa zagrożenia nie rozprzestrzenia się na powierzchni w taki sposób, jak w znanych z historii katastrofach reaktorów naziemnych. Oczywiście nadal trzeba będzie monitorować ewentualne drogi migracji, szczególnie wód podziemnych, ale punkt wyjścia jest inny: zamiast walczyć z naturą, projekt próbuje ją sprytnie wykorzystać.

Obietnica niższych kosztów i szybszej budowy

Deep Fission szacuje, że taka architektura reaktora może nawet pięciokrotnie obniżyć koszt jednego zainstalowanego megawata w porównaniu z klasycznymi elektrowniami. Źródłem oszczędności są:

• brak gigantycznych budynków i skomplikowanej infrastruktury naziemnej,
• wykorzystanie standardowego sprzętu z branży naftowej i gazowej,
• mała, powtarzalna skala – jeden moduł, zamiast całej wielkiej siłowni.

Firma chwali się, że jedną jednostkę da się zbudować w pół roku, a nie przez dekadę. Na razie to deklaracje, ale już przyciągnęły kapitał. Startup zebrał około 80 milionów dolarów finansowania od inwestorów, którzy liczą na nową falę tańszej energii stabilnej.

Rynek: fabryki, serwerownie, odległe instalacje

Mały reaktor pod ziemią nie zastąpi ogromnej elektrowni zasilającej całe metropolie. Ma za to działać jak własne, niezależne źródło prądu dla dużych pojedynczych odbiorców. W pierwszej kolejności Deep Fission celuje w:

• zakłady przemysłowe położone z dala od silnych sieci przesyłowych,
• centra danych, które potrzebują nieprzerwanej, stabilnej energii,
• potencjalnie bazy wojskowe czy duże obiekty infrastrukturalne.

Dla operatora takiej instalacji atutem jest brak dużej zabudowy na powierzchni. Zajęty teren jest minimalny, nie ma chłodni kominowych ani ogromnych hal. Wiele osób może nawet nie zdawać sobie sprawy, że w pobliżu działa reaktor, bo większość infrastruktury pozostaje pod ziemią.

Bezpieczeństwo: mniej elementów, które mogą zawieść

Twórcy konceptu mocno akcentują kwestie bezpieczeństwa. Głębokość, woda i skała mają tworzyć wielowątkowy system ochronny. Gdyby doszło do szybkiego wyłączenia reaktora, obieg wody nad rdzeniem ma zapewnić chłodzenie bez udziału energii elektrycznej. Ryzyko związane z utratą zasilania systemów awaryjnych – jedną z głównych przyczyn historycznych katastrof – ma być więc dużo mniejsze.

Wąski, pionowy szyb ma być mniej podatny na skutki ewentualnych wstrząsów sejsmicznych niż rozległy kompleks budynków na powierzchni.

Jednocześnie trzeba uczciwie przyznać, że ten typ reaktora w praktyce jeszcze nie działa. Regulacje, procedury awaryjne i długoterminowe zarządzanie zużytym paliwem dopiero się kształtują. Amerykański regulator będzie musiał odpowiedzieć na szereg pytań, zanim zgodzi się na szersze wdrożenie takiej technologii.

Połączenie dwóch światów: atom i wiercenia naftowe

Najciekawszy element całej koncepcji to zbliżenie dwóch branż, które dotąd rzadko się przecinały: energetyki jądrowej i przemysłu wydobywczego. Deep Fission korzysta z technologii, które od dekad rozwijały firmy naftowe – od sterowanych wierceń po podziemne logowanie geofizyczne.

Dla Polski i innych krajów, które mają doświadczenie w wierceniach, taka koncepcja może okazać się interesująca w perspektywie kolejnych dekad. Rurociągi, szybiki, logistyka materiałów – to wszystko są kompetencje dobrze znane chociażby z górnictwa czy sektora gazowego. W przyszłości mogą stać się fundamentem zupełnie nowej gałęzi energetyki rozproszonej.

Co ten projekt mówi o przyszłości energii

W tle całej historii stoi rosnące zapotrzebowanie na prąd, zwłaszcza przez infrastrukturę cyfrową i rozwój AI. Centra danych wyrastają jak grzyby po deszczu, a wymagają ogromnych ilości stabilnej energii. Małe, modułowe reaktory – czy to podziemne, czy tradycyjne – są coraz częściej wskazywane jako sposób na zasilanie takich obiektów bez zwiększania emisji gazów cieplarnianych.

Jeśli eksperyment z Kansas się uda, może uruchomić falę podobnych instalacji w Stanach Zjednoczonych i poza nimi. Jeśli się nie powiedzie, i tak dostarczy ważnych danych na temat tego, gdzie leży granica między śmiałą innowacją a technologiczną fantazją. W obu przypadkach polscy czytelnicy i decydenci energetyczni będą przyglądać się temu projektowi z dużą uwagą, bo pokazuje zupełnie inne myślenie o atomie niż to, do którego przyzwyczaiły nas wielkie betonowe elektrownie z XX wieku.