Wysokotemperaturowy reaktor jądrowy chłodzony gazem HTGR-POLA, opracowany przez naukowców z Narodowego Centrum Badań Jądrowych, może odegrać istotną rolę w dekarbonizacji energochłonnych gałęzi przemysłu wymagających dostępu do pary i ciepła o bardzo wysokiej temperaturze. Zakończony projekt podstawowy oraz zaawansowane analizy bezpieczeństwa reaktora badawczo-demonstracyjnego zostały właśnie zaprezentowane na łamach prestiżowego czasopisma Amerykańskiego Towarzystwa Nukleonicznego „Nuclear Technology”, potwierdzając dojrzałość i międzynarodowy potencjał polskiej technologii reaktorów IV Generacji.

Dla przeprowadzenia skutecznej transformacji energetycznej w Polsce niezbędne jest połączenie źródeł odnawialnych i energetyki jądrowej. Dotyczy to jednak nie tylko produkcji energii elektrycznej, lecz także dekarbonizacji przemysłu. Dla wielu gałęzi jest to skomplikowane zagadnienie, głównie ze względu na zapotrzebowanie na ciepło wysokotemperaturowe. Rozwiązaniem mogą być reaktory wysokotemperaturowe chłodzone gazem (HTGR), które umożliwiają produkcję pary o temperaturze powyżej 500°C. 

Choć technologia ta jest znana już od ponad 50 lat, jej potencjał nie został nigdy w pełni wykorzystany. Dopiero postępujące zmiany klimatu i konieczność odejścia od paliw kopalnych na nowo rozbudziły zainteresowanie tego typu reaktorami. Reaktory HTGR stały się obecnie jednymi z najbardziej obiecujących spośród tzw. IV Generacji reaktorów jądrowych. Mimo ograniczonych doświadczeń Polski w opracowywaniu technologii jądrowych, które opierały się dotychczas na małych reaktorach badawczych, obecna sytuacja stanowi okazję na dołączenie do światowej czołówki producentów technologii reaktorów jądrowych. Projektem który daje taką szansę jest opracowany w Narodowym Centrum Badań Jądrowych reaktor HTGR-POLA (POLski Atomowy). 

NCBJ uczestniczy w projektach dotyczących implementacji technologii reaktorów HTGR od niemal 15 lat. Przedsięwzięcia takie jak HTR-PL, GEMINI+, czy GoHTR pozwoliły nie tylko na zdobycie doświadczenia w projektowaniu tego typu reaktorów, lecz także dały możliwość przeprowadzenia analiz rynku oraz stworzenia instrumentów prawnych, organizacyjnych i technicznych do ich wdrożenia na rynek. Wszystkie te działania pozwoliły w kolejnym kroku na zaprojektowanie od podstaw wysokotemperaturowego reaktora HTGR-POLA. Kluczową rolę odegrała ustanowiona w 2019 roku współpraca z Japońską Agencją Energii Atomowej JAEA. Działający od 1998 roku w Japonii reaktor badawczy HTTR (High Temperature Engineering Test Reactor) stał się ważnym źródłem wiedzy, którą specjaliści z NCBJ zdobyli dzięki zaangażowaniu obu stron, zyskując 50% udziału we własności intelektualnej do projektu podstawowego. 

Projekt reaktora HTGR-POLA pozwolił uwzględnić najnowsze rozwiązania technologiczne, w porównaniu do HTTR, który został opracowany ponad 30 lat temu. Mimo, iż oba są reaktorami badawczymi i stanowią demonstrator technologii, istnieją między nimi zasadnicze różnice, które wpłynęły na rozwiązania wykorzystane w przypadku HTGR-POLA. Zostały one przedstawione w najnowszym autorskim opracowaniu naukowym liderów projektu z obu stron: prof. Mariusza Dąbrowskiego i dr Hirofumi Ohashi w czasopiśmie Amerykańskiego Towarzystwa Nukleonicznego „Nuclear Technology”. Wynika z niego, iż pierwszą istotną różnicę stanowi wymiennik ciepła – w japońskim reaktorze ciepło wyprodukowane w reaktorze jest oddawane do atmosfery, chociaż w najbliższej przyszłości posłuży do testowania możliwości bezemisyjnej produkcji wodoru. W projekcie HTGR-POLA pojawi się generator pary o temperaturze nawet ponad 550°C, która posłuży do zastosowań przemysłowych. Znaczne różnice występują także w projekcie bloków paliwowych. Zamiast kanałów paliwowych zintegrowanych z systemem chłodzenia, polski projekt zakłada oddzielenie kanałów, w których znajdzie się paliwo od kanałów chłodzących rdzeń reaktora przez które przepływa gazowy hel. Dążenie do zwiększenia bezpieczeństwa poprzez zastosowanie układów pasywnych spowodowało również różnice w budowie samego rdzenia. W przypadku HTGR-POLA rdzeń ma znacznie większy stosunek wysokości do średnicy (około 2,17, w porównaniu do 1,26 dla HTTR). Takie rozwiązanie pozwoli na przeskalowanie projektu rdzenia z reaktora badawczego o mocy cieplnej 30 MWt do reaktora komercyjnego o mocy 180 MWt, przy zachowaniu wymogów  bezpieczeństwa. Będzie to również możliwe dzięki zmniejszeniu aktywnego obszaru rdzenia i umieszczeniu w nim dodatkowej warstwy reflektora neutronów. Dzięki temu w wersji komercyjnej o wyższej mocy średnica rdzenia pozostanie taka sama, a zwiększy się jedynie jego wysokość poprzez dodanie kolejnych warstw bloków paliwowych. Takie rozwiązanie dodatkowo ułatwi transport oraz wyprodukowanie elementów reaktora. 

Polski reaktor ma w trybie ciągłym wytwarzać energię elektryczną i ciepło aplikacyjne. Dlatego bardzo ważną część projektu stanowi Instalacja Konwersji Energii, czyli tzw. wyspa konwencjonalna. Należą do niej wytwornica pary, turbina wytwarzająca energię elektryczną, jak również reboiler, który będzie odpowiedzialny za dostarczanie ciepła wysokotemperaturowego do placówki przemysłowej. Reaktor będzie też mógł dostarczać  ciepło komunalne do lokalnego odbiorcy. W projekcie HTGR-POLA cała wyspa konwencjonalna została opracowana przez naukowców z NCBJ oraz inżynierów z polskiej firmy Energoprojekt Katowice.

Choć głównym zastosowaniem reaktorów HTGR jest produkcja wysokotemperaturowego ciepła, trwają prace nad dostosowaniem ich także do innych celów. Należy do nich na przykład produkcja wodoru na drodze elektrolizy pary, reakcji metanu z parą, czy pyrolizy metanu. Takie prace są obecnie prowadzone przy japońskim reaktorze HTTR. Choć projekt podstawowy reaktora HTGR-POLA na obecnym etapie nie przewiduje połączenia go z instalacją do produkcji wodoru, wyraźne zainteresowanie podmiotów z branży wodorowej tą technologią skłania do uwzględnienia tego zastosowania podczas opracowywania projektu technicznego i wykonawczego. Podobne zainteresowanie możliwościami reaktorów HTGR widać ze strony przemysłu petrochemicznego oraz produkcji paliw syntetycznych. 

Według niektórych analiz, zastosowanie bezemisyjnych reaktorów wysokotemperaturowych w miejscu obecnych instalacji w przemyśle energochłonnym może zmniejszyć nakłady kapitału przy wymianie starzejących się urządzeń nawet o 35% oraz obniżyć koszty energii elektrycznej od 9 do 28%. Ta perspektywa czyni technologię HTGR bardzo atrakcyjną, a reaktor HTGR-POLA oraz jego przyszły wariant komercyjny rozwiązaniem dla dekarbonizacji przemysłu nie tylko w Polsce, ale też w Europie i na świecie.

Pełne opracowanie jest dostępne w publikacji: Dąbrowski, M. P., & Ohashi, H. (2026). Polish-Japanese Collaborative Design of the Research-Demo High-Temperature Gas-Cooled Reactor HTGR-POLA. Nuclear Technology, 1–10. https://doi.org/10.1080/00295450.2025.2562640.