{"id":2907,"date":"2026-03-30T11:01:28","date_gmt":"2026-03-30T11:01:28","guid":{"rendered":"https:\/\/gwits.pl\/?p=2907"},"modified":"2026-09-07T11:35:13","modified_gmt":"2026-09-07T11:35:13","slug":"1065545gwits20260306","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/gwits.pl\/en\/1065545gwits20260306\/","title":{"rendered":"Reaktor w\u0119druj\u0105cej fali TWR \/ Traveling wave reactor TWR"},"content":{"rendered":"\n
\n\n\n\n

Wojciech Kramarek \"ORCID<\/a> 1*<\/sup><\/em><\/p>\n\n\n\n

Afiliacja<\/summary>\n

1<\/sup> Pa\u0144stwowa Akademia Nauk Stosowanych im. Ignacego Mo\u015bcickiego w Ciechanowie
* Kontakt \/ Correspondence: wojciech.kramarek@gmail.com<\/a><\/p>\n<\/details>\n\n\n\n


DOI: 10.65545\/GWITS.2026.03.06<\/strong>, GWiTS 3\/2026, marzec 2026<\/p>\n\n\n\n

Pobierz PDF<\/a> (Open Access)<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

Streszczenie:<\/strong>
\nKoncepcja reaktora w\u0119druj\u0105cej fali (traveling wave reactor, TWR) daje nadziej\u0119 na prze\u0142om w d\u0105\u017ceniu do bezpiecznej, niskoemisyjnej energetyki sprzyjaj\u0105cej zr\u00f3wnowa\u017conemu rozwojowi, wspieraj\u0105cej przeciwdzia\u0142anie zmianom klimatycznym oraz redukcj\u0119 ub\u00f3stwa energetycznego. Technologia TWR rozwi\u0105zuje kluczowe problemy obecnej energetyki j\u0105drowej: pozwala na \u201ewypalanie\u201d niebezpiecznych odpad\u00f3w radioaktywnych i drastycznie ogranicza ryzyko proliferacji broni. TWR mo\u017ce pracowa\u0107 bez wymiany wk\u0142adu przez 40\u201360 lat. Pasywne systemy bezpiecze\u0144stwa minimalizuj\u0105 ryzyko awarii, a magazynowanie ciep\u0142a w stopionej soli umo\u017cliwia bezproblemow\u0105 integracj\u0119 elektrowni z OZE.\n<\/p>\n\n\n\n

S\u0142owa kluczowe:<\/strong> TWR, reaktor w\u0119druj\u0105cej fali, wypalanie odpad\u00f3w radioaktywnych<\/em><\/p>\n\n\n\n

Abstract:
<\/strong>\nThe traveling wave reactor (TWR) concept offers hope for a breakthrough in the pursuit of safe, low-emission energy that fosters sustainable development, supports climate change mitigation, and reduces energy poverty. TWR technology solves key challenges facing current nuclear power: it allows for the “burnout” of hazardous radioactive waste and drastically reduces the risk of weapons proliferation. TWRs can operate without replacement for 40\u201360 years. Passive safety systems minimize the risk of failure, and molten salt heat storage enables seamless integration of the power plant with renewable energy sources.\n<\/p>\n\n\n\n

Keywords:<\/strong> TWR, traveling wave reactor, radioactive waste burnout<\/em><\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

1. Wprowadzenie <\/h3>\n\n\n\n

Pod koniec XX wieku Bill Gates wraz z grup\u0105 podobnie my\u015bl\u0105cych ludzi troszcz\u0105cych si\u0119 o rozw\u00f3j ludzko\u015bci, opracowali program ukierunkowany na rozw\u00f3j energetyki. Ustalono, \u017ce nale\u017cy podj\u0105\u0107 dzia\u0142ania, aby przeciwdzia\u0142a\u0107 narastaj\u0105cym zmianom klimatycznym wynikaj\u0105cym ze spalania paliw kopalnych. Stwierdzono, \u017ce rosn\u0105ce gwa\u0142townie zapotrzebowanie na energi\u0119 elektryczn\u0105 powinno by\u0107 zrealizowane przez rozw\u00f3j zaawansowanej energetyki j\u0105drowej. Za\u0142o\u017cono, \u017ce rozw\u00f3j energetyki j\u0105drowej doprowadzi do spadku cen energii elektrycznej przyczyniaj\u0105c si\u0119 do wydobycia miliard\u00f3w ludzi z ub\u00f3stwa. <\/p>\n\n\n\n

Opracowane cele zak\u0142ada\u0142y: zwi\u0119kszenie bezpiecze\u0144stwa pracy reaktor\u00f3w, zmniejszenie ilo\u015bci odpad\u00f3w radioaktywnych oraz dostosowanie produkcji energii elektrycznej do aktualnych potrzeb sieci. Ponadto zapewnienie niezale\u017cno\u015bci energetycznej, zr\u00f3wnowa\u017cony rozw\u00f3j \u015brodowiskowy oraz post\u0119p medyczny w medycynie nuklearnej.<\/p>\n\n\n\n

Opracowane rozwi\u0105zanie maj\u0105 wprowadza\u0107 ulepszenia w jak najwi\u0119kszej liczbie obszar\u00f3w dzia\u0142alno\u015bci j\u0105drowej: dotycz\u0105cych bezpiecze\u0144stwa, odpad\u00f3w, wydajno\u015bci, ekonomii, odporno\u015bci na rozprzestrzenianie broni, redukcji ryzyka terrorystycznego oraz og\u00f3lnej akceptacji spo\u0142ecznej. Produktem odpadowym, bardzo niebezpiecznym, przy pracy
konwencjonalnych zawodowych reaktor\u00f3w jest pluton i jego izotopy. S\u0142u\u017cy on nie tylko do produkcji broni nuklearnej, ale jest r\u00f3wnie\u017c radioaktywnym odpadem trwaj\u0105cym dziesi\u0105tki tysi\u0119cy lat. Pojawienie si\u0119 kilkana\u015bcie lat temu reaktor\u00f3w powielaj\u0105cych stworzy\u0142o szans\u0119 na \u201ewypalanie\u201d odpad\u00f3w radioaktywnych. Ten proces m\u00f3g\u0142by pom\u00f3c w zmniejszeniu ilo\u015bci odpad\u00f3w z elektrowni j\u0105drowych i zmniejszenia zagro\u017ce\u0144 proliferacj\u0105. Wi\u0119kszo\u015b\u0107 plutonu z reaktor\u00f3w jest cz\u0119\u015bci\u0105 odpad\u00f3w radioaktywnych, g\u0142\u00f3wnie w formie proszku dwutlenku plutonu. Ta forma przechowywania czyni ten sk\u0142adnik podatnym na kradzie\u017ce i potencjalne wykorzystanie przy produkcji nielegalnej, terrorystycznej broni.<\/p>\n\n\n\n

2. Traveling wave reactor TWR <\/h3>\n\n\n\n

Mo\u017cliwo\u015b\u0107 wykorzystania odpad\u00f3w radioaktywnych do produkcji energii elektrycznej oraz zmniejszenie ich ilo\u015bci na sk\u0142adowiskach by\u0142y istotnymi powodami rozpocz\u0119cia poszukiwa\u0144 nowych typ\u00f3w reaktor\u00f3w. Dzi\u0119ki rozwojowi wiedzy dotycz\u0105cej energetyki j\u0105drowej, nowym mo\u017cliwo\u015bciom obliczeniowym oraz nowym materia\u0142om b\u0119d\u0105 powstawa\u0142y rozwi\u0105zania, kt\u00f3re by\u0142y niewyobra\u017calne jeszcze kilkadziesi\u0105t lat temu. <\/p>\n\n\n\n

Wybranym modelem docelowym zosta\u0142 tzw. reaktor z w\u0119druj\u0105c\u0105 bie\u017c\u0105c\u0105 (ang. traveling wave reactor, TWR), kt\u00f3rego koncepcja (niezrealizowana) znana jest od wielu lat. Podstawow\u0105 cech\u0105 proponowanego reaktora, zbli\u017conego w dzia\u0142aniu do reaktora powielaj\u0105cego, jest jego zdolno\u015b\u0107 do przekszta\u0142cania materia\u0142u rozrodczego w u\u017cyteczne paliwo j\u0105drowe na bie\u017c\u0105co i na miejscu w obr\u0119bie reaktora. W reaktorze natychmiast zaczyna si\u0119 proces rozszczepienia wytworzonego materia\u0142u j\u0105drowego (plutonu), wytwarzaj\u0105c energi\u0119 i produkty rozpadu, bez konieczno\u015bci wyjmowania paliwa z reaktora i jego przetwarzania. <\/p>\n\n\n\n

TWR r\u00f3\u017cni si\u0119 od innych typ\u00f3w reaktor\u00f3w tym, \u017ce pracuje z wysok\u0105 efektywno\u015bci\u0105 energetyczn\u0105, bez konieczno\u015bci wzbogacania u\u017cywanego paliwa, ani przeprowadzania jakiegokolwiek przetwarzania. Paliwem b\u0119dzie uran naturalny, uran zubo\u017cony, tor lub wypalone paliwo z reaktor\u00f3w lekkowodnych. <\/p>\n\n\n\n

Powstaj\u0105c\u0105 koncepcj\u0119 TWR oparto na kilku za\u0142o\u017ceniach: <\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Musi by\u0107 reaktorem powielaj\u0105cym. <\/li>\n\n\n\n
  2. Do procesu rozpadu paliwa i jego rozrodu wykorzystane zostan\u0105 neutrony szybkie. <\/li>\n\n\n\n
  3. Ch\u0142odzenie reaktora w oparciu o ch\u0142odziwo metaliczne.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    3. Zasada dzia\u0142ania reaktora TWR <\/h3>\n\n\n\n

    Podstawow\u0105, wyr\u00f3\u017cniaj\u0105c\u0105 cech\u0105 reaktora TWR jest zdolno\u015b\u0107 do przetworzenia \u017cyznego materia\u0142u w u\u017cyteczne, rozszczepialne paliwo j\u0105drowe na miejscu, bezpo\u015brednio w reaktorze. W reaktorze nast\u0119puje natychmiast proces rozpadu wytworzonego materia\u0142u rozszczepialnego. <\/p>\n\n\n\n

    TWR r\u00f3\u017cni si\u0119 od innych typ\u00f3w reaktor\u00f3w tym, \u017ce pracuje z du\u017c\u0105 sprawno\u015bci\u0105 energetyczn\u0105, bez potrzeby wzbogacania paliwa, ani prowadzenia procesu jego przetwarzania na zewn\u0105trz reaktora. Paliwem mo\u017ce by\u0107 naturalny uran, zubo\u017cony uran, tor albo wypalone paliwo z reaktor\u00f3w lekkowodnych.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Rys. 1. G\u0142\u00f3wne zespo\u0142y reaktora w\u0119druj\u0105cej fali [1]
    Fig. 1. Main components of a traveling wave reactor [1]<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Konstrukcyjnie reaktor TWR jest zbli\u017cony do konwencjonalnego reaktora powielaj\u0105cego na szybkich neutronach, ch\u0142odzonego sodem (rys. 1). W obiegu ch\u0142odzenia TWR przewidziano trzy p\u0119tle: podstawowa p\u0119tla ch\u0142odz\u0105ca reaktor, po\u015brednia p\u0119tla, zabezpieczaj\u0105ca przed wyciekami sodu radioaktywnego oraz trzecia p\u0119tla ch\u0142odzenia, wodna, w kt\u00f3rej powstaje para kierowana na turbiny. P\u0119tla po\u015brednia jest barier\u0105 izoluj\u0105c\u0105 obieg radioaktywny sodu od obiegu parowego. <\/p>\n\n\n\n

    TWR jest reaktorem typu basenowego, w kt\u00f3rym podstawowe elementy systemu reaktora (rdze\u0144 reaktora, pompy elektromagnetyczne, wymienniki ciep\u0142a) s\u0105 umieszczone w du\u017cym zbiorniku p\u0142ynnego sodu pod niskim ci\u015bnieniem. Korpus reaktora jest chroniony zewn\u0119trzn\u0105 obudow\u0105 bezpiecze\u0144stwa. <\/p>\n\n\n\n

    Za\u0142o\u017cono, \u017ce TWR b\u0119dzie u\u017cywa\u0142 technologii typowych dla powielaj\u0105cych reaktor\u00f3w z kilkoma wyj\u0105tkami. Pr\u0119ty paliwowe zosta\u0142y zaprojektowane tak, aby umo\u017cliwi\u0107 wentylacj\u0119 powstaj\u0105cych w nich gaz\u00f3w w czasie pracy, do pierwszego ch\u0142odz\u0105cego obiegu sodu. W klasycznych rozwi\u0105zaniach pr\u0119ty paliwowe s\u0105 zamkni\u0119te szczelnie. Wentylacja pozwoli na g\u0142\u0119bokie wypalenie paliwa umo\u017cliwiaj\u0105c 40 lat pracy. W TWR b\u0119d\u0105 stosowane kana\u0142y paliwowe innego typu ni\u017c w dotychczas u\u017cywanych reaktorach, ich geometria b\u0119dzie inna. Materia\u0142y stosowane do budowy rdzenia reaktora s\u0105 specjalnie opracowanymi stopami stali poprawiaj\u0105cymi reaktywno\u015b\u0107.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Rys. 2. Rdze\u0144 reaktora TWR (wymiary dla obliczeniowej mocy nominalnej 1000 MW) oraz pr\u0119t paliwowy [2]
    Fig. 2. TWR reactor core (dimensions for a rated power of 1000 MW) and fuel rod [2]<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    W reaktorze TWR w rdzeniu paliwowym znajduje si\u0119 niewielka ilo\u015b\u0107 pr\u0119t\u00f3w z paliwa rozszczepialnego U235 (rys. 2). Doko\u0142a nich s\u0105 umieszczone pr\u0119ty zawieraj\u0105ce nierozszczepialny U238. Po uruchomieniu reaktora reakcja rozszczepiania rozpoczyna si\u0119 najpierw w pr\u0119tach z U235. R\u00f3wnocze\u015bnie w przyleg\u0142ych do nich pr\u0119tach z uranem U238 nast\u0119puje przemiana materia\u0142u rozrodczego w Pu239, czyli wspania\u0142e paliwo j\u0105drowe. Pluton nast\u0119pnie podlega rozpadowi generuj\u0105c nowe neutrony oraz wydzielaj\u0105c ciep\u0142o. Powoduje te\u017c przemian\u0119 U-238 w kolejnych pr\u0119tach paliwowych w rozszczepialny U235 lub pluton. Pr\u0119dko\u015b\u0107 rozszczepienia i jego intensywno\u015b\u0107 b\u0119dzie regulowana, podobnie jak w istniej\u0105cych klasycznych reaktorach, przez zmian\u0119 po\u0142o\u017cenia w rdzeniu pr\u0119t\u00f3w regulacyjnych.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Rys. 3. Ideowa zasada pracy reaktora TWR: paliwo (zubo\u017cony uran) w hexagonalnych kana\u0142ach paliwowych, kolor zielony reprezentuje nieu\u017cyte paliwo, czarny zu\u017cyte paliwo, pomara\u0144czowy fal\u0119 rozpadu. Na podstawie [3]
    Fig. 3. The ideological principle of operation of the TWR reactor: fuel (depleted uranium) inside the hexagonal pillars, green represents unused fuel, black spent fuel, orange fission wave. Based on [3]<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    W reaktorze nast\u0119puje powolne przesuwanie strefy rozszczepienia paliwa w rdzeniu (rys. 3). Ta w\u0119druj\u0105ca fala, do kt\u00f3rej odnosi si\u0119 nazwa reaktora, \u201eprzemieszcza si\u0119\u201d przez rdze\u0144 reaktora w kierunku promieniowym z pr\u0119dko\u015bci\u0105 zaledwie jednego centymetra na rok. Fala rozszczepienia w\u0119druje przez rdze\u0144 tworz\u0105c paliwo na bie\u017c\u0105co. TWR nie wymaga wyjmowania paliwa z rdzenia reaktora i przekszta\u0142cania go w nowe paliwo. Wypalenie pr\u0119t\u00f3w najbli\u017cej rdzenia reaktora spowoduje, \u017ce urz\u0105dzenie steruj\u0105ce umieszczone obok rdzenia reaktora przesunie je w najdalszy koniec palety z pr\u0119tami, wstawiaj\u0105c na ich miejsce pr\u0119ty, w kt\u00f3rych zacz\u0119\u0142a zachodzi\u0107 reakcja (tzw. handling machine \u2013 rys. 4). Zbiornik reaktora w tym czasie pozostaje zamkni\u0119ty, bez przerwania pracy reaktora. <\/p>\n\n\n\n

    Przy pracy TWR powstaje nowe paliwo oraz materia\u0142y odpadowe (np. zubo\u017cony uran). Stan taki pozwala na d\u0142ugotrwa\u0142\u0105, samowystarczaln\u0105 prac\u0119 reaktora przez dziesi\u0119ciolecia, eliminuj\u0105c potrzeb\u0119 cz\u0119stego uzupe\u0142niania paliwa i utylizacji odpad\u00f3w. Reaktor nie wymaga wymiany pr\u0119t\u00f3w, dop\u00f3ki we wszystkich nie wypali si\u0119 paliwo, co powinno trwa\u0107 wed\u0142ug oblicze\u0144, w zale\u017cno\u015bci od wielko\u015bci reaktora i ilo\u015bci pr\u0119t\u00f3w, od 40 do 60 lat. TWR potencjalnie mo\u017ce zu\u017cywa\u0107 odpady radioaktywne z innych reaktor\u00f3w lub zubo\u017cony uran, co zmniejsza ryzyko proliferacji broni atomowej. <\/p>\n\n\n\n

    G\u0142\u00f3wnym problemem przy projektowaniu reaktora TWR jest dob\u00f3r materia\u0142\u00f3w na zbiornik reaktora, rury z ch\u0142odziwem oraz na os\u0142ony pr\u0119t\u00f3w paliwowych. Dost\u0119pne stopy metali nie s\u0105 w stanie pracowa\u0107 przez kilkadziesi\u0105t lat w \u015brodowisku silnego promieniowania panuj\u0105cego w reaktorze z w\u0119druj\u0105c\u0105 fal\u0105.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Rys. 4. Schemat dzia\u0142ania TWR [4]
    Fig. 4. TWR operation diagram [4]<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    4. Bezpiecze\u0144stwo pracy projektowanego reaktora<\/h3>\n\n\n\n

    W projektowanym reaktorze TWR przewidziano kilka poziom\u00f3w ochrony zapewniaj\u0105cych wielop\u0142aszczyznowe bezpiecze\u0144stwo pracy reaktora. Reaktor TWR b\u0119dzie wyposa\u017cony w system kontroli reaktywno\u015bci oraz wielokrotnie redundantny, automatyczny system wy\u0142\u0105czania awaryjnego. Gdyby reaktor nie zosta\u0142 wy\u0142\u0105czony ani przez pr\u0119ty regulacyjne, ani przez pr\u0119ty awaryjne, rdze\u0144 reaktora TWR powinien si\u0119 ustabilizowa\u0107 na poziomie mocy bliskiej zeru. Po wy\u0142\u0105czeniu awaryjnym reaktor TWR ma uk\u0142ad stosunkowo prostego odprowadzanie ciep\u0142a z paliwa. Reaktor TWR b\u0119dzie wykorzystywa\u0142 do odprowadzania ciep\u0142a du\u017cy zbiornik niskoci\u015bnieniowego ch\u0142odziwa sodowego. Niskie ci\u015bnienie, wysoka temperatura wrzenia ch\u0142odziwa sodowego oraz redundantne zbiorniki podziemne zdecydowanie zmniejszaj\u0105 ryzyko awarii zwi\u0105zanej z utrat\u0105 ch\u0142odziwa. Umieszczenie reaktora poni\u017cej poziomu gruntu zwi\u0119kszy bezpiecze\u0144stwo dzia\u0142ania. <\/p>\n\n\n\n

    Przewidziano tak\u017ce zestaw czterech oddzielnych bezpo\u015brednich, pomocniczych uk\u0142ad\u00f3w ch\u0142odzenia reaktora tzwn. DRACS (direct reactor auxiliary cooling systems). Ka\u017cdy DRACS sk\u0142ada si\u0119 z prostej p\u0119tli ch\u0142odziwa z naturaln\u0105 cyrkulacj\u0105, w kt\u00f3rej jeden wymiennik ciep\u0142a odprowadza ciep\u0142o z pierwotnego ch\u0142odziwa, a drugi wymiennik ciep\u0142a odprowadza to ciep\u0142o do atmosfery. Ka\u017cde dwie p\u0119tle DRACS z czterech wystarczaj\u0105 do usuni\u0119cia ca\u0142ego ciep\u0142a rozpadu. <\/p>\n\n\n\n

    Reaktor transferuje wytworzone ciep\u0142o do stopionej soli, kt\u00f3ra mo\u017ce by\u0107 magazynowana w zbiornikach. Nagromadzona energia w soli ma zosta\u0107 wykorzystana do wytworzenia pary zasilaj\u0105cej turbiny. Technologia magazynowania mo\u017ce zwi\u0119kszy\u0107 (w razie potrzeby) moc wyj\u015bciow\u0105 systemu. Mo\u017cliwo\u015b\u0107 magazynowania energii pozwala elektrowni na bezproblemow\u0105 integracj\u0119 z odnawialnymi \u017ar\u00f3d\u0142ami energii. <\/p>\n\n\n\n

    W projekcie przyj\u0119to rozdzielenie wyspy energetycznej od bloku j\u0105drowego. Gwarantuje to pe\u0142ne oddzielenie zintegrowanych system\u00f3w magazynowania energii i produkcji energii od cz\u0119\u015bci j\u0105drowej elektrowni. Rozdzielenie pozwala zespo\u0142om eksploatacyjnym na obs\u0142ug\u0119 istotnych zespo\u0142\u00f3w elektrowni, takich jak turbiny parowe, generatory i zbiorniki soli, poza stref\u0105 kontroli j\u0105drowej. Jest to bezpieczniejsze rozwi\u0105zanie ni\u017c uk\u0142ad po\u0142\u0105czony i obni\u017cy koszty budowy i eksploatacji.<\/p>\n\n\n\n

    5. Podsumowanie<\/h3>\n\n\n\n

    Idea reaktor\u00f3w TWR ma wprowadzi\u0107 liczne ulepszenia w wielu obszarach. Z punktu widzenia bezpiecze\u0144stwa i zr\u00f3wnowa\u017conego rozwoju technologia TWR przedstawia nast\u0119puj\u0105ce zalety wzgl\u0119dem konwencjonalnej energetyki j\u0105drowej:<\/p>\n\n\n\n