ENERGETYKA JĄDROWA STAN OBECNY I PERSPEKTYWY ROZWOJU

Transkrypt

1 ENERGETYKA JĄDROWA STAN OBECNY I PERSPEKTYWY ROZWOJU Jerzy Niewodniczański Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie (profesor honorowy) 1

2 TROCHĘ FIZYKI NEUTRON POWOLNY U-235 lub Pu-239 KOLEJNE ROZSZCZEPIENIA 2

3 Reakcja rozszczepienia jest przejawem wyzwolenia energii wiązania nukleonów w jądrze Energia wiązania nukleonu w jądrze na jeden nukleon A 3

4 Rozszczepienie jednego jądra U-235 wyzwala energię równą 202.5MeV = x J, albo TJ/mol = TJ/kg źródło Energia wyzwolona natychmiast: wartości średnie [MeV] En. kinetyczna fragmentów rozszczepienia En. kinetyczna neutronów natychmiastowych 4.8 Energia natychmiastowych kwantów gamma 7.0 Energia z rozpadu fragmentów rozszczepienia: Energia cząstek beta 6.5 Energia anty-neutrin 8.8 Energia opóźnionych kwantów gamma 6.3 razem (+ energia uniesiona przez te neutrony natychmiastowe, które 4 są wychwytywane nie powodując rozszczepień = 8.8 MeV)

5 Rozszczepienie jądra uranu U-235 można więc przedstawić jako reakcję: n U X A1 + Y A2 + 2,5 n MeV Jak duża jest ta energia? Spalenie atomu węgla to reakcja C + O 2 = CO 2 a energia wyzwolona wynosi 4,5 ev Stosunek energii wyzwolonej przy rozszczepieniu jednego jądra uranu 235 do energii wyzwolonej przy spaleniu jednego atomu węgla wynosi 5 x 10 7 Albo - 1 kg of U-235 jest jako paliwo równoważny kg węgla 5

6 Rozszczepienie jąder na skutek absorpcji neutronów powolnych praktycznie zachodzi jedynie w przypadku dwóch izotopów: U-235 i Pu 239. Pierwszy występuje w naturalnym uranie z abundancją 0.7%, jego separacja z uranu naturalnego wymaga skomplikowanego i energochłonnego procesu wzbogacania. Drugi izotop rozszczepialny pluton może być wytwarzany przez naświetlanie U-238 strumieniem neutronów i następnie dwa kolejne rozpady beta izotopów U-239 i Np-239: 238 U + n = 239 U (β - ) 239 Np (β - ) 239 Pu 6

7 "On December 2, 1942, man achieved here the first selfsustaining chain reaction and thereby initiated the controlled release of nuclear energy." ( 2 grudnia 1942 roku człowiek osiągnął tu po raz pierwszy samopodtrzymującą się reakcję łańcuchową i w ten sposób zainicjował kontrolowane wyzwolenie energii jądrowej ) 7

8 Grzyb atomowy nad Nagasaki, 9 sierpnia 1945 roku 8

9 FAT MAN bomba plutonowa zrzucona na 9 Nagasaki

10 ATOMS FOR PEACE Mowa prezydenta Stanów Zjednoczonych Dwighta Eisenhowera w czasie Zgromadzenia Ogólnego Narodów Zjednoczonych w Nowym Jorku w dniu 8 grudnia 1953 roku 10

11 Pokojowe wykorzystanie reakcji rozszczepienia to energetyka jądrowa. Experts would be mobilized to apply atomic energy to the needs of agriculture, medicine and other peaceful activities... A special purpose would be to provide abundant electrical energy in the power-starved areas of the world (D.Eisenhower, 8 December 1953) Energetyka jądrowa da nam elektryczność zbyt tanią by ją mierzyć Nuclear energy will provide electricity too cheap to meter (L.L.Srauss, Chairman of the US Atomic Energy Commission, 1954) 11

12 CO TO JEST ELEKTROWNIA JĄDROWA? To elektrownia cieplna, gdzie woda podgrzewana jest nie przez ciepło wyzwalane w czasie spalania węgla lub węglowodorów, lecz przez ciepło wytwarzane w czasie zachodzenia kontrolowanej łańcuchowej reakcji rozszczepiania jąder. Inne elementy elektrowni, poza paleniskiem takie same, jak we wszystkich elektrowniach cieplnych 12

13 ELEKTROWNIA JĄDROWA - ZASADA DZIAŁANIA 6 wieża chłodnicza 13

14 Kontrola przebiegu łańcuchowej reakcji rozszczepienia jąder (w bombach taka kontrola nie jest potrzebna) jest możliwa dzięki istnieniu neutronów opóźnionych (w reaktorach termicznych - na neutronach powolnych - typowy czas życia neutronów natychmiastowych jest rzędu 10-4 s) związanych z rozpadem beta produktów rozszczepienia. Udział neutronów opóźnionych wynosi 0.65% dla U-235 i 0.21% dla Pu

15 Przec. czas poł. zaniku [s] Liczba neutronów opóźnionych U-233 U-235 Pu-239 Energia [MeV] x x x ,7x x x x x x x x x x x x x x10-4 2,7x Suma neutronów opóźnionych Suma wszystkich neutronów Udział neutronów

16 Początki energetyki jądrowej: 1949 k. Arco, Idaho, USA, rozpoczęcie budowy reaktora EBR I, uruchomionego w 1951 roku jako pierwsza instalacja jądrowa produkująca energię elektryczną (200 kwe), 1954 Obnińsk, ZSRR, pierwsza doświadczalna elektrownia jądrowa (o mocy 5 MWe) 1955 pierwsza łódź podwodna z napędem jądrowym (Nautilius, USA) 1956 Calder Hall, Wielka Brytania - pierwsza przemysłowa elektrownia jądrowa, reaktor GCGR, 50 MWe. 16

17 JAKA JEST OBECNIE POZYCJA ENERGETYKI JĄDROWEJ? 17

18 październik 2011: 433 bloki jądrowe eksploatowane w 31 krajach, całkowita moc MWe = ok. 15% mocy wszystkich elektrowni świata 65 bloków (62,6 GWe) w budowie 18

19 Reaktory energetyczne na świecie (październik 2011) kraj Liczba Moc MW(e) ARGENTYNA ARMENIA BELGIA BRAZYLIA BUŁGARIA KANADA CHINY + TAJWAN CZECHY FINLANDIA FRANCJA NIEMCY WĘGRY INDIE JAPONIA IRAN

20 Reaktory energetyczne na świecie - c.d. kraj Liczba Moc MW(e) KOREA MEKSYK HOLANDIA PAKISTAN RUMUNIA ROSJA AFRYKA PŁD SŁOWACJA SŁOWENIA HISZPANIA SZWECJA SZWAJCARIA W. BRYTANIA UKRAINA U S A SUMA

21 Reaktory eksploatowane wg typu (październik 2011) Typ liczba bloków Moc MW(e) BWR FBR GCR LWGR PHWR PWR Razem: BWR - Boiling Water Reactor LWGR Light Water Graphite Reactor FBR Fast Breeder Reactor GCR Gas Cooled Reactor PHWR - Pressurized Heavy Water Reactor PWR - Pressurized Water Reactor 21

22 Pressurised Water Reactor PWR Reaktor wodny ciśnieniowy zapas wody lub lodu Obieg wtórny Generator pary Obieg pierwotny Pompa obiegu pierwotnego z otoczenia do skraplacz Stabilizator ciśnienia 22

23 Elektrownia jądrowa Doel w Belgii 4 bloki PWR: 454, 454, 1066 i 1094 MWe 23

24 z do Boiling Water Reactor BWR Reaktor wodny wrzący zapas wody lub lodu skraplacz demineralizator o t o cz e n i a 24

25 Elektrownia jądrowa w Olkiluoto (Finlandia) bloki 1 i 2 wrzesień

26 26

27 EUROPA (17 paostw jądrowych): 186 bloków, moc MWe UNIA EUROPEJSKA (14 paostw jądrowych): 134 bloki, moc MWe 27

28 W budowie: Ignalino (Visaginas) 2 x 1500 MWe? IGNALINO 2 x likwidowane Okręg Królewiecki 2 x 1200 MWe? Rejon Grodna 2 x 1200 MWe? Chmielnicki 2 x 1000 MWe Mochowce 2 x 440 MWe Paks 2 x 1000 MWe? Bohunice 2 x 440 MWe? Temelin 28 2 x 1000 MWe?

29 RENESANS ENERGETYKI JĄDROWEJ? 29

30 REAKTORY PODŁĄCZONE DO SIECI W LATACH (DO 21MAJA) 30

31 ROZPOCZĘCIE BUDOWY NOWYCH REAKTORÓW W LATACH

32 REAKTORY JĄDROWE W BUDOWIE (październik 2011) KRAJ LICZBA BLOKÓW MOC [MW(e)] ARGENTYNA BRAZYLIA BUŁGARIA CHINY (z Taiwanem) FINLANDIA FRANCJA INDIE JAPONIA REP. KOREI PAKISTAN ROSJA SŁOWACJA UKRAINA USA ŁĄCZNIE

33 Reaktory jądrowe w budowie wg typu (październik 2011) Typ liczba bloków moc (Mwe) BWR FBR LWGR PHWR PWR Ogółem

34 w rozpoczęto budowę bloków: Ningde 1 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 18 lutego Hongyanhe 2 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 28 marca Nowoworonezh (2-1 (1085 MW(e), PWR, Rosja) 24 czerwca Shin-Wolsong 2 (960 MW(e), PWR, Pd. Korea) 23 września Leningrad 2-1 (1085 MW(e), PWR, Rosja) 25 października Shin-Kori 3 (1340 MW(e), PWR, Pd. Korea) 31 października Ningde 2 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 12 listopada Fuqing 1 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 21 listopada Yangjiang 1 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 16 grudnia Fangjiashan 1 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 26 grudnia -wyłączono z eksploatacji (nie było podłączeń do sieci): Bohunice V1-2 (408 MW(e) PWR-WWER, Słowacja) 31 grudnia 34

35 w 2009 roku - rozpoczęto budowę bloków: Hongyanhe 3 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 7 marca Sanmen 1 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 19 kwietnia Yangjiang 2 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 4 czerwca Fuqing 2 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 17 czerwca Novovoronezh 2-2 (1085 MW(e), PWR, Rosja) 12 lipca Fangjiashan 2 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 17 lipca Hongyanhe 4 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 15 sierpnia Rostow 3 (1011 MW(e), PWR, Rosja) 15 września Shin-Kori 4 (1340 MW(e), PWR, Pd. Korea) 15 września Haiyang 1 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 24 września Taishan 1 (1700 MW(e), PWR, Chiny) 18 listopada Sanmen 2 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 17 grudnia - wznowiono budowę: Mochovce 3 i 4 (2x405 MW(e), PWR, Słowacja) 11 czerwca 35

36 w 2009 roku (c.d.) - wyłączono z eksploatacji: Hamaoka 1 i 2 (515 i 806 MW(e), BWR, Japonia) 31 stycznia Ignalino 2 (1185 MW(e), RBMK, Litwa) 31 grudnia -podłączono do sieci: Tomari 3 (866 MW(e), PWR, Japonia) 20 marca Rajasthan 5 (202 MW(e), PHWR, Indie)- 22 grudnia 36

37 w 2010 roku - rozpoczęto budowę bloków: Ningde 3 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 8 stycznia Taishan 2 (1700 MW(e), PWR, Chiny) 15 kwietnia Leningrad 2-2 (1085 MW(e), PWR, Rosja) 15 kwietnia Changjiang 1 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 25 kwietnia Ohma (1325 MW(e), ABWR, Japonia) 7 maja Angra 3 (1245 MW(e), PWR, Brazylia) 1 czerwca Rostov 4 (1011 MW(e), PWR, Rosja) 16 czerwca Haiyang 2 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 21 czerwca Fangchenggang 1 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 30 lipca Ningde 4 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 29 września Yangjiang 3 (1000 MW(e), PWR, Chiny) - 15 listopada Changjiang 2 (610 MW(e), PWR, Chiny) 21 listopada Kakrapar 3 i 4 (2x 640 MW(e), PHWR, Indie) 22 listopada Fangchenggang 2 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 23 grudnia Fuqing 3 (1000 MW(e), PWR, Chiny) - 31 grudnia 37

38 w 2010 roku (c.d.) -wyłączono z eksploatacji: -Phenix (130 MW(e), FBR, Francja) 1 lutego - podłączono do sieci: -Rostov 2 (950 MW(e), PWR, Rosja) -18 marca -Rajasthan 6 (202 MW(e), PHWR, Indie) -28 marca -Lingao 3 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 15 lipca -Quinshan 2-3 (610 MW(e), PWR, Chiny) 1 sierpnia -Shin Kori 1 (960 MW(e), PWR, Pd.Korea) 4 sierpnia 38

39 w 2011 roku: - rozpoczęto budowę: - Chasnupp 3 (315 MW(e), PWR, Pakistan) 28 maja - Rajasthan 7 (630 MW(e), PHWR, Indie) 18 lipca - wyłączono z eksploatacji: -Fukushima Daiichi 1, 2, 3, 4 (439, 760, 760, 760 BWR, Japonia) 20 maja (oficjalna decyzja) - podłączono do sieci: -Kaiga 4 (202 MW(e), PHWR, Indie) - 19 stycznia -Chasnupp 2 (300 MW(e), PWR, Pakistan) 14 marca MW(e), - Lingao 4 (1000 MW(e), PWR, Chiny) 3 maja - CEFR - China Experimental Fast Reactor (20 MW(e), FBR, Chiny) 21 lipca - Bushehr 1 (915 MW(e), PWR-VVER, Iran) 3 września 39

40 Decyzje (czasem wstępne) o budowie kolejnych/nowych elektrowni jądrowych w krajach europejskich: Białoruś, Bułgaria, Czechy, Francja, Grecja, Litwa, Polska, Rosja, Rumunia, Słowacja, Słowenia, Szwecja, Ukraina, Węgry, Wielka Brytania oraz w krajach pozaeuropejskich: Afryka Pd., Arabia Saudyjska, Argentyna, Brazylia, Chiny, Egipt, Emiraty Arabskie, Indie, Iran, Izrael, Jordania, Korea Pd., Malezja, Maroko, Nigeria, Pakistan, Syria, Tunezja, Wietnam, USA 40

41 Ewolucja reaktorów energetycznych Generacja I Generacja II Generacja III Generacja III+ Generacja IV Wcześniejsze prototypy reaktorów Shippingport Dresden, Fermi I Magnox Komercyjne reaktory energetyczne LWR-PWR, BWR CANDU VVER/RBMK LWR zaawansowan e : ABWR System 80+ AP-600, EPR CANDU 7 Jak G III oraz zwiększone bezpieczeostwo (systemy posywne) i lepsze wskaźniki ekonomiczne zwiększone bezpieczeostwo mniej odpadów odpornośd proliferacyjna 41

42 TYPY REAKTORÓW OFEROWANYCH NA RYNKU - ABWR: reaktor z wodą wrzącą o mocy MWe; General Electric/Hitachi; - ABWR/Toshiba: reaktor z wodą wrzącą zaprojektowany z uwzględnieniem doświadczeo z eksploatowanych w Japonii reaktorów typu ABWR oraz projektu BWR 90+ rozwijanego przez Westinghouse (dawniej ABB Atom); - AES-2006: reaktor ciśnieniowy o mocy MWe, którego projekt wywodzi się z rosyjskiego reaktora VVER-91/99; - AP1000: reaktor ciśnieniowy o mocy 1100 MWe; Westinghouse; - APR-1400: reaktor ciśnieniowy o mocy 1450 MWe, południowokoreaoski koncern KHNP na bazie projektu System 80+ stworzonego przez Westinghouse; - APWR: reaktor ciśnieniowy o mocy MWe, Mitsubishi Heavy Industries; 42

43 TYPY REAKTORÓW OFEROWANYCH NA RYNKU c.d. - EPR: reaktor ciśnieniowy o mocy MWe, Areva; reaktory tego typu są budowane obecnie m. in. w Finlandii (Olkiluoto) i we Francji (Flamanvile); - ESBWR: reaktor z wodą wrzącą o mocy MWe, General Electric/Hitachi, projekt na bazie reaktora ABWR; - SWR-1000: reaktor z woda wrzącą o mocy MWe zaprojektowany przez Siemensa (obecnie Areva); - VVER-91/99: reaktor ciśnieniowy o mocy 1000 MWe zaprojektowany w Rosji na bazie popularnego reaktora VVER-1000; - CANDU-6: reaktor ciężkowodny o mocy 700 MWe stworzony przez AECL; istotną cechą reaktorów ciężkowodnych jest możliwośd tzw. przeładunku na mocy ; - ACR-1000: reaktor ciężkowodny o mocy 1200 MWe, ciężka woda tylko jako moderator, natomiast chłodziwem jest woda lekka. 43

44 Elektrownia jądrowa w Olkiluoto (Finlandia) 44

45 Reaktory oferowane obecnie na rynku, zdecydowanie różnią się od obecnie eksploatowanych. Nowością jest: standaryzacja elementów, umożliwiająca budowę reaktora i elektrowni u wytwórcy w warunkach fabrycznych i tylko ostateczny montaż na placu budowy, co zdecydowanie skraca czas inwestycji, uproszczenie konstrukcji, np. przez zmniejszenie liczby zaworów, pomp, sterowników itp., z maksymalnym ograniczeniem konieczności ręcznej ingerencji operatora, a także skrócenie rurociągów, pozwalające drastycznie zmniejszyć liczbę spawów, zwiększenie niezawodności elementów i obniżenie prawdopodobieństwa ich awarii, a więc i całego reaktora, poniżej poziomu 10-5 na rok, zapewnienie prawidłowej pracy reaktora na lat (lub dłużej), zapewnienie dyspozycyjności reaktora do wartości powyżej 90% (rzadkie i krótko trwające wymiany paliwa i konserwacje), wykorzystanie w przypadkach nadzwyczajnych procesów niezależnych od operatora, co pozwala na wykluczenie stopienia rdzenia reaktora lub wydłużenie przebiegu takiej awarii, umożliwiając tym samym skuteczną interwencję człowieka (w przypadku stopienia zbiornik na stopione paliwo), zamknięcie reaktora i najistotniejszych układów elektrowni (pierwszy obieg wody, wymienniki ciepła) w odpowiedniej obudowie 45 bezpieczeństwa

46 Nowe propozycje? Reaktory w starej technologii - małe, modułowe Reaktory rewolucyjnie nowe (Generacja IV) Kogeneracja 46

47 Reaktory typu SMR (Medium and Small), o mocy powyżej 25 MWe, które mogą być obecne na rynku w najbliższym czasie Nazwa Moc Typ Producent KLT-40S 35 MWe PWR OKBM, Rosja VK MWe PWR Atomenergoproekt, Rosja CAREM 27 MWe PWR CNEA & INVAP, Argentyna IRIS MWe PWR Westinghouse + międzynar. mpower 125 MWe PWR Babcock & Wilcox, USA SMART 100 MWe PWR KAERI, Południowa Korea NuScale 45 MWe PWR NuScale Power, USA HTR-PM 2x105 MWe HTR INET & Huaneng, Chiny PBMR 80 MWe HTR Eskom, Południowa Afryka GT-MHR 285 MWe HTR General Atomics (USA), Rosatom (Rosja) BREST 300 MWe LMR RDIPE, Rosja SVBR MWe LMR Rosatom/En+, Rosja FUJI 100 MWe MSR ITHMSO, Japonia-Rosja-USA Reaktory takie (SMR oraz mikroreaktory ) są interesujące z uwagi różne możliwości kogeneracji (w tym wykorzystania do odsalania wody morskiej), zaopatrywania w energię elektryczną miejsc odizolowanych (osiedla na dalekiej północy, instalacje wojskowe, centra przemysłowe) lub państw o niewielkich potrzebach energetycznych 47

48 MIKROREAKTORY np. produkcji Hyperion Power Generation, Inc. (HPG), USA Parametry modułu: moc 70MWth/25MWe, czas eksploatacji 8 10 lat, wymiary rdzenia 1.5 x 2.5 m, masa poniżej 50 ton (wymiary i masa pozwalają na transport dowolnymi środkami lokomocji), konstrukcja stal nierdzewna, chłodziwo PbBi, paliwo azotek uranu o wzbogaceniu <20% w koszulce stalowej, załadunek paliwa u producenta (rdzeń szczelny), sterowanie pasywne i aktywne 48

49 Плавучая атомная теплоэлектростанция малой мощности, АТЭС ММ Podstawowe parametry: Wypornośd ton Długośd 144,4m, Szerokośd 30 m Wysokośd 10 m, Zanurzenie 5,6 m Załoga 69 Reaktory 2 x (zmodyfikowane) KLT- 40S, łącznie 300MWth/70MWe ma być ukończona w 2011 roku 49

50 Reaktory generacji IV programu GIF IV. Generation IV International Forum (GIF) to zespół 13 państw i organizacji (Argentyna, Brazylia, Kanada, Chiny, Euratom, Francja, Japonia, Republika Korei, Federacja Rosyjska, Republika Południowej Afryki, Szwajcaria, Zjednoczone Królestwo i Stany Zjednoczone) pracujący nad reaktorami rewolucyjnie nowymi - nowej czwartej generacji. Do dalszych prac wytypowano 6 technologii: Gas-cooled-Fast Reactor (GFR) reaktor na neutrony prędkie chłodzony helem, z zamkniętym cyklem paliwowym; Very-High-Temperature Reactor (VHTR) reaktor moderowany grafitem i chłodzony helem, z otwartym (once-through) cyklem paliwowym; Super-Critical-Water-cooled Reactor (SCWR) reaktor chłodzony wodą o parametrach (ciśnienie i temperatura) powyżej punktu krytycznego; Sodium-cooled-Fast Reactor (SFR) reaktor na neutrony prędkie chłodzony sodem z zamkniętym cyklem paliwowym; Lead-cooled-Fast Reactor (LFR) reaktor na neutrony prędkie chłodzony eutektycznym stopem ołowiowo-bizmutowym z zamkniętym cyklem paliwowym; Molten Salt Reactor (MSR) reaktor na neutrony epitermalne z paliwem w postaci wolno cyrkulującej soli, z zamkniętym cyklem paliwowym

51 Reaktor prędki chłodzony ciekłym Sodem SFR Reaktor prędki chłodzony ciekłym metalem LFR Reaktor prędki chłodzony gazem GFR Reaktor bardzo wysoko temperaturowy (chłodzony helem) VHTR Reaktor chłodzony wodą o parametrach nadkrytycznych SCWR Reaktor chłodzony stopionymi solami MSR 51

52 Pierwsze reaktory Ewolucja reaktorów energetycznych Współczesne reaktory Zaawansowane reaktory Systemy przyszłości Generacja I Generacja II Generacja III Generacja IV 52

53 Kogeneracja? Ogrzewanie mieszkań - ciepło z reaktorów stosowane jest w systemach centralnego ogrzewania w Bułgarii, Chinach, Czechach, na Węgrzech, w Rumunii, na Słowacji, w Szwecji, Szwajcarii i na Ukrainie Odsalanie wody (obecnie czynnych 12 instalacji przemysłowych, doświadczenie ok. 140 reaktoro-lat; np. w 2010 uruchomiono w Indiach nową instalację MSF RO o wydajności 6300m 3 /d) Zastosowania przemysłowe przemysł naftowy (recykling/odzysk ropy i olejów, produkcja ropy z piasków roponośnych itp.), przemysł chemiczny - termochemiczna produkcja wodoru, produkcja gazu syntetycznego np. dla produkcji amoniaku i metanolu, produkcja ciężkiej wody i inne 53

54 FUKUSHIMA? 54

55 Japooskie elektrownie jądrowe po trzęsieniu ziemi 10 marca 2011 roku 55 55

56 Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant Unit 5 Unit 6 Unit 2 Unit 1 Unit 4 Unit 3 ource:

57 Raport IRSN, Francja, czerwiec 2011 DoE /NNSA = US Department of Energy/ National Nuclear Security Administration

58 Raport IRSN,Francja, czerwiec 2011 MEXT = Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Japonia

59 Reakcja świata: Organizacje międzynarodowe: np. - Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej aktywność (głównie koordynacyjna) Komitetu IACRNE (Inter-Agency Committee on Radiological and Nuclear Emergencies) oraz misje eksperckie, - Komisja Europejska - decyzja ENSREG (European Nuclear Safety Regulators Group) o próbach wytrzymałościowych ( stress-tests ) wszystkich europejskich reaktorów energetycznych, Decyzje narodowe, np.: - Wielka Brytania - 11 zaleceń Głównego Inspektora Obiektów Jądrowych (HM Chief Inspector of Nuclear Installations) zawartych w Raporcie Urzędu Dozoru Jądrowego (Office for Nuclear Regulation) Japanese earthquake and tsunami: Implications for the UK Nuclear Industry, z 18 maja 2011 roku, - Stany Zjednoczone 12 zaleceń Amerykańskiej Komisji Dozoru Jadrowego NRC (Nuclear Regulatory Commision) zawartych w Raporcie The near-term task force review of insights from the Fukushima Dai-ichi accident, z 12 lipca 2011 roku. Jedyne (poza Japonią) kraje zmieniające swoje programy jądrowe, to Niemcy zapowiedź odejścia od decyzji o przedłużaniu czasu eksploatacji istniejących elektrowni jądrowych, Włochy - wycofanie się z planów powrotu do programu energetyki jądrowej oraz Szwajcaria - zapowiedź przedłużenia moratorium na nowe elektrownie jądrowe (pomimo wyników referendum).

60 ZALETY CECHY NIEKORZYSTNE i ZAGROŻENIA ENERGETYKI JĄDROWEJ 60

61 ZALETY? BEZPIECZEŃSTWO ENERGETYCZNE (nieporównywalnie większe niż dla wszystkich innych opcji energetycznych) OCHRONA ŚRODOWISKA (technologia przyjazna środowisku = poza wypalonym paliwem i niewielką ilością innych odpadów promieniotwórczych oraz ciepłem odpadowym brak innego wpływu na środowisko, również - niewielkie wykorzystanie terenu) WZGLĘDY EKONOMICZNE (już przy założeniu 50 lat eksploatacji i bez uwzględnienia podatków emisyjnych najtańsza energia elektryczna, stabilna cena paliwa (cena uranu to 3-5% ceny energii elektrycznej) pozwala na przewidywalne rachunki ekonomiczne) LOGISTYKA ZARZĄDZANIA (np. elektrownia o mocy 1000 MWe zużywa 35 ton paliwa rocznie, w porównaniu z ton węgla kamiennego dziennie) 61

62 OECD electricity generating cost projections for year 2010 on - 10% discount rate, c/kwh* country nuclear coal coal with CCS gas CCGT onshore wind Belgium Czech R France Germany Hungary Japan Korea Netherlands Slovakia Switzerland USA China* Russia* EPRI (USA) */ For China and Russia: 2.5c is added to coal and 1.3c to gas as carbon emission cost to enable sensible comparison with other data in those fuel/technology categories, though within those countries coal and gas will in fact be cheaper than the Table above suggests. ( OECD/IEA NEA 2010) Eurelectric

63 63

64 64

65 LEC - Average lifetime levelised electricity generation cost I t - Investment expenditures in the year t M t - Operations and maintenance expenditures in the year t F t - Fuel expenditures in the year t E t - Electricity generation in the year t r Discount rate n - Life of the system 65

66 Divide the above figures by 10 to obtain the price in pence per kilowatt-hour "unit". UK energy costs for different generation technologies in pounds per megawatt hour (2010) Technology New nuclear Onshore wind Biomass Natural gas turbines with CO2 capture Cost range ( /MWh) Coal with CO2 capture Solar farms Offshore wind Natural gas turbine, no CO2 capture Tidal power

67 Energetyka jądrowa a nowe miejsca pracy: W czasie budowy elektrowni (5 lat) *, w czasie eksploatacji (40-60 lat) , w czasie likwidacji (5 10 lat) pełnoetatowych, w znacznej części wysokokwalifikowanych (i wysoko płatnych) stałych i pewnych miejsc pracy. Na każde 1000 MW(e) mocy w elektrowni jądrowej przypada co najmniej 500 stanowisk kwalifikowanej pracy, podczas gdy w elektrowni węglowej o tej samej mocy ok. 220, w wiatrowej ok. 90, w gazowej 60 (dane amerykańskie). */ Przy budowie EJ Olkiluoto zatrudnionych jest obecnie (prace budowlane) 3700 pracowników (3000 cudzoziemców). Z początkiem 2010 roku doszły zespoły instalatorów i jądrowców (ok. 500 osób). Wykwalifikowani pracownicy elektrowni przez swe wymagania kulturowe, edukacyjne itd. stwarzają warunki 67 dla tworzenia następnych miejsc pracy

68 CECHY NIEKORZYSTNE I ZAGROŻENIA? KOSZTY INWESTYCJI? bardzo wysokie, ale RADIACJA? mniejsza niż w przypadku elektrowni węglowej MOŻLIWOŚĆ AWARII? prawdopodobieństwo poniżej 10-5 na rok GENEROWANIE ODPADÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH trudniejszych w składowaniu niż odpady z elektrowni konwencjonalnych, ale MOŻLIWOŚĆ PROLIFERACJI wymusza tworzenie międzynarodowego i krajowego systemu zabezpieczeń i kontroli 68

69 Objętość odpadów (zeszkliwionych) 1osoba / życie 69

70 Technologia ADS (Accelerator- Driven Systems) może być użyta dla rozdziału i transmutacji wysoko-aktywnych odpadów długo-żyjących na odpady łatwiejsze do składowania.. Europejski Projekt PDS-XADS ( Preliminary Design Study of an experimental Accelerator Driven System ) ma na celu zademonstrowanie praktycznych możliwości tej technologii. Dwa rozpracowywane rozwiązania bazują na reaktorze podkrytycznym na neutrony prędkie chłodzonym gazem (hel) lub płynnym metalem (eutektyka bizmutu i ołowiu), choć rozpatrywane są również inne rozwiązania, uwzględniające rozszczepienie mniejszych aktynowców oraz transmutację długo-żyjących fragmentów rozszczepienia. 70

71 Stosowanie w elektrowniach jądrowych materiałów rozszczepialnych wymaga stworzenia globalnego SYSTEMU BEZPIECZEŃSTWA JĄDROWEGO i ZABEZPIECZENIA MATERIAŁÓW JĄDROWYCH dla uniemożliwienia ich użycia jako broni jądrowej, co oznacza konieczność utworzenia w kraju eksploatującym EJ - szczelnego systemu ewidencji materiałów jądrowych oraz ochrony fizycznej materiałów i obiektów jądrowych, - kompetentnych struktur kontrolnych (poddanych kontroli międzynarodowej), 71

72 Powyższe oznacza, że kraj chcący budować elektrownię jądrową musi być stroną UKŁADU NPT - O NIEROZPRZESTRZENIANIU BRONI JĄDROWYCH (TREATY ON THE NON- PROLIFERATION OF NUCLEAR WEAPONS) z 1968 roku i wprowadzić wszystkie wynikające z tego układu i ze związanych z nim konwencji i umów regulacje i procedury 72

73 Maria Skłodowska-Curie w swoich wspomnieniach z 1924 roku pisała: All these investigations in radioactivity are fundamental and touch very varied subjects. More striking still was discovery of the discharge of heat from radium. Without any alteration in appearence this substance releases each hour a quantity of heat sufficient to melt its own weight of ice. This defied all contemporary scientific experience. ( Wszystkie te badania dotyczące promieniotwórczości mają fundamentalne znaczenie i dotykają różnych zagadnień. Bardziej niespodziewanym było jednak odkrycie produkcji ciepła przez rad. Bez żadnej zmiany w swoim wyglądzie substancja ta w przeciągu godziny wydziela ciepło wystarczające do stopienia lodu o równym sobie ciężarze. Przeczyło to całemu współczesnemu dorobkowi fizyki ). Fotografia Marii z okresu studiów na Sorbonie ( ) Copyright NAC, Archiwum Fotograficzne Stefana Bałuka, sygnatura: ( : 73

74 Sigvard Eklund, Dyrektor Generalny Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej w Wiedniu w swoim wystąpieniu na konferencji zorganizowanej w Warszawie w 1967 roku dla uczczenia 100-letnie rocznicy urodzin Marii Skłodowskiej-powiedział m. innymi: Atomic energy, as we know it, was of course not predictable at the time of early discoveries, but when the source of the energy emitted in radioactive decay was debated, the Curies, in noting the enormous quantity of heat dissipated by small amounts of radium, stated: the radioactive substances draw from themselves the energy they release. The study of radioactivity pioneered by the Curies four decades later led to the discovery of fission and of atomic energy ( Energii atomowej w rozumieniu dzisiejszym nie mogły oczywiście przewidzieć wczesne odkrycia, ale rozważając pochodzenie energii produkowanej przy rozpadzie promieniotwórczym małżonkowie Curie podkreślając ogromne ilości ciepła wydzielane przez niewielkie ilości radu stwierdzili: substancje promieniotwórcze oferują wykorzystanie energii którą wyzwalają. Badania promieniotwórczości zapoczątkowane przez państwo Curie doprowadziły cztery dekady później do odkrycia reakcji rozszczepienia i do energetyki jądrowej ) 74

75 Ulotka MG