ENERGETYKA JĄDROWA PERSPEKTYWY I ZAGROŻENIA

Transkrypt

1 ENERGETYKA JĄDROWA PERSPEKTYWY I ZAGROŻENIA Jerzy Niewodniczański

2 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 łańcuchowej reakcji rozszczepiania jąder (200 MeV na jedno rozszczepienie, spalanie węgla 4,5 ev na jeden atom węgla) Paliwo izotop uranu U-235 sam, lub zmieszany z izotopem plutonu Pu-239 Inne elementy elektrowni, poza paleniskiem takie same, jak we wszystkich elektrowniach cieplnych

3 ELEKTROWNIA JĄDROWA

4 Elektrownia jądrowa w Olkiluoto (Finlandia)

5 Chmielnicka Elektrownia jądrowa (Ukraina)

6 Sierpień 2007: 439 bloków jądrowych eksploatowanych, całkowita moc netto MW(e) = 15,2% mocy wszystkich elektrowni świata 5 bloków jądrowych w stanie dłuższego postoju 31 bloków jądrowych w budowie

7 Reaktory energetyczne na świecie (wrzesień 2007) Kraj Reaktory czynne Liczba Moc MW(e) ARGENTYNA ARMENIA BELGIA BRAZYLIA BUŁGARIA KANADA CHINY + TAJWAN CZECHY FINLANDIA FRANCJA NIEMCY WĘGRY INDIE JAPONIA

8 Reaktory energetyczne na świecie (wrzesień 2007) - c.d. Reaktory czynne Kraj Liczba Moc MW(e) KOREA LITWA MEKSYK HOLANDIA PAKISTAN RUMUNIA ROSJA AFRYKA PŁD SŁOWACJA SŁOWENIA HISZPANIA SZWECJA SZWAJCARIA W. BRYTANIA UKRAINA U S A SUMA

9 REAKTORY EKSPLOATOWANE w sierpniu 2007 ŁĄCZNIE 439 BLOKÓW

10

11 ENERGETYKA JĄDROWA DZISIAJ ZMIERZCH CZY RENESANS?

12 w 2006 zakończono eksploatację: Jaslowske Bohunice V 1/1 (408 MW(e), PWR-WWER, Słowacja) -(31.12) Kozłduj 3&4 (2x 408 MW(e), PWR-WWER, Bułgaria) - (31.12) Dungeness A 1&2 (2x 225 MW(e), GCR-Magnox, UK) - (31.12) Sizewell A 1&2 (2x 210 MW(e), GCR-Magnox, UK) - (31,12) Jose Cabrera 1 (Zorita) (142 MW(e), PWR, Hiszpania) - (30.04)

13 w 2006 rozpoczęto budowę: Shin Kori 1 (960 MW(e), PWR, Korea Pd - (15.08) Beloyarsk 4 (750 MW(e), FBR, Rosja) - (18.07) Lingao 4 (1000 MW(e), PWR, Chiny - (15.06) Qinshan II-3 (610 MW(e), PWR, Chiny) - (1.03) Shin Wolsong 1 & 2 (960 MW(e), PWR, Korea Pd - (28.04)

14 w 2006 włączono do sieci: Tarapur 3 (490 MW(e), PHWR, Indie) - (15.06) Tianwan 1 (1000 MW(e), PWR-WWER, Chiny) -(12.05)

15 w 2007 włączono do sieci: Kaiga 3 (202 MW(e), PHWR, Indie) (11.04.) Tianwan 2 (1000 MW(e), PWR WWER, Chiny) (14.05.) Cernavoda 2 (655 MW(e), PHWR-CANDU, Rumunia) (7.08) Browns Ferry 1 (1065 MW(e), PWR, USA) (2.06.) (po dłuższym postoju)

16 w 2007 rozpoczęto budowę: Qinshan II-4 (610 MW(e), PWR, Chiny) (28.01.) Severodvinskn Akademik Lomonosov 1 & 2 (2x30 MW(e), PWR-KLT40, Rosja) (15.04.) Shin Kori 2 (960 MW(e), PWR, Korea Pd.) (5.06.) Hongyanhe 1 (1000 MW(e), PWR, Chiny) (18.08)

17 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 zaawansow ane : ABWR System 80+ AP-600 EPR Jak G III oraz zwiększone bezpieczeńst wo i lepsze wskaźniki ekonomiczne zwiększone bezpieczeństwo mniej odpadów odporność proliferacyjna

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

19 Reaktor prędki chłodzony ciekłym sodem Reaktor prędki chłodzony ciekłym metalem Reaktor prędki chłodzony gazem Reaktor bardzo wysoko temperaturowy (chłodzony helem) Reaktor chłodzony wodą o parametrach nadkrytycznych Reaktor chłodzony stopionymi solami

20 ENERGETYKA JĄDROWA KORZYŚCI? BEZPIECZEŃSTWO ENERGETYCZNE (nieporównywalnie większe niż dla wszystkich innych opcji energetycznych) OCHRONA ŚRODOWISKA (poza wypalonym paliwem i niewielką ilością innych odpadów promieniotwórczych oraz ciepłem odpadowym brak innego wpływu na środowisko, technologia przyjazna środowisku ) WZGLĘDY EKONOMICZNE (przy założeniu lat eksploatacji najtańsza energia elektryczna, stabilna cena paliwa 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)

21 Roczne zużycie paliwa w elektrowni o mocy 1000 MW (źródło: CERN Energy, Powering Your World, 2000) Źródło energii Potrzeby Dla porównania Biomasa Wiatr Słońce (fotowoltaiki) Biogaz Gaz Ropa naftowa Węgiel Rozszczepienie jąder Reakcja fuzji (termojądrowa) 2000 km wiatraków o mocy 1.5 MW 23 km 2 paneli słonecznych na równiku świń 1.2 km ton ton 35 ton UO kg D kg T 3-krotna wielkość Jeziora Bodeńskiego 486 km boisk piłkarskich 47 piramid Cheopsa baryłek oleju lub 100 supertankowców wagonów towarowych 210 ton rudy uranowej 2850 m 3 wody morskiej oraz 10 ton rudy litowej

22 WSPÓŁCZYNNIK WYKORZYSTANIA MOCY (średnia światowa) Go Back to Nuclear Power Plant Information 2000 InternationalAtomicEnergy Commentsto Project Officer (2005 -SŁOWENIA Agency. 98,3 %, HOLANDIA 95,5 %, This page was automatically created on 19 Mar 2007, 12:12:44. FINLANDIA 95,3 %, REPUBLIKA KOREI 91,2 %, USA 90,8 %)

23 PALIWO DLA ELEKTROWNI JĄDROWYCH - wysoka koncentracja energii w uranie: 1 kg uranu naturalnego jest równoważny wartości energetycznej 20 ton węgla kamiennego; - swoboda wyboru dostawcy uranu bądź gotowego paliwa reaktorowego; koszty transportu są praktycznie zaniedbywalne; - możliwości taniego składowania paliwa na potrzeby elektrowni na okres kilku lat (paliwo zajmuje mało miejsca) - koszt samego uranu naturalnego to ok. 30% kosztów paliwa reszta obejmuje wszystkich etapów produkcji elementów paliwowych, co oznacza, że: -udział surowca (uranu) w łącznym koszcie produkcji energii elektrycznej w elektrowni jądrowej wynosi zaledwie 3-5 %; (Powyższe oznacza stabilność dostaw i kosztów produkcji energii elektrycznej w dłuższej perspektywie) - zasoby uranu w świecie = udokumentowane złoża zapewniają dostawy dla eksploatacji reaktorów energetycznych o mocy z roku 2004 przez 85 lat, zasoby znane przez 270 lat ( ).

24 Years of Uranium Availabilty for Nuclear Power* Reactor/fuel cycle identified total total conventional conventional conventional and unconventional resources resources resources Current once-through fuel cycle with light water reactors Pure fast reactor fuel cycle with recycling */ at 2004 generation electricity level; source: NUCLEAR TECHNOLOGY REVIEW 2007, IAEA, Vienna 2007.

25 ZAGROŻENIA? RADIACJA? mniejsza niż w przypadku elektrowni węglowej MOŻLIWOŚĆ AWARII? prawdopodobieństwo poniżej 10-5 na rok PONADTO STWARZANE PRZEZ: GENEROWANIE ODPADÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH trudniejszych w składowaniu niż odpady z elektrowni konwencjonalnych MOŻLIWOŚĆ PROLIFERACJI wymuszająca tworzenie międzynarodowego i krajowego systemu zabezpieczeń i kontroli

26 STOSOWANIE W ELEKTROWNIACH JĄDROWYCH MATERIAŁÓW JĄDROWYCH I PROMIENIOTWÓRCZYCH wymaga STWORZENIA SYSTEMU BEZPIECZEŃSTWA JĄDROWEGO I OCHRONY RADIOLOGICZNEJ oraz MECHANIZMÓW JEGO RYGORYSTYCZNEGO PRZESTRZEGANIA, czyli przede wszystkim: systemu prawnego wymuszającego odpowiedni poziom kultury bezpieczeństwa, kompetentnych struktur kontrolnych, systemu nadawania uprawnień w wyniku szkolenia i weryfikacji wiedzy.

27 ODPADY PROMIENIOTWÓRCZE po odpowiednim przerobie ( kondycjonowaniu ) WYSOKO AKTYWNE (wypalone paliwo jądrowe lub odpady powstałe przy przerobie tego paliwa) muszą być odizolowane od środowiska naturalnego przez setki tysięcy lat (chyba, że ), w głębokich składowiskach geologicznych NISKO - I ŚREDNIO AKTYWNE muszą być odizolowane od środowiska naturalnego przez okres ponad 300 lat, w składowiskach podziemnych lub powierzchniowych

28 JĄDROWY CYKL PALIWOWY

29 Objętość odpadów (zeszkliwionych) z dostawy energii elektrycznej przez elektrownię jądrową jednej osobie w ciągu całego jej zżycia

30 Schemat składowania pojemników z zużytym paliwem jądrowym (górne rysunki) i z zeszklonymi odpadami o dużej aktywności (dolne rysunki) w wysadzie solnym. Model geologicznego składowiska odpadów promieniotwórczych w wysadzie soli kamiennej

31 MOŻLIWOŚĆ PROLIFERACJI i TERRORYZMU JĄDROWEGO, czyli KRADZIEŻY ŁADUNKU JĄDROWEGO KRADZIEŻY MATERIAŁU JĄDROWEGO W CELU BUDOWY ŁADUNKU JĄDROWEGO KRADZIEŻY MATERIAŁU PROMIENIOTWÓRCZEGO W CELU BUDOWY BRUDNEJ BOMBY (RDD) SABOTAŻU/ATAKU SKIEROWANEGO NA OBIEKT LUB TRANSPORT JĄDROWY WYMAGAJĄ WPROWADZENIA ŚISŁEGO REŻYMU EWIDENCJI, ZABEZPIECZEŃ I OCHRONY FIZYCZNEJ MATERIAŁÓW JĄDROWYCH I PROMIENIOTWÓRCZYCH

32 OBECNIE NAJWAŻNIEJSZE WYZWANIE TO: odpowiednie zabezpieczenie materiałów jądrowych i innych materiałów promieniotwórczych (prawo, struktury, szkolenie, kontrola, urządzenia monitorujące, systemy rachunkowości i ochrony fizycznej) przygotowanie (służb, społeczeństw) do eksplozji ładunku jądrowego i/lub brudnej bomby (szkolenie, przygotowanie i przećwiczenie procedur postępowania)

33 WARUNKI BUDOWY W POLSCE ELEKTROWNI JĄDROWYCH, TO: ZAPOTRZEBOWANIE NA ENERGIĘ ELEKTRYCZNĄ OPROCENTOWANIE KREDYTU PONIŻEJ 5 % ODWAGA POLITYKÓW PRZEKONANIE MEDIÓW ROZSĄDEK EKOLOGÓW AKCEPTACJA PRZEZ WIĘKSZOŚĆ POLAKÓW I LOKALNĄ LUDNOŚĆ ISTNIENIE WYSZKOLONYCH KADR

34 W odległości do 307 km od granic Polski eksploatowanych jest 10 elektrowni jądrowych (26 bloków -reaktorów energetycznych) o łącznej mocy ok. 18 tys. MW e : Piętnaście bloków z reaktorami WWER-440 (o mocy 440 MW e ): 3 bloki elektrowni Bohunice (Słowacja), w tym jeden typu WWER- 440/230, 2 bloki elektrowni Równe (Ukraina), 4 bloki elektrowni Paks (Węgry ), 2 bloki elektrowni Mochovce (Słowacja), 4 bloki elektrowni Dukovany (Czechy), Sześć bloków z reaktorami WWER-1000 (o mocy 1000 MW e ): 2 bloki elektrowni Chmielnicki (Ukraina), 2 bloki elektrowni Równe (Ukraina), 2 bloki elektrowni Temelin (Czechy), Cztery bloki z reaktorami BWR : 3 bloki elektrowni Oskarshamn (Szwecja) - o mocach 465, 630 i 1205 Mw e 1 blok elektrowni Krümel (RFN) o mocy 1315 MW e ; Jeden blok z reaktorem RBMK: 1blok elektrowni Ignalino (Litwa) o mocy 1300 MW e.

35 Stopień akceptacji społeczeństwa polskiego dla wykorzystania energii jądrowej do zaspokajania potrzeb energetycznych kraju w latach % 20% 40% 60% 80% 100% za nie wiem/trudno powiedzieć przeciw

36 Stopień akceptacji budowy elektrowni jądrowej w Polsce (grudzień 2006) Ogółem N= % 34% 14% 15% 10% Mężczyźni N=486 35% Płeć 36% 9% 12% 8% Kobiety N=530 19% 32% Wiek 18% 17% 14% Do 29 N=303 24% 42% 13% 10% 11% Od 30 do 39 N=159 23% 39% 17% 12% 9% Od 40 do 49 N=195 26% 31% 13% 20% 10% Od 50 do 59 N=148 30% 27% 17% 15% 11% 60 i więcej N=211 31% 26% 10% 19% 14% [4] Zdecydowanie tak [3] Raczej tak [2] Raczej nie [1] Zdecydowanie nie Nie wiem/trudno powiedzieć

37 PIERWSZY ETAP POLSKIEGO PROGRAMU ENERGETYKI JĄDROWEJ decyzja o budowie w Polsce elektrowni jądrowych, wybór 8 lokalizacji, decyzja lokalizacyjna Żarnowiec i Klempicz podpisanie porozumienia między PRL i ZSRR, decyzja na temat typu pierwszej elektrowni (4 reaktory typu WWER-440/213) decyzja Rady Ministrów podpisanie kontraktu dot. budowy rozpoczęcie prac budowlanych

38 PIERWSZY ETAP POLSKIEGO PROGRAMU ENERGETYKI JĄDROWEJ, c.d protesty przeciwko EJ Żarnowiec ( Żarnobyl ), traktowanej jako przykład starej technologii radzieckiej, wybranej ze względów politycznych, narzuconej Polsce jako państwu satelickiemu, bez dostatecznego ekonomicznego i technicznego uzasadnienia, bez próby uzyskania akceptacji społecznej itd Rada Ministrów konsultuje program z ekspertami z kraju i z zagranicy Rada Ministrów decyduje o zaniechaniu programu Sejm zatwierdza decyzję Rządu, aczkolwiek...

39 CZY POLSKA BYŁA PRZYGOTOWANA DO URUCHOMIENIA PROGRAMU ENERGETYKI JĄDROWEJ W LATACH SIEDEMDZIESIĄTYCH? TAK, gdyż istniały wtedy: rozwinięte instytucje naukowe, zespoły i programy naukowo-badawcze, instytucje i programy edukacyjne i szkoleniowe, dwustronna międzyrządowa umowa z ZSRR, kontrakty z dostawcami, podstawa prawna i struktury w zakresie bezpieczeństwa jądrowegio i ochrony radiologicznej, system totalitarny...

40 CZY POLSKA JEST OBECNIE PRZYGOTOWANA DO POWROTU DO PROGRAMU ENERGETYKI JĄDROWEJ? TAK, gdyż z istnieją: krajowy system prawny + właściwe wdrożenie traktatów i konwencji międzynarodowych, krajowe struktury w zakresie bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej, ogólna strategia w zakresie postępowania z odpadami promieniotwórczymi bogaty rynek oferujący różne konkurencyjne projekty elektrowni jądrowych, rosnąca akceptacja energetyki jądrowej przez polityków, przemysłowców i... NIE, bo brak w Polsce: wiążących decyzji politycznych, specjalistycznej kompetentnej komórki w strukturach Ministerstwa Gospodarki, kadr!!! odpowiedniej infrastruktury badawczej, instytucji i programów edukacyjno szkoleniowych, wystarczającego (?) poziomu akceptacji społecznej.