Reaktory Wysokotemperaturowe - historia Stefan Taczanowski Zakład Problemów Energetycznych Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Akademia Górniczo-Hutnicza dane podstawowe nabyte doświadczenia
Zapotrzebowanie na ciepło
Schemat Elektrowni z Reaktorem Wysokotemperaturowym PBMR moderator grafit chłodziwo - hel temperatura helu (osiągana dotąd) ~950 C moderator w postaci bloków lub kul grafitowych
Reaktor Wysokotemperaturowy cd. Elementy paliwowe reaktorów wysokotemperaturowych
RUDOLF SCHULTEN geb. 18. August 1923 in Oeding 1952 Promotion zum Dr. rer. nat. bei Prof. Heisenberg W latach 1958-1962 opracował koncepcję reaktora wysokotemperaturowego typu pebble-bed W latach 1966-1988 dyrektor Institut für Reaktorentwicklung KFA Jülich + 30. April 1996 in Aachen
Reaktor Wysokotemperaturowy cd. Reaktory z blokami grafitowymi Compacts US early HTRs Coated particles Fuel Elements (graphite blocks)
Czy technologia reaktorów wysokotemperaturowych jest dostatecznie dojrzała? Characteristics Dragon AVR Peach Bottom Location Winfrith Julich Pennsylvania GB 1964 Germany 1966-1967 1987 Year of criticality Year of grid connection Year of closing 1975 USA General 1966 1966 1975 Fort St-Vrain THTR 300 Colorado Schmehausen USA 1974 Germany 1983 1976 1989 1985 1988 Power (MW th) 20 46 155.5 842 750 Net Electric (MW el) 0 15 40 330 300 Net efficiency - 32.6 34.7 39.2 40 UO2+ThO2 UC2+ThC2 UC2+ThC 2 originally UO2+ThO2 Coating Pyrocarbon+ SiC Pyrocarbon Pyrocarbon Triso, biso Pyrocarbon Type Core rod with graphite Fuel Doświadczenia historyczne Pierwsza generacja reaktorów wysokotemperaturowych UC2+ThC2 originally Kernels Pebbles rod with graphite graphite blocks Pebbles Power Density [MW/m3] Height (m) Diameter (m) Control rods 14 2.3 8.3 6.3 1.61 1.07 24 2.28 2.74 36 Fuel elements 259 2.5 3 4 90 000 804 1 482 4.75 5.94 37 pairs 6 6 5.6 42 + 36 675 000 Primary loop Pressure (Mpa) Helium temperature: Core inlet [ C] 2 1 2.46 4.8 4 335 175 343 406 262 Core outlet [ C] 835 950 715 785 750 Vessel Steel Steel Steel Concrete Concrete
Reaktor Wysokotemperaturowy Wnętrze Reaktora THTR-300 http://www.thtr.de/technik-hte-rea.htm
Reaktor Wysokotemperaturowy Fort St.Vrain Wygl. współczesny, /od 1992 elektrownia gaz./
Czy mamy odnośne doświadczenie? historia... Publikacje pracowników Wydz. EAIE (dawniej MIFTJ) w dziedzinie reaktorów wysokotemperaturowych i wykorzystania ciepła procesowego J. Kitowski "Eksperymenty komputerowe na heurystycznym uczącym się układzie sterującym modelem elektrowni jądrowej" Praca doktorska, MIFTJ AGH (1978) W.Gudowski, "Zastosowanie metody heurystycznej do optymalizacji ekonomiki wypalania paliwa wysokotemperaturowego reaktora jąędrowego", Postępy Techniki Jądrowej, 23, (1979), 395-404, Z. Rycerz, "Dynamika złoża paliwowego w rdzeniu wysokotemperaturowego reaktora jądrowego typu pebble-bed", Postępy Techniki Jądrowej, 23, (1979), 599-604, Kitowski, J., and Moscinski, J., "A heuristic approach to reinforcement learning control of a 1015 MW(e) HTR-helium Turbine Plant", Atomkernenergie - Kerntechnik, 34 (1979) 61-62. Bubak, M., Gudowski, W., Kitowski, J., and Moscinski, J., "On the control of HTR numerical models using artificial intelligence methods", Proceedings of the Conference: Gas Cooled Reactors Today, Sept. 20-24, 1982, Bristol, England, BNES, (1982) 117-123. Kitowski, J., Moscinski, J., and Cebula, M., "A heuristic approach to the reinforcement-learning control of the one-dimensional model of the HTR core", Annals of Nuclear Energy, 9 (1982) 45-46. Bieniasz, L., Moscinski, J., Nizegorodcew, P., and Rycerz, Z., "Monte Carlo simulation of the emergency shut-down system for the high temperature pebble-bed nuclear reactor", Annals of Nuclear Energy, 10, (1983) 299. Kitowski, J., "Simulation of THTR-steam generator control using artificial inteligence methods", Atomkernenergie - Kerntechnik, 42 (1983) 124-125; Bubak, M., Moscinski, J., and Jewulski, J., "A fuzzy logic approach to HTR nuclear power plant model control", Annals of Nuclear Energy, 10, (1983) 467-471. Kitowski, J., and Książek, E., M. Bubak "Fuzzy logic applications for failure analysis and diagnosis of a "Symulacyjne badania przydatności metod sztucznej inteligencji do primary circuit of HTR nuclear power plant", sterowania reaktorem jądrowym" Praca doktorska, WEAiE AGH (1985) Computer Physics Communications, 38 (1985) 323-327.
Czy mamy odnośne doświadczenie? współczesność Publikacje pracowników Wydz. Fizyki i Informatyki Stosowanej (d. Techniki Jądrowej) dotyczące reaktorów chłodzonych gazem/wysokotemperaturowych i dla wykorzystania ciepła procesowego S.Taczanowski, W.Pohorecki, "Viewpoints on energy policy of a sceptical observer", Archiwum Energetyki, 1-2, 1998, ss. 3-20. J.Cetnar et al. Reference Core Design for a European Gas Cooled Experimental ADS", AccApp 03 Conference, San Diego June 2003, p. 772; M.F.McDermott,,J. Cetnar et al. M.F. McDermott,, J. Cetnar et al. Preliminary design study of a helium-cooled experimental accelerator driven system, ADS and P&T Conference (2003) Mol, Belgium; A.Talamo, W. Gudowski, J. Cetnar, F. Venneri Key physical parameters and temperature reactivity coefficients of the deep burn modular helium reactor fueled with LWRs waste Annals of Nucl. Energy, 31 (2004) 1913-1937; A.Talamo, W. Gudowski, J. Cetnar; Comparative Studies of ENDF/B-6.8, JEF-2.2 and JENDL-3.2 Data Libraries by Monte Carlo Modeling of High Temperature Reactors on Plutonium Based Fuel Cycles Journal of Nuclear Science and Technology, Vol. 41, (Dec. 2004) 1228-1236; S.Taczanowski "Emerging Global Energy Challenge: symptoms and remarks", XV Economic Forum, Krynica (2005). S.Taczanowski "Energia jądrowa kaprys czy konieczność?", Wyd.STN, AGH Kraków, ISSN 1732-0925, 8 (2006) ss. 191-201. S.Taczanowski "Węgiel z energią jądrową bezpieczeństwo energetyczne dla Polski", Mat. Sem. Bezpieczeństwo energetyczne kraju, Polskie Forum Akademicko-Gospodarcze, Warszawa, (2006), ss.129-137.
Reaktor Wysokotemperaturowy (projektowany)
Dziękuje Państwu za uwagę
Is the HTR technology mature enough? cd. The reactions taking place in EVA: CH4 + H2O CO + 3H2 CH4+2H2O CO2+4H2
Is the HTR technology mature enough? cd. The answer: It seems - it is.
PBMR History 1993 1997 1999 2000 Option Identified under Eskom long term planning Initial Concept Design & Costing completed Eskom Letter of Intent for Demo + 10 Modules Cabinet Support for Detailed Feasability Study Formal Nuclear Licence & EIA applications 2001 Fundamental Safety Case Philosophy Accepted 2002 Sept 2 - Business Case completed (S&L/McKinsey) Oct 30 - Submittal of Final EIR 9 Mar 24 - NNR formal licensing statement May 15 - Supported in DME Minister s Budget Speech May 16 - Eskom reaffirms decision to proceed
Koeberg Power Plant PBMR Site
National Development Status Major National Centres PBMR (Pty) Ltd NECSA IST Nuclear Potchestroom U. Design and analysis Fuel Manufacture Nuclear Auxilliaries PCU development Universities Involved Pretoria Witwatersrand Stellenbosch North West Carbon technology System training Component Performance Post Graduate training 250 40 60 30
Przesłanki cd. 5) Naukowo-badawcze Udział w badaniach na naj
Regulatory Progress Environmental Impact Assessment Final review complete 29 March 03 Record of Decision imminent South African Nuclear Licencing NNR License review issued 24 March 03 No reason PBMR cannot meet NNR requirements Current process and schedule reasonable & achievable US Nuclear Regulation Review of PBMR design against US Regulatory Guidance issued 2 April 03 No critical design issues identified
Economic Forum Krynica, Poland, 8.09.05 Reaktory Wysokotemperaturowe zastosowanie do produkcji wodoru (i tlenu) He He He He He He http://nuclear.inl.gov/gen4/vhtr Faculty of Physics & Applied Computer Science AGH University of Science & Technology Cracow, PL
Reaktor Wysokotemperaturowy Układ - źródło ciepła procesowego
Wnioski Symbioza węgla z energią jądrową dla produkcji paliw płynnych i gazowych jest pożądanym, długofalowym wariantem energetyki polskiej Jego realizacja: zapewni wykorzystanie potencjału ludzkiego i infrastruktury sektora górniczego Konieczność uprzednich multi-dyscyplinarnych badań na najwyższym poziomie stwarza dla AGH - wobec jej tradycji, doświadczenia i kompetencji jej kadr możliwość udziału w odnośnych przedsięwzięciach. Są to dziedziny: Energochemia węgla i gazu Technologia materiałowa (metali) Inżynieria materiałów (ceramicznych) Energetyka wodorowa Energia jądrowa i in.