Elektrownia Jądrowa Loviisa (SF) I. Podział Reaktorów - kryteria Energetyczne reaktory jądrowe 1) zastosowanie 2) widmo neutronów 3) chłodziwo/moderator 4) paliwo 5) budowa bjaśnienia skrótów 6) projekty LWR Reaktor lekkowodny BWR PWR Reaktor wodny wrzący Reaktor wodny ciśnieniowy PHWR Reaktor cięŝkowodny ciśnieniowy (CANDU) LWGR Reaktor wodny moderowany grafitem (np. RBMK - wodny wrzący) GCR Reaktor chłodzony gazem (C2) LMFBR Reaktor prędki powielający, chłodzony ciekłym metalem HTR Reaktor wysokotemperaturowy SCWR Reaktor o parametrach nadkrytycznych pary GFR Reaktor prędki chłodzony gazem http://www.fortum.com/.../plants/images Kryterium 2 Kryterium 1 Widmo neutronów Zastosowania dominują neutrony o energii: termiczne pośrednie prędkie <1eV >102eV >105eV Kryterium 3 Energetyczne woda lekka H2 Chłodziwo/moderator wojskowe Energetyka cywilna LWR: (PWR, BWR) PHWR (CANDU) HTGR GCR LWGR (RBMK) LMFBR Napęd kręty podwodne Lotniskowce Lodołamacze Broń jądrowa Energia dla baz Produkcja plutonu i trytu chłodziwo Badawcze Specjalne Wodne basenowe TRIGA dsalanie wody morskiej Ciepło & ciekła Chłodziwo: Moderator moderator chłodziwo wrząca nadkrytyczna woda cięŝka D2 moderator chłodziwo& moderator grafit ciekła para stopiona sól metal: gaz C2 grafit grafit Pb, Bi-Pb eutektyka Na np. FLiBe FLiBe
Kryterium 4 Paliwo uran naturalny 0.7% U 2 nat. Kryterium 5 Budowa Kryterium 6 Projekty jednorodne MSR uran nisko wzbogacony U 2 3-5% UN, UC MX (U 2 +<8%Pu 2 ) zbiornikowe kanałowe basenowe LWR RBMK,CANDU FBR niejednorodne LWR np. Gen IV i in. uran średnio wzbogacony <20% 20% U/ U+20%Pu Typ PWR BWR PHWR LWGR (RBMK) GCR LMFBR Total Energetyka cywilna w świecie Rozpowszechnienie Reaktorów (w świecie) Liczba Działają. w bud. 266 92 46 15 18 1 438 46 3 2 1 0 2 54 Moc (GWe) Paliwo Działają. 245.5 83.7 22.8 10.2 8.9 1.2 372 w bud. 36.8 4.0 7.9 0.9 0 2.4 51 U 2 wzb. U 2 wzb. U 2 nat. U 2 wzb. U, U 2 U 2 + Pu 2 Moderator Chłodziwo Pochodzenie H 2 H 2 D 2 C C _ H 2 H 2 D 2 /H 2 H 2 C 2 Na USA USA Kanada USA/ZSSR UK RóŜne Podstawowe orientacyjne Dane istniejących Reaktorów Energetycznych Typ Cecha Moc [MWe] 1000-1500 Spraw.[%] 33 Paliwo U 2 Chłodziwo H 2 Moderator H [m] D [m] * Wypalenie *[GWt dni/t] Energetyka cywilna w świecie PWR H 2 3.7 3.8 33 BWR 1200 33 U 2 H 2 H 2 3.8 3.7 27 LWGR 1170 39 U 2 H 2 Grafit 6.3 8.5 20 LMFBR 1000 39 Pu 2 -U 2 Na, BiPb 0.9 2.2 100 GCR 200-500 28-40 U,U 2 C 2 Grafit 10 8 20 PHWR 600-1000 31 U 2 D 2 D 2 4.1 6.8 10 Rozpowszechnienie Reaktorów moc zainstalowana [GW] 250 200 150 100 50 0 Bloki energetyczne w/g typów czynne w budowie PWR BWR PHWR LWGR AGR GCR&in FBR Pressurised Water Reactor PWR Reaktor wodny ciśnieniowy Boiling Water Reactor BWR Reaktor wodny wrzący Pressurised avy Water Reactor PHWR Reaktor Bolshoi Moshchnosti Kanalnyi Light Water-cooled,Graphite-moderated Reactor RBMK LWGR Gas-Cooled (C 2 ) graphite-moderated Reactors GCR Fast Breeder Reactor FBR Reaktor prędki powielający
Światowy rozkład wieku reaktorów Energetyka cywilna w świecie [GW] 30 Przewidywany popyt restytucyjny do 2030 > 100 bloków 30 Reaktory w budowie (kwiecień 2010) moc 20 20 liczba 10 10 0 0 0 10 20 wiek 30 40 [lata] Generacje reaktorów energetycznych Koncepcje reaktorów nowszych generacji http://nuclear.energy.gov/geniv/negeniv1.html
Koncepcje reaktorów nowszych generacji Reaktory wodne (Light Water Reactors) LWR Reaktor wodny ciśnieniowy Pressurised Water Reactor PWR bieg wtórny Generator pary Pompa obiegu pierwotnego z otoczenia do skraplacz bieg pierwotny Stabilizator ciśnienia Widok zbiornika reaktora wodnego ciśnieniowego EPR Rozmiary elementów elektrowni (z reaktorem wodnym ciśnieniowym EPR)
Widok zbiornika reaktora wodnego ciśnieniowego EPR bieg pierwotny reaktora EPR Wymiana paliwa (wypełnianie zbiornika reaktora kasetami paliwowymi) (widoczne 4 generatory pary) Widok elektrowni jądrowej (EPR lkiluoto) cd. Zbiornik reaktora PWR
cd. Element paliwowy EPR Reaktor AP1000 Przykład tempa budowy elektrowni (1) Elektrownia Jądrowa z reaktorem EPR (szkic) Transformer wg. The Path of Greatest Certainty, EPR TM, AREVA
Przykład tempa budowy elektrowni (2) Elektrownia Jądrowa z reaktorem EPR 1) W budynku reaktora znajdują się równieŝ zbiorniki wody chłodzącej (IRWST) na wypadek awarii 2) Budynek paliwa zajmuje głównie basen na zuŝyte paliwo & wyposaŝenie oraz paliwo świeŝe 1 Reactor 7 Turbine & Generator 2 Fuel 3 Safeguard 5 Auxiliary 4 Diesel 3) W budynkach ochrony znajdują się kluczowe jednostki bezpieczeństwa: m.in. sterownia i dalsze układy chłodzenia 5) W budynku 6 Waste pomocniczym znajdują się gł. laboratoria pomiarowe kontrolujące m.in. wszelkie (tj. gazowe i ciekłe) emisje z elektrowni do otoczenia Elektrownia Jądrowa z reaktorem EPR cd. Ujście wody Część "klasyczna" 1 Reactor 2 Fuel Rynek technologii energetyki jądrowej (ograniczenia tempa rozwoju) 3 Safeguard Rozkład kosztów 4 Diesel 5 Auxiliary Pobór wody 6 Waste 7 Turbine & Generator za: Mariusz Jeziorski Nuclear Island "Wyspa jądrowa"
Główneświatowe instalacje konwersji uranu w UF 6 Główni producenci U 2 paliwa do reaktorów lekkowodnych (2007) CAMEC Port Hope 12,000 t/year BNFL/BNG Springfields 5,500 t/year AREVA Pierrelatte + Malvézy 14,500 t/year ATMPRM Seversk 4,000 t/year Angarsk 15,000 t/year CNVERDYN Metropolis 14,000 t/year CNNC Diwopu/Lanzhou 2,000 t/year Zamówienia na zbiornik reaktora Reaktory wodne (Light Water Reactors) LWR cd. Reaktor wodny wrzący zapas wody skraplacze Boiling Water Reactor BWR Azja: China First avy Industries Shanghai avy Mashinery Doosan (Korea) Azja (Jap-USA): Toshiba-Westinghouse, Hitachi GE skraplacz demineralizator MoŜna oczekiwać, Ŝe na zbiorniki portfele zamówień producentów w dekadzie 2010-20 będą pełne. Mogą stąd wyniknąć opóźnienia realizacji inwestycji jądrowych za: Mariusz Jeziorski z o t o cz e n i a do
Reaktory kanałowe Candu ZALETY: Brak zbiornika wysokociśnieniowego Tanie paliwo (naturalny uran) Canadian Deuterium Uranium Reaktory kanałowe RBMK The only operating LGRs are the RBMK reactors in the former Soviet Union. WADY: Konieczność ciągłej wymiany paliwa Drogi moderator /chłodziwo Niski stopień wypalenia Dość duŝe rozmiary There were 4 such units at the Chernobyl plant. ca. 12 RBMKs are still in operation. Ignalina (Litwa) Reaktory kanałowe RBMK (Reaktor Bolshoi Moshchnosti Kanalnyi) The light water-cooled, graphite-moderated reactors (LGRs) use water as a coolant and graphite for moderation. Reaktory prędkie (powielające) Paliwo: Pu-U, <20% Pu samoodtwarzanie Pu Fast Breeder Reactor FBR ZALETY: Brak zbiornika wysokociśnieniowego MoŜliwość wymiany paliwa bez wyłączania reaktora WADY: Niebezpieczne własności fizyczne: Dodatni współczynnik parowy reaktywności Fatalny system zabezpieczeń Wprowadzone po "Czarnobylu" modyfikacje radykalnie podnoszą poziom bezpieczeństwa ZALETY: - Brak zapotrzebowania na paliwo kopalne - Wysoka sprawność - Bardzo wysoka gęstość mocy - Bardzo wysokie wypalenie (małe zuŝycie paliwa) - Małe rozmiary rdzenia - Nieczułość na trucizny, WADY: - Mniej korzystne własności pod względem bezpieczeństwa: - (B.krótki czas pokolenia neutronów; bardzo duŝe ciepło powyłączeniowe, Palne chłodziwo Na, korozyjne własności Na) - paliwo uzyskane z przeróbki paliwa wypalonego nadal droŝsze od uranowego. Reaktor prędki powielający
Reaktory prędkie cd. Reaktory chłodzone gazem 1) C 2 cooled, Gas-Cooled graphite-moderated Reactors GCR The use limited to the United Kingdom; known as the Magnox reactors. A newer version is the Advanced Gas-Cooled, Reactor (AGCR). IV-tej generacji Generation IV Generation IV
Gen IV Generation IV Generation IV Główni Generation dostawcy urządzeń IV
Generation IV Reaktor Wysokotemperaturowy cd. Elementy paliwowe reaktorów wysokotemperaturowych 02-GA50807-0 Dziękuję za uwagę