polskie towarzystwo nukleoniczne warszawa

Polskie Towarzystwo NukleoniczneWarszawa

ELEKTROWNIE JĄDROWEkorzyści i zagrożenia

Andrzej T. MikulskiPaństwowa Agencja Atomistyki

Polskie Towarzystwo Nukleoniczne

Katolicki Uniwersytet Lubelski Jana Pawła IIAkademicki Klub Myśli Społeczno-Polityczne

„VADE MECUM”

Lublin, 22 kwiecień 2009 r.

Andrzej T. MikulskiLublin, 22.04.2009 1


Państwowa Agencja Atomistyki

- urząd dozoru jądrowego- działa na podstawie Prawa atomowego- odpowiedzialny za bezpieczeństwo jądrowe i ochronę radiologiczną- wydaje licencje na budowę, eksploatacje i likwidację obiektów jądrowychjedyny obiekt w Polsce: reaktor MARIAdodatkowo:Krajowe Składowisko Odpadów Promieniotwórczychprzechowalniki wypalonego paliwa w Ośrodku Świerk




Generacja I

Generacja II

1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090

Generacja III

Pierwsze Pierwsze reaktoryreaktory

ObnińskShippingporCalder Hall

Współczesne Współczesne reaktoryreaktory

LWR: PWR, BWRCANDUAGR ABWR,

APWRPBMR

Zaawansowane Zaawansowane reaktoryreaktory

Systemy Systemy przyszłościoweprzyszłościowe

Generacja IV

Przegląd typów reaktorów energetycznych (podział na generacje)



Uzasadnienie konieczności podjęcia rozwojuenergetyki jądrowej w Polsce

trzy aspekty – tzw. 3 x E

» energetyczny – potrzeba pokrycia rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną przy zróżnicowanej strukturze źródeł zapewniającej bezpieczeństwo energetyczne

» ekonomiczny – konieczność uzyskania takiej struktury źródeł energii elektrycznej, która zapewnia najniższe zdyskontowane koszty wytwarzania w całym systemie w warunkach występujących ograniczeń oraz zaostrzających się wymagań ekologicznych

» ekologiczny – przestrzeganie prawnych wymogów ekologicznych oraz zapewnienia minimalnego poziomu zanieczyszczenia środowiska

(Marecki/Duda: referat na konferencję NPPP-2006)



Reaktor wodno- ciśnieniowy PWR (WWER)

6

Bariery bezpieczeństwa(przed wydostaniem się radioaktywnych produktów rozszczepienia):

1. materiał paliwowy2. osłona (koszulka) pręta3. zbiornik reaktora4. obudowa bezpieczeństwa (pojedyncza lub podwójna)

Bezpieczeństwo jądrowe - gwarancje układu wielu barier

Awaria ze stopieniem rdzeniaEJ Three Mile Island (USA) w 1979 r.Utrata barier 1 i 3 (materiał paliwowy i koszulka)Działanie bariery 3 i 4 (zbiornik i obudowa)

Brak skutków zdrowotnych

Andrzej T. MikulskiLublin, 22.04.2009


7

Bezpieczeństwo jądrowe – kultura techniczna

pojęcie wprowadzone po awarii w Czarnobylu

definicja:dbałość o zachowanie wszelkich wymagań i zasad na każdym etapie projektu, wykonania i eksploatacji elektrowni jądrowej

- wykorzystanie naturalnych praw fizyki w projektowaniu (grawitacja, konwekcja naturalna, właściwości materiałów …

- analiza wszelkich scenariuszy awaryjnych na etapie projektu

- przygotowanie weryfikacji procesu budowy

- szkolenie personelu (symulatory)

- brak tolerancji uchybień (nie ma małych uchybień)

- wykorzystanie doświadczeń eksploatacyjnych z innych elektrowni

- nauczenie odpowiedzialności w praktycznym działaniu

i w każdych okolicznościach personelu operacyjnego Andrzej T. MikulskiLublin, 22.04.2009




REAKTORY JĄDROWE NA ŚWIECIE PRACUJĄCE



UDZIAŁ REAKTORÓW JĄDROWYCHW PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ



DYSPOZYCYJNOŚĆ REAKTORÓW JĄDROWYCH



LICZBA PRACUJACYCH REAKTORÓW JĄDROWEWEDŁUG LAT PRACY



REAKTORY JĄDROWE NA ŚWIECIE W BUDOWIE



Zalety energetyki jądrowej (1)

- wykorzystanie surowców energetycznych przydatnych tylko do produkcji energii elektrycznej (uran i tor)

- wysoka koncentracja energii w uranie (1 kg uranu naturalnego jest równoważny wartości energetycznej 20 ton węgla kamiennego)

- swoboda wyboru dostawcy paliwa (wiele krajów posiada zasoby rudy uranu i toru)

- zaniedbywalne koszty transportu paliwa

- możliwości składowania paliwa (okres kilku lat paliwo zajmuje mało miejsca)



Zalety energetyki jądrowej (2)

- udział surowca (uranu) w łącznym koszcie produkcji energii elektrycznej w elektrowni jądrowej wynosi zaledwie 3-5%- koszt uranu naturalnego stanowi ok. 30% kosztów paliwa (reszta to koszt wzbogacenia oraz produkcji elementów paliwowych)

a z tego wynika:- niska wrażliwość kosztów produkcji energii elektrycznej na wahania cen tego surowca (dla węgla i gazu koszty energii są silnie wrażliwe na ceny surowców)

- stabilność kosztów produkcji elektryczności w dłuższej perspektywie czasu



Zagrożenia od energetyki jądrowej

• promieniowanie (w czasie normalnej eksploatacji) (pomijalne w czasie normalnej eksploatacji, porównanie w promieniotwórczością popiołów z elektrowni węglowej)

• możliwość awarii jądrowej (rozwój zabezpieczeń przed awarią wykorzystanie praw fizyki w III generacji reaktorów jedyny przemysł nastawiony od początku na likwidacje zagrożeń)

• wytwarzanie odpadów promieniotwórczych (b. ograniczona ilość i zawsze pozostająca pod kontrolą)

• możliwość proliferacji materiałów jądrowych (do produkcji bomby atomowej, tylko w specjalnym typie reaktora, zapobieganie przez inicjatywę GNEP)



Energetyka jądrowa w Polsce umożliwiłaby:

• wzrost niezależności energetycznej poprzez dywersyfikację źródeł energii• spełnienie wymagań protokołu z Kioto (limity emisji gazów cieplarnianych)• oszczędzanie innych surowców energetycznych (węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny) i zaoszczędzenie dla przyszłych pokoleń• wykorzystanie tych zasobów w przemyśle chemicznym (są niezastąpione)• rozwiązanie problemów składowania odpadów promieniotwórczych z zastosowań w medycynie i przemyśle (to trzeba koniecznie zrobić)



0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 2023 2025 2027 2029

[MW

]

węgiel kamienny węgiel brunatny gaz ziemny EC wodne obciążenie

Projekcja obciążenia elektrowni i elektrociepłowni w Polsce

oraz planowane moce netto



0

5000

10000

15000

20000

25000

2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030

[MW

]

węgiel kamienny węgiel brunatny gaz ziemny jądrowe

Optymalne kosztowonowe moce wytwórcze elektrowni w Polsce

dla referencyjnych warunków rozwoju gospodarczego



10 elektrowni jądrowych, 27 reaktorów, ogólna moc 19 GWe



Stanisław Latek Państwowa Agencja Atomistyki

ul. Krucza 36, 00-522 Warszawa

32 12 56

43 13 44

36 25 39

34 16 50

34 18 48

33 12 55

30 22 48

42 20 38

61 10 29

47 15 38

0% 20% 40% 60% 80% 100%

1989

1991

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

za nie wiem/trudno powiedzieć przeciw

Stopień akceptacji społeczeństwa polskiego dla wykorzystania energii jądrowej do zaspokajania potrzeb energetycznych kraju

w latach 1989-2008

Uwaga: W roku 2006 zadano respondentom pytanie następujące: „Czy zaakceptował(a)by Pan(i) budowę w Polsce nowoczesnej i bezpiecznej elektrowni jądrowej, aby zmniejszyć nasze uzależnienie od dostawropy i gazu oraz ograniczyć emisję dwutlenku węgla do atmosfery, zapobiegając w ten sposób zmianom klimatycznym na świecie?”



Jednostkowy koszt wytworzenia energii elektrycznej netto[Energoprojekt, Katowice, 2005]

Koszt wytwarzania: Elektrownie węglowe - 285 - 304 zł/MWh (wliczona emisja CO2) 210 - 230 zl/MWh (bez kosztów emisji CO2) Elektrownie jądrowe - 155 - 177 zł/MWh- (EPR i AP1000)



Koszty produkcji energii elektrycznej wedługFundacji Efektywnego Wykorzystania Energii

Koszty wytwarzania (szacunki z 2009 r.)- istniejące elektrownie węglowe - 146 zł/MWh (bez kosztów emisji CO2)- przyszłe elektrownie węglowe 214 zł/MWh- elektrownie jądrowe - 257 zl/MWh



Elektrownia jądrowa w Olkiluoto w Finlandii (makieta)



Elektrownia jądrowa w Olkiluoto w Finlandii (widok aktualny) (montaż ostatniego pierścienia ochronnego w obudowie

bezpieczeństwa, wysokość 40 m, pozostała pokrywa obudowy bezpieczeństwa - wszystko wykonane w Polsce)



Awaria w Czarnobylu- pierwotne określenie przyczyn (INSDAG-1, MAEA, 1986)

„karygodne błędy operatorów” wyłączenie wszystkich zabezpieczeń- rzeczywista przyczyna: (INSAG-7, MAEA, 1992)

„niedopuszczalna usterka projektowa” (znana konstruktorom od co najmniej 2 lat nie wprowadzona zmiana w konstrukcji prętów bezpieczeństwa- decyzja operatora wyłączenia reaktora spowodowała nagły wzrost mocy i wybuch pary- inne niedociągnięcia: * brak w wyszkoleniu kierownika zmiany (operatorów) * odstąpienie od pierwotnej instrukcji przeprowadzenia doświadczenia bezpośrednio po obniżeniu mocy związanej z wyłączeniem reaktora przed wymianą paliwa (koniec cyklu paliwowego)



Podsumowanie (1) nie ma obecnie rozsądnej alternatywy dla zaopatrzenia w energię elektryczną niż energetyka jądrowa - wzrost zapotrzebowania na energie elektryczną - nie zwiększymy wydobycia węgla kamiennego, - kosztowne dotarcie do nowych złóż węgla brunatnego - wykorzystanie importowanego gazu pozbawione racjonalnych podstaw (2) technologia jądrowa jest na wysokim poziomie (3) stałe działania na rzecz podniesienia bezpieczeństwa (4) istnieje światowy rynek elektrowni jądrowych

Działania: (a) rozpoczęcie szkolenia kadr „od zaraz” (b) zorganizowanie szerokiego programu informacji społecznej (c) podjęcie kroków inicjujących i stymulujących udział polskiego przemysłu w rozwoju energetyki jądrowej

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ



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...



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 zapewnienia 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 ...



CZY POLSKA JEST OBECNIE PRZYGOTOWANA DO POWROTU DO PROGRAMU ENERGETYKI JĄDROWEJ?

NIE, bo brak w Polsce:

• zaplecza przemysłowego (wtedy oprócz reaktora i pomp głównych i paliwa produkowaliśmy wymienniki ciepła rurociągi, turbinę, generator, systemy pomiarowe)

• wyspecjalizowanej kadry naukowo-technicznej!!! (przeszła do innych branż, rozjechała się po świecie, przerwa w kształceniu)

• wystarczającego poziomu akceptacji społecznej (tak było i przedtem)

• odpowiedniej infrastruktury oraz programów i zespołów badawczo-rozwojowych badawczej

• instytucji i programów edukacyjno-szkoleniowych



Polsce nie będzie grozić uzależnienie energetyczne od monopolistycznego

dostawcy paliwa

- zasoby uranu są rozproszone (Kanada, Australia, Rosja, Kazachstan, Namibia, USA oraz Brazylia, Chiny, Indie)

- wzbogacanie uranu realizowane jest na zasadach rynkowych przez USA, Rosję, Francję oraz wspólnie przez Holandię, Niemcy i Anglię

- dostawcami elektrowni są firmy francusko-niemieckie, amerykańskie, kanadyjskie, rosyjskie; do wejścia na rynek przygotowują się konsorcja japońskie, koreańskie

Państwowa Agencja Atomistykiul. Krucza 36, 00-522 Warszawa

Andrzej T. MikulskiSEP a współczesna energetyka - 21.09.2006 32

Nowe moce w elektrowniach jądrowych oraz produkcja energii elektrycznej (wg MAEA)

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

19

66

19

68

19

70

19

72

19

74

19

76

19

78

19

80

19

82

19

84

19

86

19

88

19

90

19

92

19

94

19

96

19

98

20

00

20

02

20

04

Inc

rem

en

tal n

uc

lea

r p

ow

er

ca

pa

cit

y

ad

dit

ion

s in

GW

e

-300

0

300

600

900

1,200

1,500

1,800

2,100

2,400

2,700

To

tal n

uc

lea

r p

ow

er

ge

ne

rati

on

in T

Wh

TWh

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

19

66

19

68

19

70

19

72

19

74

19

76

19

78

19

80

19

82

19

84

19

86

19

88

19

90

19

92

19

94

19

96

19

98

20

00

20

02

20

04

Inc

rem

en

tal n

uc

lea

r p

ow

er

ca

pa

cit

y

ad

dit

ion

s in

GW

e

-300

0

300

600

900

1,200

1,500

1,800

2,100

2,400

2,700

To

tal n

uc

lea

r p

ow

er

ge

ne

rati

on

in T

Wh

TWh

GW



Zmiany zachodzące w światowej energetyce jądrowej

» modernizacyjne zwiększenia mocy nominalnej wymiana zestarzałego wyposażenia (wytwornice pary, turbiny) > Szwajcaria - 12,3% > USA - 20% (96 modernizacji od 1977 r.) > Finlandia: EJ Olkiluoto o 23% EJ Loviisa o 11% > Hiszpania - 11% (istnieje program) > Francja - 3,5% w blokach 900 MW (zapowiedziane w latach 2008-10) > Szwecja: EJ Oskarshamn-3 o 20% (zapowiedziane) EJ Forsmark-1 o 5% (zrealizowane)» przedłużanie zezwolenia na eksploatację > USA - 39 reaktorów z 40 do 60 lat > Japonia – rozważane zezwolenia na 70 lat > Rosja 12 reaktorów z 30 do 45 latWprowadzone innowacje i usprawnienia dla „globalnej” floty reaktorówfaktycznie odpowiadają ponad 34 nowym blokom o mocy 1000 MWe pomiędzy 1990 a 2004 rokiem



Czynniki postępu w dziedzinie bezpieczeństwa energetyki jądrowej: - doskonalenie metod projektowania - nauka na błędach - uzyskiwanie doświadczeń eksploatacyjnych - wymiana informacji między użytkownikami (WANO) - sformułowanie zaleceń międzynarodowych (MAEA)

Reaktory Generacji III: - standaryzowany projekt - większa dyspozycyjność - zmniejszenie prawdopodobieństwa awarii połączonej ze stopieniem rdzenia - zmniejszone oddziaływanie na środowisko - zwiększony stopień wypalenia paliwa - przedłużenie czasu użytkowania paliwa



Projekty zaawansowanych reaktorów jądrowych: - EPR - Francja/Niemcy - AP1000 - USA - ESBWR - USA - WWER-1500 - Rosja - CANDU (ACR-1000) - Kanada

Reaktory wysokotemperaturowe: - produkcja ciepła technologicznego i energii elektrycznej



Plany budowy nowych bloków

» elektrownie w budowie (łączna moc 19 MW w 16 blokach) > Indie - 8 bloków > Rosja - 4 bloki > Tajwan, Chiny, Ukraina - 2 bloki > Finlandia, Iran, Japonia, Argentyna, Rumunia, Pakistan – 1 blok razem 24 bloki o mocy 18,7 GW» plany > Chiny do 2030 roku 5-krotny wzrost z 6,6 do 30-40 GW > Indie do 2100 roku 100-krotny > Japonia o 14,7 GW w okresie 20 lat > Republika Korei o 9,2 GW w okresie 20 lat > Rosja o 30,0 GW w okresie 20 latwnioski: - zmiana percepcji energetyki jądrowej - ambitny rozwój



Zagadnienia prawne energetyki jądrowej w Polsce: - Polska przystąpiła do wielu konwencji międzynarodowych w zakresie bezpieczeństwa jądrowego i radiacyjnego - Prawo atomowe wymaga rozbudowania (były elektrownie jądrowe ale zlikwidowano) - rozdział inwestora i dozoru (musi być zapewniony)

Kadry dla energetyki jądrowej: - największy problem w sytuacji Polski - możemy liczyć na pomoc międzynarodową w kształceniu - wykorzystać istniejącą kadrę krajową



Podsumowanie konferencji NPPP-2006dyskusja panelowa: - według panelistów nie ma alternatywy dla zaopatrzenia w energię elektryczną niż energetyka jądrowa - technologia jądrowa jest na wysokim poziomie - niezbędna stała troska o bezpieczeństwo - istnieje światowy rynek elektrowni jądrowych - korzystanie z doświadczeń budowy Żarnowca - rozpoczęcie szkolenia kadr „od zaraz” - zorganizowanie szerokiego programu informacji społecznej - podjęcie kroków inicjujących i stymulujących udział polskiego przemysłu w rozwoju energetyki jądrowej



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 50-60 lat eksploatacji – najtańsza energia elektryczna, stabilna cena paliwa pozwala na przewidywalne rachunki ekonomiczne)

• LOGISTYKA ZARZĄDZANIA

(np. elektrownia o mocy 1000 MWe zużywa 30 ton paliwa rocznie, w porównaniu z 3 pociągami węgla kamiennego dziennie)

polskie towarzystwo nukleoniczne warszawa

Documents