Energetyka jądrowa (Za i przeciw, alternatywa?)

Projekt „NEW-TECH Program rozwoju praktycznych kompetencji nauczycieli zawodów branż
nowych technologii” jest współfinansowany przez Unię Europejską
Energetyka jądrowa
ZA
PRZECIW
?
Projekt realizowany przez COMBIDATA Poland sp. z o.o. w ramach umowy o dofinansowanie projektu w ramach Programu Operacyjnego
Kapitał Ludzki 2007-2013, Priorytetu III „Wysoka jakość systemu oświaty”, Działanie 3.4 „Otwartość systemu edukacji w kontekście uczenia
się przez całe życia” , Poddziałanie: 3.4.3 „Upowszechnienie uczenia się przez całe życie - projekty konkursowe”.
Krótka historia rozwoju energetyki jądrowej
•
•
•
•
•
•
•
1951 r.– reaktor EBR 1 w Idaho National Engineering and
Environmental Laboratory w USA – 200 kW,
1954 r. – elektrownia jądrowa w Obnińsku w ZSRR – 5 MW,
1956 r. – elektrownia Calder Hall (GCR) - W.Bryt.– 200 MW,
1957 r. – elektrownia Shippingport (PWR) w USA – 60 MW,
1971 r. – blok jądrowy WWER - 440 w ZSRR,
1974 r. – pierwszy blok jądrowy 1200 MW (PWR) w RFN,
1985 r. – pierwszy blok jądrowy 1240 MW (FBR) – Francja.
Do chwili obecnej powstały 3 generacje reaktorów jądrowych,
wdrażana jest generacja 3+, trwają prace nad generacją 4.
Zmiany mocy (liczba bloków)
Prognoza mocy
elektrowni jądrowych na świecie (GW)
Stan na:
30.6.1981 r.
Stan na:
30.9.1991 r.
Stan na:
31.12.2000 r.
Stan na:
31.12.2010 r.
Stan na:
16.03.2013 r.
152,5
( 257 )
345,0
( 418 )
351,3
( 438 )
375,3
( 443 )
372,515
(437)
Ocena mocy
na 2020 r.
Ocena mocy
na 2030 r.
Ocena mocy
na 2030 r.
614
829
510 - 810
Dane statystyczne dotyczące produkcji energii oraz
energii elektrycznej z energii jądrowej
1) Produkcja energii elektrycznej we wszystkich elektrowniach
(klasycznych i jądrowych) w 2010 r. na świecie – 2630 TW.h
2) Udział elektrowni jądrowych w całkowitej produkcji energii
elektrycznej na świecie w 2010 r. – 13,8% wg stanu z 1.01.2011 r.
(dane WNA oraz IAEA) Przed awarią w Fukushimie.
Obecnie energetyka jądrowa w skali światowej odpowiada za 13,5% produkcji
energii elektrycznej.
Trochę statystyki
maj 2012
Państwo
Liczba pracujących
reaktorów
energetycznych
Łączna moc
zainstalowana
netto (MWe)
Stosunek ilości energii elektrycznej
wyprodukowanej w EJ do całkowitej
ilości en. el. wyprodukowanej w danym
państwie (TWh) w 2011 r.
Udział w krajowej
produkcji energii
elektrycznej (%) w
2011 r.
Argentyna
2
935
5,9/118,6
4,97
Armenia
1
375
2,4/7,1
33,17
Belgia
7
5927
45,9/85,1
53,96
Brazylia
2
1884
15,6/493,8
3,17
Bułgaria
2
1906
16,3/50,1
32,58
Chiny
16
11816
87,4/4721,7
1,85
Czechy
6
3766
26,7/81,0
32,96
Finlandia
4
2736
22,3/70,6
31,58
Francja
58
63130
421,1/541,9
77,71
Hiszpania
8
7567
55,1/282,6
19,48
Holandia
1
482
3,9/108,9
3,60
Indie
20
4391
28,9/785,9
3,68
Iran
1
915
0,1/225,3
0,04
Japonia
50
44215
156,2/861,0
18,14
Kanada
18
12604
90,0/587,2
15,33
Trochę statystyki
maj 2012
Udział w
krajowej
produkcji
energii
elektrycznej
(%) w 2011 r.
Państwo
Liczba pracujących
reaktorów energetycznych
Łączna moc
zainstalowana
netto (MWe)
Stosunek ilości energii elektrycznej
wyprodukowanej w EJ do całkowitej ilości
en. el. wyprodukowanej w danym
państwie (TWh) w 2011 r.
Korea Pd.
23
20671
147,7/426,4
34,64
Meksyk
2
1300
9,3/262,4
3,55
Niemcy
9
12068
102,3/575,0
17,79
Pakistan
3
725
3,8/101,5
3,77
RPA
2
1830
12,9/249,1
5,19
Rosja
33
23643
161,7/919,4
17,59
Rumunia
2
1300
11,7/61,9
18,98
Słowacja
4
1816
14,3/26,5
54,02
Słowenia
1
688
5,9/14,1
41,73
USA
104
101465
790,2/4105, 7
19,25
Szwajcaria
5
3263
25,7/62,9
40,85
Szwecja
10
9331
58,0/146,4
39,62
Ukraina
15
13107
84,8/179,7
47, 20
Węgry
4
41889
14,7/34,0
43,25
Wielka
Brytania
17
17
973662,7/351,8
17, 82
Typy elektrowni jądrowych na świecie
Reaktory w budowie
Najbardziej popularne typy elektrowni jądrowych
PWR
BWR
Inne typy reaktorów energetycznych
FBR
RBMK
Przemiana energetyczna w reaktorze
Elementy reaktora jądrowego
System barier ochronnych izolujących substancje
promieniotwórcze od otoczenia
4 bariery ochronne:
I.
1.
2.
3.
4.
Zapobieganie
uszkodzeniom paliwa:
II.
III.
Pastylki paliwowe
(zatrzymują ~99%
aktywności produktów
rozszczepienia)
Koszulka elementu
paliwowego
Granica ciśnieniowa układu
chłodzenia reaktora
Obudowa bezpieczeństwa
•
Wyłączenie reaktora
(niezawodne i szybkie)
•
Odprowadzenie ciepła
powyłączeniowego
Utrzymanie integralności
i szczelności obudowy
bezpieczeństwa
Awaria ze stopieniem rdzenia w reaktorze PWR TMI-2 (1979, USA): utracono bariery 1 i 2, ale zbiornik reaktora
(bariera 3) i obudowa bezpieczeństwa (bariera 4) pozostały szczelne.
Nikt nie stracił życia ani zdrowia.
Technologia reaktorów energetycznych
generacji
III
• Standaryzacja projektów - uproszczenie licencjonowania, zmniejszenie kosztów,
skrócenie czasu budowy bloków jądrowych,
• ułatwienie i usprawnienie eksploatacji,
• wyższa dyspozycyjność, dłuższa żywotność,
• mniejsze prawdopodobieństwo awarii stopienia rdzenia reaktora,
• ograniczenie negatywnego oddziaływania na środowisko,
• osiągnięcie wyższego stopnia wypalenia paliwa jądrowego oraz wydłużenie czasu
jego użytkowania,
• wprowadzenie biernych systemów bezpieczeństwa z wykorzystaniem naturalnych
zjawisk fizycznych,
• wielokrotne rezerwowanie oraz dywersyfikacja układów bezpieczeństwa,
• rozdzielenie przestrzenne podsystemów oraz rozdzielenie przy użyciu barier,
• zapewnienie możliwości kontroli układów podczas pracy elektrowni.
Logika reakcji w przypadku awarii
• Elektrownie jądrowe z reaktorami II generacji projektowano na
warunki maksymalnej awarii projektowej, tj. rozerwania głównej
pętli cyrkulacyjnej obiegu pierwotnego.
• Elektrownie jądrowe z reaktorami III generacji spełniają tzw.
rozszerzone warunki projektowe: wykluczone zniszczenie
obudowy bezpieczeństwa reaktora oraz wykluczone stworzenie
zagrożenia radiologicznego dla ludności w odległości większej niż
800 m od elektrowni jądrowej.
UE Reaktory spełniające wymagania
• Europejski ciśnieniowy reaktor wodny EPR firmy
AREVA przewidziany dla bloków jądrowych o mocy
elektrycznej 1650 MW.
• Udoskonalone reaktory wodne ciśnieniowe AP 600 i AP
1000 firmy Westinghouse dla bloków o mocy 600 i 1000
MW.
• Udoskonalone reaktory wodne wrzące ABWR oraz
ESBWR firmy GE i Hitachi dla bloków o mocy 1350
oraz 1550 MW.
• Zaawansowane kanadyjskie reaktory ciężkowodne ACR
700 i ACR 1000.
• Udoskonalone rosyjskie reaktory wodne ciśnieniowe
WWER 640 oraz WWER 1200.
Reaktor EPR Arewa
Reaktory jądrowe przyszłości
• Reaktor prędki chłodzony gazem typu GFR,
• Reaktor chłodzony gazem o bardzo wysokiej
temperaturze chłodziwa typu VHTR,
• Nadkrytyczny reaktor wodny typu SCWR,
• Udoskonalony reaktor prędki chłodzony ciekłym sodem
typu SFR,
• Reaktor prędki chłodzony ciekłym ołowiem LFR,
• Reaktor chłodzony stopionymi solami typu MSR,
• Reaktory hybrydowe,
• Reaktory termojądrowe.
Doświadczenia krajowe. Świerk (Otwock)
Hala reaktora EWA (1958 - 1995)
w Instytucie Badań Jądrowych w Świerku.
Hala reaktora Maria (1974 - nadal)
w Instytucie Badań Jądrowych w Świerku.
Polskie Centrum badań jądrowych Świerk
Elektrownia jądrowa w Polsce
• Przedsięwzięcie Elektrownia Jądrowa Żarnowiec nie było
pierwszym krajowym doświadczeniem w zakresie budowy
reaktora jądrowego w Polsce.
• Nim zapadła decyzja Komisji Planowania przy Radzie Ministrów
19 grudnia 1972 roku, rozważane był lokalizacje w pasie
nadmorskim: okolice Szczecina, Ustka, Hel, Lubiatowo,
Przegalina, Biała Góra, okolice Szczecina, Ustka, Hel, Lubiatowo,
Przegalina, Biała Góra, a w okresie późniejszym rejon Dolnej
Odry.
• Ostatecznie Komisja wyznaczyła na lokalizację pierwszej polskiej
elektrowni jądrowej wieś Kartoszyno nad jeziorem żarnowieckim.
Żarnowiec stracona szansa
Reaktory WWER-440/213 (druga
generacja), zaprojektowane w
ZSRR, a wyprodukowane w
zakładach Škoda Pilzno w
Czechosłowacji
Turbozespoły typu 4K-465 produkcji
zakładów Zamech w Elblągu
Generatory GTHW-600
produkowane przez Dolmel z
Wrocławia
Inwestycja miała zajmować powierzchnię 425 ha
przeznaczonych na siłownię, zaplecze i obiekty
towarzyszące
Obieg cieplny elektrowni w Żarnowcu
10
6
1
12
20
G
1
9
13
4
2
5
19
16
7
14
3
18
15
8
17
1 – zbiornik reaktora, 2 – rdzeń, 3 – pompa cyrkulacyjna, 4 – wytwornica pary, 5 – główna zasuwa
odcinająca, 6 – stabilizator ciśnienia, 7 – osłona biologiczna, 8 – obudowa obiegu pierwotnego, 9 – część
WP turbiny, 10 – część NP turbiny, 11 – separator wilgoci, 12 – przegrzewacz międzystopniowy pary, 13
– skraplacz, 14 – pompa obiegu chłodzenia, 15 – pompa kondensatu, 16, 19 – wymienniki
regeneracyjne NP i WP, 17 – zbiornik wody zasilającej z odgazowywaczem, 18 – główna pompa wody
zasilającej, 20 - generator
Czynniki decydujące o wyborze miejscu
elektrowni w latach 70 tych
• Rozważany region posiadał korzystną dla planowanej inwestycji niewielka gęstość
zaludnienia oraz dostateczna odległość od większych skupisk ludności (powyżej 15
km),
• Wieloletnie badania hydrologiczne, hydrotechniczne, sejsmiczne, meteorologiczne i
demograficzne.
• Brak na północy Polski elektrowni dużej mocy o znaczącej roli w systemie
elektroenergetycznym.
• Jezioro żarnowieckie zapewniałoby dostęp do dostatecznie dużego zbiornika wody
chłodzącej dla elektrowni jądrowej wyposażonej w 4 bloki energetyczne WWER –
440 o łącznej mocy ok. 1600 MW.
• Dodatkowy atutem była nieznaczna odległość planowanej elektrowni od szczytowopompowej elektrowni wodnej Żarnowiec, (planowano wspólne wykorzystanie
zaplecza i infrastruktury budowlanej).
Co próbujemy znowu zrobić
RZĄD - MINISTERSTWO GOSPODARKI – DEPARTAMENT
ENERGII JADROWEJ KOMPETENCJE DEPARTAMENTU:
Departament Energii Jądrowej odpowiada za sprawy związane z
wykorzystaniem energii atomowej dla potrzeb społeczno
gospodarczych kraju, w tym za wdrożenie programu polskiej
energetyki jądrowej.
AKTY PRAWNE
Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. - Prawo energetyczne
Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo atomowe - Ustawa z
dnia 13 maja 2011 r. o zmianie ustawy - Prawo atomowe oraz
niektórych innych ustaw.
Jak tak dalej pójdzie to się uda, może ?
POLITYKA ENERGETYCZNA – PROGRAM POLSKIEJ ENERGETYKI
JĄDROWEJ
• Harmonogram Programu Polskiej Energetyki Jądrowej obejmuje następujące
etapy:
• Etap I - do 30.06.2011: opracowanie i przyjęcie przez Radę Ministrów Programu
polskiej energetyki jądrowej do 31.12.2010, uchwalenie i wejście w życie
przepisów prawnych niezbędnych dla rozwoju i funkcjonowania energetyki
jądrowej do 30.06.2011,
• Etap II - 1.07.2011 - 31.12.2013: ustalenie lokalizacji i zawarcie kontraktu na
Etap II - 1.07.2011 - 31.12.2013: ustalenie lokalizacji i zawarcie kontraktu na
budowę pierwszej elektrowni jądrowej,
• Etap III - 1.01.2014 - 31.12.2015: wykonanie projektu technicznego i uzyskanie
wymaganych prawem uzgodnień,
• Etap IV - 1.01.2016 - 31.12.2022: pozwolenie na budowę i budowa pierwszego
bloku pierwszej elektrowni jądrowej, rozpoczęcie budowy kolejnych bloków /
elektrowni jądrowych
• Etap V - 1.01.2023 - 31.12.2030: budowa kolejnych bloków elektrowni
jądrowych.
Jak tak dalej pójdzie to się uda, może. Termin
realny 2025?
PAA
• Państwowa Agencja Atomistyki jest urzędem obsługującym Prezesa
Państwowej Agencji Atomistyki, będącego centralnym organem
administracji rządowej-właściwym w sprawach bezpieczeństwa
jądrowego i ochrony radiologicznej kraju.
Rozkład mocy dawki
promieniowania gamma w
Polsce w dniu 23.10.2013 r.
Budowa elektrowni atomowej
• Budowa elektrowni jądrowej to zobowiązanie DŁUGOTERMINOWE wymagające
stabilnego i długoterminowego zobowiązania politycznego.
• Umowy międzynarodowe, zobowiązania polityczne i wsparcie.
• Istniejące polityki energetyczne i umowy dwustronne dotyczące energii jądrowej.
• Środowisko prawne i regulacyjne przejrzyste i przewidywalne w perspektywie
długoterminowej.
• Licencjonowanie i środowisko prawne.
• Procedury regulacyjne w kwestii energii jądrowej.
• Sprawdzony i prosty proces licencjonowania.
• Uregulowane kwestie środowiskowe.
Budowa elektrowni jądrowej wymaga odpowiedniego przygotowania.
• Pozwolenie (SS, Site Selection).
• Wstępne badania lokalizacyjne na terenie całego kraju.
• Pozwolenie (ESP, Early Site Permit).
• Wstępne zezwolenia lokalizacyjne które pozwolą na dalsze ścisłe badania
technologiczne.
• Pozwolenie DC, Design Certification.
• Opis elektrowni jądrowej według wymagań EUR (European Utility Requirements).
• Pozwolenie (CP, Construction Permit).
• Pozwolenia na budowę Elektrowni Jądrowej według badań gruntu oraz raportów
ER i PSAR.
MAEA
Wytyczne Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (MAEA)
zalecają w ramach cyklu przygotowań rozwoju energetyki jądrowej
m.in. Dokonanie studium analizy ewentualnych lokalizacji
elektrowni jądrowej.
BADANIA LOKALIZACJI - WSTĘPNE DANE
• Dane meteorologiczne.
• Dane geologiczne.
• Dane geofizyczne.
• Dane na temat wód powierzchniowych.
• Dane na temat wód gruntowych.
• Dane biologiczne (fauna i flora).
• Promieniotwórczość Ambient.
• Dane krajowych sieci elektrycznych.
Lokalizacje Badania?
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej
Państwowy Instytut Geologiczny
Narodowe Centrum badań Jądrowych
Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej
PSE Operator
Instytut Ochrony Środowiska
Lokalizacje Badania?
BADANIA LOKALIZACJI - OGÓLNE KRTERIA OCENY LOKALIZACJI
Kryteria techniczne
• Integracja z Krajowym Systemem Elektroenergetycznym,
• Transport,
• Infrastruktura,
Kryteria Geologiczne
• Geologia,
• Tektonika,
• Sejsmologia,
Kryteria hydrologiczne
• Hydrologia, Woda chłodząca,
• Obecność wód poziemnych i gruntowych,
• Zagrożenia wód gruntowych.
• BADANIA LOKALIZACJI - OGÓLNE KRTERIA OCENY LOKALIZACJI
Kryteria Socjalne
• Demografia, kultura i historia,
• Konsultacja publiczna,
• Aspekty prawne,
• Bezpieczeństwo jądrowe,
• Dostęp i ewakuacja,
• Ryzyko od zdarzeń spowodowanych przez człowieka,
Kryteria środowiskowe
• Meteorologia,
• Środowisko, fauna i flora (Natura 2000).
Wnioski dla Polski
•
•
•
•
•
•
Celowość budowy elektrowni jądrowej,
potrzeby i zagrożenia związane z energetyką jądrową,
bezpieczeństwo obiektu, bezpieczeństwo i poszanowanie środowiska
akceptacja społeczna oraz kształcenie w zakresie energetyki jądrowej,
wybór typu i wielkości reaktora jądrowego,
wykorzystanie doświadczeń z realizacji inwestycji w Żarnowcu oraz z
budowy obecnych boków jądrowych,
• skorzystanie z doświadczeń krajów wdrażających najnowsze
rozwiązania konstrukcyjne.
Różan
• Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych jest jedyną w
Polsce instytucją zajmującą się kompleksowo unieszkodliwianiem
odpadów promieniotwórczych.
• Krajowe Składowisko Odpadów Promieniotwórczych (KSOP).
Dziękuję Państwu za uwagę
i do zobaczenia na budowie pierwszej polskiej EJ!