ENERGETYKA JĄDROWA

PERSPEKTYWY I ZAGROŻENIA

Jerzy Niewodniczański

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

ELEKTROWNIA JĄDROWA

Elektrownia jądrowa w Olkiluoto (Finlandia)

Chmielnicka Elektrownia jądrowa (Ukraina)

Sierpień 2007:

439 bloków jądrowych eksploatowanych, całkowita moc netto 371 671 MW(e)

= 15,2% mocy wszystkich elektrowni świata

5 bloków jądrowych w stanie dłuższego postoju

31 bloków jądrowych w budowie

Reaktory energetyczne na świecie (wrzesień 2007)

Reaktory czynne Kraj

Liczba Moc MW(e)

ARGENTYNA 2 935 ARMENIA 1 376 BELGIA 7 5801

BRAZYLIA 2 1901 BUŁGARIA 2 1906 KANADA 18 12584 CHINY + TAJWAN 17 13493

CZECHY 6 3523 FINLANDIA 4 2696 FRANCJA 59 63363 NIEMCY 17 20339 WĘGRY 4 1755

INDIE 17 3685 JAPONIA 55 47587

Reaktory energetyczne na świecie (wrzesień 2007) -c.d.

Reaktory czynne

Kraj Liczba Moc

MW(e) KOREA 20 16810 LITWA 1 1185

MEKSYK 2 1360 HOLANDIA 1 449 PAKISTAN 2 450 RUMUNIA 2 1306

ROSJA 31 21743 AFRYKA PŁD. 2 1800 SŁOWACJA 5 2034 SŁOWENIA 1 666 HISZPANIA 8 7450 SZWECJA 10 8921

SZWAJCARIA 5 3220 W. BRYTANIA 19 10982

UKRAINA 15 13107 U S A 104 98446

SUMA 439 371 671

REAKTORY EKSPLOATOWANE w sierpniu 2007

ŁĄCZNIE 439 BLOKÓW

ENERGETYKA JĄDROWA DZISIAJ

ZMIERZCH CZY RENESANS?

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)

w 2006

zakończono eksploatację:

w 2006rozpoczęto 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)

w 2006

Tarapur 3 (490 MW(e), PHWR, Indie) - (15.06)

Tianwan 1 (1000 MW(e), PWR-WWER, Chiny) -(12.05)

włączono do sieci:

w 2007włączono 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)

w 2007rozpoczęto 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)

Wcześniejszeprototypyreaktorów

Shippingport Dresden,

Fermi I Magnox

Ewolucja reaktorów energetycznych

Jak G III oraz zwiększone

bezpieczeństwo i lepszewskaźniki

ekonomiczne

LWR„zaawansow

ane”:ABWR

System 80+AP-600

EPR

Komercyjne reaktory

energetyczne

LWR-PWR, BWR CANDUVVER/RBMK

• zwiększone bezpieczeństwo• mniej odpadów• odporność proliferacyjna

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

Generacja I Generacja II Generacja III Generacja III+ Generacja IV

Ewolucja reaktorów energetycznych

Generacja I

Generacja II

1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090

Generacja III

Pierwsze Pierwsze reaktoryreaktory

Współczesne Współczesne reaktoryreaktory

Zaawansowane Zaawansowane reaktoryreaktory

Systemy Systemy przyszłościprzyszłości

Generacja IV

Reaktor prędki chłodzony ciekłymsodem

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

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 35 ton paliwa rocznie, w porównaniu z 7 000 ton węgla kamiennego dziennie)

2850 m3 wody morskiej oraz 10 ton rudy litowej

100 kg D + 150 kg TReakcja fuzji (termojądrowa)

210 ton rudy uranowej35 ton UO2Rozszczepienie jąder

26 260 wagonów towarowych2 500 000 tonWęgiel

10 000 000 baryłek oleju lub 100 supertankowców

1 400 000 tonRopa naftowa

47 piramid Cheopsa1.2 km3Gaz

20 000 000 świńBiogaz

2555 boisk piłkarskich23 km2 paneli słonecznych na równikuSłońce (fotowoltaiki)

486 km22700 wiatraków o mocy 1.5 MWWiatr

3-krotna wielkość Jeziora Bodeńskiego2000 km2Biomasa

Dla porównaniaPotrzebyŹródło energii

Roczne zużycie paliwa w elektrowni o mocy 1000 MW

(źródło: CERN – „Energy, Powering Your World”, 2000)

Go Back to Nuclear Power Plant Information

This page was automatically created on 19 Mar 2007, 12:12:44 .

Comments to Project Officer© 2000 International Atomic EnergyAgency.(2005 - SŁOWENIA 98,3 %, HOLANDIA 95,5 %,

FINLANDIA 95,3 %, REPUBLIKA KOREI 91,2 %, USA 90,8 %)

WSPÓŁCZYNNIK WYKORZYSTANIA MOCY (średnia światowa)

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 (…).

Years of Uranium Availabilty for Nuclear Power*

Reactor/fuel cycle identified total total conventionalconventional conventional and unconventional

resources resources resources

Current once-throughfuel cycle with light 85 270 675water reactors

Pure fast reactorfuel cycle with 5000-6000 16000 – 19 000 40 000 – 47 000recycling

*/ at 2004 generation electricity level; source: NUCLEAR TECHNOLOGY REVIEW 2007, IAEA, Vienna 2007.

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

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.

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

JĄDROWY CYKL PALIWOWY

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

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 promieniotwórczychw wysadzie soli kamiennej

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

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)

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

W odległości do 307 km od granic Polski eksploatowanych jest 10elektrowni jądrowych (26 bloków - reaktorów energetycznych) o łącznej mocy ok. 18 tys. MWe:

Piętnaście bloków z reaktorami WWER-440 (o mocy 440 MWe):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 MWe):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 Mwe1 blok elektrowni Krümel (RFN) o mocy 1315 MWe;

Jeden blok z reaktorem RBMK:1 blok elektrowni Ignalino (Litwa) o mocy 1300 MWe .

32 12 56

43 13 44

36 25 39

34 16 50

34 18 48

33 12 55

30 22 48

42 20 38

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

1989

1991

1994

1996

1998

2000

2002

2004

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

kraju w latach 1989-2004

za nie wiem/trudno powiedzieć przeciw

19%

31%

34%

36%

32%

39%

31%

26%

14%

9%

18%

17%

13%

10%

15%

12%

17%

12%

20%

19%

10%

8%

14%

9%

10%

14%

26%

23%

27%

35%

24%

30% 27%

42%

17%

13%

15%

10% 11%

11%

Ogółem N=1016

Mężczyźni N=486

Kobiety N=530

Do 29 N=303

Od 30 do 39 N=159

Od 40 do 49 N=195

Od 50 do 59 N=148

60 i więcej N=211

[4] Zdecydowanie tak [3] Raczej tak [2] Raczej nie [1] Zdecydowanie nie Nie wiem/trudno powiedzieć

Płeć

Wiek

Stopień akceptacji budowy elektrowni jądrowej w Polsce

(grudzień 2006)

PIERWSZY ETAP POLSKIEGO PROGRAMU ENERGETYKI JĄDROWEJ

1972 - 1973 – decyzja o budowie w Polsce elektrowni jądrowych, wybór 8 lokalizacji, decyzja lokalizacyjna „Żarnowiec” i „Klempicz”

1974- podpisanie porozumienia między PRL i ZSRR, decyzja na temat typu pierwszej elektrowni (4 reaktory typu WWER-440/213)

01.1982 - decyzja Rady Ministrów

04.1983 - podpisanie kontraktu dot. budowy

1984 - rozpoczęcie prac budowlanych

PIERWSZY ETAP POLSKIEGO PROGRAMU ENERGETYKI JĄDROWEJ, c.d.

1989 – 1990 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…1990 - Rada Ministrów konsultuje program z ekspertami z kraju i z zagranicy4. 09. 1990 - Rada Ministrów decyduje o zaniechaniu programu 9. 11. 1990 - Sejm zatwierdza decyzję Rządu, aczkolwiek...

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 bezpieczeństwa jądrowego i ochronyradiologicznej,• 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.