Příběh jaderné energie
Jaderná energetika 20. a 21. století Aleš John UJV Řež
2.11.2011
1
O čem bude řeč Budeme mluvit o jaderné energetice, zejména elektroenergetice Krátké historické ohlédnutí Kde jsme dnes Co by se mohlo stát v dalších letech
2.11.2011
2
Jaderná energie (energetika) je závazek na min 150 let Základní principy a teorie
5 (let)
Technické řešení
5
Prototyp a ověření
5
Výrobní, znalostní a legislativní infrastruktura 10 Vývoj, konstrukce, výroba
10
Projekce, výstavba, spuštění
10
Provozování
40 - 60
Odstavení a likvidace
10 - 50
Sečteno (a podtrženo)
100 - 160
Pojďme si vyprávět Příběh jaderné energie. 2.11.2011 V Československu začal v roce 1955
3
Historie (1932 – 2010) 1932 James Chadwick - objev neutronu 1938 Otto Hahn, Fritz Strassman jaderná reakce štěpení 1939 Lise Meitner a O. R. Frisch štěpení uranu neutrony 1942 Enrico Fermi –řízená štěpná reakce
2.11.2011
4
Enrico Fermi 2.Prosince 1942 Chicago Pile 1 2.11.2011
5
Projekt Manhattan 130 000 lidí, 2mld USD/22USD/ Dopis Einstein +… 1939 Projekt Manhattan Leslie Growes, Robert Oppenheimer Trinity test 16.června 1945 Hirošima 6. srpna 1945 Nagasaki 9. srpna 1945
Válečnictví – neřízená štěpná nebo fůzní reakce 2.11.2011
6
Řízená štěpná reakce
Hyman Rickover 1951 - 1954
2.11.2011
USS Nautilus 1954
1955
7
Mírové využití - Řízené štěpení, jaderný reaktor zařízení pro produkci tepla nebo jaderných částic
2.11.2011
8
Obninsk APS 1 June 27. 1954 1954 – 2002 6 MW RBMK family
2.11.2011
9
1956 – 2003 Calder Hall Anglie Magnox inspirace pro A1
Shippingport NPP Operation 1958 – 1982 PWR 60 MW 2.11.2011
10
Jaderná historie v Československu 1955 Jaderný výzkum 1956 FJFI , vysoké školy 1957 Jaderná reaktor v UJV Řež Průmysl se orientuje na jádro (Škoda, Vítkovice, Sigma …) 1972 A1 Slovensko první JE 100 MW 1978 V1 VVER 440 prvá generace
2.11.2011
11
Jaderná historie v Československu
1984 V2 Slovensko
1985 Dukovany
1998 Mochovce Slovensko
2000 Temelin
2.11.2011
12
Základní typy jaderných reaktorů (vychází z vojenských programů)
2.11.2011
13
A co dál?
2.11.2011
14
Dlouhodobá strategie elektrárenských společností Prodloužení životnosti stávajících JE Rekonstrukce a zvyšování výkonu Budování III. generace reaktorů v současnosti a jejich náhrada IV. generací kolem roku 2040 - 2060
2.11.2011
15
Prodloužení provozu EDU a ETE Stress testy Atomový zákon a platnost licence s periodou 10 let Licence do roku 2015 Provozní bezpečnostní zpráva Stav zařízení zejména TNR Technické modernizace
2.11.2011
16
Nová výstavba Co se nyní staví – Generace 3/3+
Modely jsou zkonstruovány a připraveny do výroby, nyní se musí vyrobit a prodat 2.11.2011aby se investice vložená do vývoje vrátila 17
EPR 1600 MW, AREVA • Olkiluoto 3 Finsko • Flamanville 3 Francie • Daya Bay Čína • 2013
2.11.2011
18
AP 1000, Westinghouse Sanmen (Čína) 2014? 10 elektrárenských společností v USA dostalo nebo požádalo o licenci NRC na výstavbu a provoz
2.11.2011
19
VVER 1200 Atomprom Rusko
AES 2006/Mir 1200 Leningradsk JE Novovoroněžská JE Kaliningrad 2013 ?
2.11.2011
20
Dále nabízí JE gen 3/3+
2.11.2011 11/02/11
21
21
Co je na trhu jaderných reaktorů •PWR , •BWR, •CANDU, •BN 800 (construction started in Belojarsk -expected 2012) •HTR Pebble bed (South Africa) ????? •Floating (70 MW PWR )
2.11.2011
22
V Česku
Dostavba ETE 3,4 kvalifikovaný AREVA, Westinghouse, ŠJS Tendr vyhlášen 31.10.2011 Kontrakt konec 2013 Stavební povolení 2017 Spouštění 2022/2023? EDU 5 EBO 5 (JESS = ČEZ + JAVYS)
Prodloužení provozu EDU 1-4 do ????? 2035 ? Zvýšení výkonu EDU na 500 MW, ETE +5%
2.11.2011
A CO DÁL až to bude postaveno a zaplaceno včetně investic do vývoje???
23
Výzvy a problémy
Jaderné palivo a jeho dostupnost Účinnost tepelného cyklu (kontrolní otázka – teplota ?) Bezpečnost – pasivní, postavená na přírodních zákonech
2.11.2011
24
Tahák Pouze U235, U 233, Pu 239 štěpitelné termálními/moderovanými neutrony Přírodní U (99% U238), Th 232 lze převést reakcí
Mluvíme o rychlých – množivých reaktorech - FBR
2.11.2011
25
Generace 4 Created in 2001 For future comercional Operation after 2040 • Supercritical PWR • HTGC He cooled • Fast - Na cooled • Fast - He cooled • Fast - Pb-Bi cooled • MSR 2.11.2011
Argentina Brazil, Canada, France, Japan, South Korea, South Africa, Switzerland, EU, Russia, U.K., U.S.A. 26
Štěpení
Syntéza
Pokročilé reaktory
GEN IV
Stávající reaktory První reaktory
1950
1970
1990
2010
2030
2050
2070
Generace I Generace II
A1
VVER 440 VVER 1000 PWR, BWR
2.11.2011
Generace III
EPR, AP 1000 VVER 1000/92
Generace IV
27 ? Fúze
Generace 4 Rychlý reaktor chlazený plynem
2.11.2011
28
Generace 4
2.11.2011
Rychlý reaktor chlazený olovem
29
Generace 4 Rychlý reaktor chlazený sodíkem
2.11.2011
30
Generace 4 Reaktor s nadkritickými parametry vody
2.11.2011
31
Generace 4 Vysokoteplotní reaktor , He
2.11.2011
32
Generace 4
2.11.2011
Reaktor s roztavenými solemi
33
2.11.2011
34
2.11.2011
FSI EU OEI
35
35
Tepelný výkon: 2400 MWt Účinnost výroby el.energie: až 48% Využití vysokopotencialního tepla v procesech
http://www.vuje.sk/sk/index.php?page=projekt-allegro
2.11.2011
FSI EU OEI
36
36
Hlavní směr na ropné písky 2.11.2011
FSI EU OEI
37
37
Generace 5 ? Reaktor s postupnou vlnou TWR (Traveling-Wave Reactor) – (TWR) by měl být schopen pracovat na jednu dávku paliva 50 až 100 let, aniž by vyžadoval údržbu. – Plánované výkony 300 a 1000 MW – Soliton - představuje vlnu, která se šíří prostředím, ale na rozdíl od obyčejné vlny nemění svůj tvar – „nerozplývá se“. – Vyvíjí společnost Terra Power Billa Gatese (prof. Hejzlar)
2.11.2011
FSI EU OEI
38
38
2.11.2011
FSI EU OEI
39
39
Nuclear fusion 2009 Tokamac ITER 2020 - principle ? ? ? ? ? ? ? 2100 commercial operation „The Sun on the Earth“
2.11.2011
40
Paralelní cesta
2.11.2011
41
Co nás napadá ?
2.11.2011
42
PŘESTOŽE NĚKTERÉ FUNDAMENTY ZŮSTÁVAJÍ, V ENERGETICE BUDE MUSET DOJÍT KE ZMĚNÁM
Stabilita, Velikost, Jistota
Síla, Chytrost, Předvídavost
Silné a zdravé portfolio zdrojů bude základem energetiky i nadále, ale do budoucna se rozšíří o další prvky, které musí dohromady tvořit dobře fungující a spolupracující celek. Ekonomická síla energetik je výhodou v době ekonomické krize, ale je zdrojem očekávání a nesmí být brzdou při hledání nových řešení a přizpůsobení se novým podmínkám.
2.11.2011
43
43
ILUSTRATIVNÍ PARALELA EXISTUJE TŘEBA VE VOJENSTVÍ…
DŘÍVE:
NYNÍ:
Stabilita, Velikost, Jistota
Síla, Chytrost, Předvídavost
Těžkopádnost
2.11.2011
Efektivita
44
44
…NEBO V TELEKOMUNIKACÍCH
DŘÍVE:
2.11.2011
NYNÍ:
45
45
Dojde ke změnám i v energetice NPP + electricity network power energy in populated areas
Autonomous small systems power energy in distant areas
Portable and mobile sources independency, mobility, freedom
2.11.2011
46
Autonomous small local network
Bilibino NPP 4x 12 MW since 1972
Floating NPP
• Small power to 50 MW • Heat and electricity production • Very limited operational staff • No maintenance • Long term service interval • No infrastructure needed Hyperion
2.11.2011
Toshiba 4S
47
One need also small portable sources, long lifetime battery,…..
Portable equipment Space program Health electronics (pacemakers,…..) Mobile communications Military purposes Remote control ……. …….
2.11.2011
48
Nuclear solutions Thermobattery
Fuel cells , hydrogen produced by Nuclear (UJV Řež project)
Beta voltaic battery – nanotechnology, integrated source into the chip
2.11.2011
49
Resumé Jak to začalo a kam jsme se dostali, pořád žijeme z armádních projektů Ted se situace mění a přichází komerce gen 3 Generace 4, vysoká účinnost, technologické teplo, uzavřený PC Fůze a gen 5 Jiná cesta, odklon od velkých sítí a přechod k naprosté nezávislosti a autonomitě
2.11.2011
50
