Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Jaderná energetika - technologie a bezpečnost Dana Drábová Státní úřad pro jadernou bezpečnost Praha.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Jaderná energetika - technologie a bezpečnost Dana Drábová Státní úřad pro jadernou bezpečnost Praha."— Transkript prezentace:

1 Jaderná energetika - technologie a bezpečnost Dana Drábová Státní úřad pro jadernou bezpečnost Praha

2 O čem bude řeč? Základní informace o jaderné energii Současný stav jaderné energetiky ve světě Princip elektrárny s parní turbínou Typy reaktorů Schéma a konstrukce reaktorů používaných v ČR Řízení reaktoru Jaderná bezpečnost Nakládání s radioaktivním odpadem a vyhořelým jaderným palivem

3 Naše civilizace existuje díky energii Moderní energie vytvořila prosperitu Bez energie přestane být dostupné prakticky všechno, co dnes považujeme za běžnou součást života, někdy dokonce za přirozené právo: –Pitná voda –Zemědělství, dostatek potravin –Hromadná doprava –Elektřina –Zdravotní péče … V zemích, jako je naše, energie nebyla v posledních letech předmětem velkého zájmu. Koneckonců, nezažívali jsme žádné významnější výpadky nebo přerušení dodávek. To se ale dost rychle a výrazně mění

4 Slabiny se potvrzují Nezávislost na vnějších zdrojích nedosažitelná Nedaří se stabilizovat výši spotřeby Výkyvy cen se rozšiřují na všechny komodity: ropa, plyn, uhlí, uran Neodvratný pokles konvenčních kapacit –Rezervy ropy a zemního plynu v Severním moři klesají –Restrukturalizace uhelného hornictví –Ukončování jaderných programů Příliš pomalý růst obnovitelných zdrojů Rostoucí závislost na dováženém plynu Dosažení závazků z Kyota se jeví nemožným Vlivy na životní prostředí rostou

5 Tři výzvy pro energetiku bezpečnost dodávek změny klimatu energie pro chudé Jakou roli bude při řešení energetického hlavolamu, který před lidstvem stojí, hrát jaderná energetika?

6 Historie jaderné energie v kostce 1932 – objev neutronu 1939 – objev štěpné reakce (Hahn + Strassmann) 1942 (2.prosince) v Chicagu první kontrolovaná jaderná reakce (Enrico Fermi) 1951 – Idaho Falls (USA)) – první výroba el. proudu ve výzkumném reaktoru 1954 – Obninsk (SSSR) (SSSR) – první elektrárna dodávající do veřejné sítě (5MWe) 1956 – podepsána smlouva o výstavbě A1 v Jaslovských Bohunicích (150 MWe) 1985 – spuštěna elektrárna Dukovany 2000 – spuštěna elektrárna Temelín spuštěna elektrárna Temelín

7

8 Jak se vyvíjel počet reaktorů a instalovaná kapacita

9 Několik čísel Bloky v komerčním provozu 441 Instalovaný výkon, GW(e) 370 Počet provozujících zemí 31 Vyrobená elektřina, TWh 2626 (16%) Provozní zkušenost, r-y Ve výstavbě 24

10 Několik čísel - EU V EU-27 je v provozu 152 jaderných bloků ve 15 zemích. Česká republika přinesla do rozšířené EU čtyři bloky v JE Dukovany a dva bloky v JE Temelín. Jejich celkový instalovaný výkon představuje 3760 MWe. Tento příspěvek je z nově přistupujících států největší. Podíl instalovaného výkonu jaderných bloků ČEZ představuje 2,5 % instalovaného výkonu všech jaderných bloků EU.

11 Jadernou energetiku v EU-25 nelze opominout EU-27 je největší „jaderná velmoc“ v mírovém využívání produkuje o 8% více Severní Amerika, skoro trojnásobek produkce Japonska a sedminásobek produkce RF Pouze 4 státy světa pokrývají svou spotřebu elektřiny více něž z 50% z jádra, všechny jsou v EU-27.

12 Přírůstky instalovaného výkonu v jádře

13 Podíl jaderných elektráren na světové výrobě elektřiny

14 Současný a budoucí stav jaderné energetiky v zemích G8 StátSoučasný počet reaktorů Instalovaný výkon (MW) Podíl JE na celkové výrobě státu v r Budoucnost jaderných elektráren v zemi USA %plánováno 13 nových reaktorů Rusko %plánováno 5 nových reaktorů Francie %plánován 1 nový reaktor + obnova stávajících Japonsko %plánováno 12 nových reaktorů Anglie %blíže nespecifikovaný rozvoj Kanada %zatím rozvoj neplánuje, plánuje náhradu „jádro za jádro“ Německo %postupný útlum do roku 2021 Itálie000 %možný návrat k jaderné energetice

15

16 Faktory ovlivňující osud jaderné energetiky Ekonomické parametry Úroveň bezpečnosti Nakládání s vyhořelým palivem Možnost vojenského zneužití Veřejné mínění, přístup politiků Legislativní požadavky, předvídatelnost regulace

17 Jak dlouho vydrží uran?

18 Jeden z četných průzkumů veřejného mínění

19

20 Uran je třeba vytěžit a zpracovat

21 Uranová ruda  Hexafluorid  Plynná forma pro obohacení  Pevné skupenství

22 Obohacování zvyšuje koncentraci U-235

23 Uranové pelety

24 Palivový článek

25 Palivové proutky naplněné peletami jsou poskládány do palivových článků

26

27 Jaderná elektrárna se odlišuje od klasické uhelné elektrárny především jaderným reaktorem a jeho aktivní zónou. Jaderný reaktor je zařízení, v němž se uskutečňuje řízená štěpná řetězová reakce doprovázená přeměnou jaderné energie v energii tepelnou.

28 Aktivní zóna dnešních energetických reaktorů představuje soubor uranových palivových článků uspořádaných konstrukčně v prostoru tak, aby umožňovaly průběh a řízení štěpné řetězové reakce a současně odvod uvolněné tepelné energie. Štěpnou řetězovou reakci udržují neutrony, které vznikají během štěpení.

29 Jaderná energie Jádro U-235 Neutrony Jádra po štěpení

30 Teplo Štěpení jádra uvolňuje další neutrony a teplo Neutrony

31

32 Řízená řetězová reakce Kontrolní tyče palivové články vytahováním tyčí reakce narůstá zasouváním tyčí reakce slábne

33 Jaderná elektrárna, turbína a generátor Lopatky turbíny Vařící voda Pára

34 Teplo produkuje páru, vyrábí se elektřina Teplo Pára Turbína Generátor Elektřina

35

36 Bezpečnost je součástí projektu ochrana do hloubky, bariéry Ochranná obálka Ocel 5 cm Ochranná obálka Předepnutý beton 1,5m Stavební konstrukce okolo reaktoru Biologické stínění ocel Reaktorová nádoba Ocel 20 cm Palivové články

37 Co je to, když se řekne jaderná bezpečnost? Stav a schopnost jaderného zařízení a osob obsluhujících jaderné zařízení zabránit nekontrolovatelnému rozvoji štěpné řetězové reakce nebo nedovolenému úniku radioaktivních látek nebo ionizujícího záření do životního prostředí a omezovat následky nehod. Potenciální riziko jaderných elektráren spočívá v možnosti ztráty kontroly nad řízením štěpné řetězové reakce a v množství radioaktivních látek nahromaděných v aktivní zóně reaktoru během jeho provozu, zejména v souvislosti s jejich možnou disperzí do životního prostředí v důsledku nedovoleného úniku.

38 Izolaci radioaktivních látek obsažených v aktivní zóně energetického reaktoru a zamezení jejich úniku do životního prostředí zajišťuje systém čtyř ochranných technických bariér, jimiž jsou: –palivová matrice, –pokrytí paliva, –primární okruh reaktoru –systém ochranné obálky. Integrita těchto bariér je základním předpokladem bezpečnosti jaderné elektrárny.

39

40 Primární okruh

41

42

43

44

45

46 Dukovany 4x440 MWe V provozu od roku 1985 Celková produkce 250 TWh Temelín 2x1000 MWe V provozu od roku 2004 Celková produkce 50 TWh Jaderné elektrárny u nás

47 Zdroje a typy radioaktivních odpadů vojenské programy zdroje IZ v medicíně a průmyslu NORM v důsledku aktivit člověka jaderná energetika –provoz –vyřazování –nehody

48 Kolik RAO vyprodukuje jaderná energetika? uran je velmi koncentrovaná energetická surovina, tuna uranu použitá v typickém tlakovodním reaktoru vyrobí tolik elektřiny jako přibližně 20 tisíc tun uhlí množství odpadu z jaderných elektráren je podle průmyslových měřítek malé, nezahrnuje skleníkové plyny

49 Kolik RAO vyprodukuje jaderná energetika? 1000 MW reaktor potřebuje ročně 32 tun paliva obsahujícího 26 tun uranu vyprodukuje 7TWh elektřiny (80% load faktor) bez přepracování zůstane 32 tun použitého paliva (25 tun těžkých kovů, zejména uran, neptunium, plutonium, americium) pro skladování a uložení a příbližně 300 m 3 nízko a středně aktivního odpadu

50 Kolik RAO vyprodukuje jaderná energetika? roční produkce odpadů v EU

51 Odpady ročně produkované různými typy elektráren

52 A co u nás? ZdrojVAO - provoz (m 3 ) VAO – vyřazování (m 3 ) VJP (t) EDU ( ) EDU ( ) ETE ( ) ETE ( ) Celkem JE Instit. ( )8050,2 Instit. ( )150500,3 Celkem instituce 2850,5

53 Co obsahuje vyhořelé palivo? 95% 238 U 0,9% 235 U 0,9% Pu 3,3 % štěpných produktů 0,06% aktinidů

54 Co obsahuje vyhořelé palivo?

55

56 Jak se s vyhořelým palivem zachází? Palivové články pro tlakovodní reaktory jsou pokryty obalem z vysoce odolné slitiny zirkonia, která je mnohem odolnější než například nerezavějící ocel. Palivové články v reaktoru musely vydržet teploty kolem 300 ° C a tlak přes 12 MPa, snadno tedy odolají mnohem mírnějším podmínkám při skladování a další manipulaci. Vyhořelé články se z reaktoru vyjmou a pod hladinou vody kanálem převezou do bazénu vyhořelého paliva, který je v reaktorové hale vedle reaktoru. Tam jsou pod vodou uloženy asi 5 až 10 let. Voda je neustále chladí, protože radioaktivním rozpadem se v nich stále vyvíjí teplo. Jejich radioaktivita klesne mezitím asi na 50 % původní hodnoty. Vyhořelé články se pak vloží do speciálních kontejnerů a odvezou do meziskladu vyhořelého paliva. Zde se skladují řádově několik desítek let.

57 Jak se s vyhořelým palivem zachází? Palivové články se z reaktoru odstraňují, když dosáhnou určeného vyhoření (obvykle po 3 – 4 letech) Po vyjmutí z reaktoru jsou palivové články vysoce aktivní, zejména díky záření emitovanému ze štěpných produktů Rovněž generují teplo a tak potřebují chlazení, aby se zabránilo tavení (po deseti letech mimo reaktor produkuje palivový článek stále několik set kW)

58 Jak se s vyhořelým palivem zachází? Po vyjmutí z reaktoru se VJP skladuje cca 5 let ve skladovacích bazénech

59 Bazény skladování - Dukovany K 31. prosinci 2004 bylo ve všech čtyřech bazénech skladováno 2270 ks PS o celkové hmotnosti kg, přičemž hmotnost TK činí přibližně kg.

60 Kontejner CASTOR – 440/84 Transportně skladovací kontejner Kapacita 84 palivových článků Celková hmotnost plného kontejneru 116 tun Rozměr  2,6 x 4,1 m

61 Sklad VJP Dukovany (ČEZ, a. s.) Suché skladování Kontejnery CASTOR SKODA -NUKEM 84 palivových souborů 60 kontejnerů v provozu od 1996 v realizaci rozšíření na dvojnásobnou kapacitu obdobný sklad připravován pro ETE

62 Hlubinné úložiště Kapacita min t VJP Předpokládaný provoz od roku 2065

63 Multibariérový princip

64 Nehody a havárie Černobyl Kyštym Windscale, Three Mile Island Tokaimura, Paks, Saint Laurent, A1

65 Závěrečné zamyšlení Na kterou ze známých forem energie se v několika příštích desetiletích soustředíme při uspokojování svých potřeb? Jednoduchá odpověď. Na všechny. Jinak to nepůjde. Energie totiž hraje v našem životě stále důležitější roli. I když to už skoro nevnímáme, bez ní by nebylo dostupné prakticky nic, co dnes považujeme za běžnou součást každodenního života, například pitná voda, potraviny,teplo pro naše obydlí, doprava, zdravotnictví. Energii však neumíme získat lacino a snadno.

66 Závěrečné zamyšlení Každý z dnes dostupných zdrojů má své přednosti i nevýhody, zvláště pokud jde o oblast ochrany životního prostředí. Každý nový zdroj je drahý, vysoké náklady jsou třeba i pro udržování a modernizaci přenosových a distribučních soustav. Není tu místo pro předsudky, pro zavržení jednoho zdroje či pro glorifikaci jiného. Stále více se sice učíme využívat obnovitelné zdroje energie jako vítr, slunce, biomasu, přesto současná světová energetika stojí především na spalování fosilních paliv. Ropa, uhlí a zemní plyn pokrývají téměř čtyři pětiny spotřeby primárních energetických zdrojů, výroba elektřiny na nich závisí ze dvou třetin. Rozumné využívání obnovitelných zdrojů a výzkum a vývoj v této oblasti je bezesporu třeba podporovat promyšlenými zásahy státu. I když bychom však využili všechny možnosti, které v současné době máme a které přicházejí v úvahu, nedokážeme zřejmě z obnovitelných zdrojů v příštích padesáti letech pokrýt více než čtvrtinu našich současných energetických potřeb. V průběhu 21. století nevyhnutelně dojde k zásadním proměnám struktury energetiky. Je nutno omezit spotřebu fosilních paliv kvůli riziku globálních změn podnebí a vyčerpávání geologických zásob. Všechny dostupné studie a prognózy však očekávají během tohoto století výrazný nárůst energetických potřeb lidstva, zejména v doposud méně rozvinutých zemích.

67 Klademe si správné otázky? Otázka nezní: „Líbí se nám jaderná energetika?“ „Líbí se nám jaderná energetika?“ Spíše bychom se měli ptát: „Máme za jádro v následujících nejméně 30-ti letech rozumnou náhradu?“ „Jaká je cena dalšího využívání jádra, jaká je cena jeho odmítnutí?“ „Jaké si máme stanovit požadavky pro další využívání jádra v případě, že cena za odmítnutí je příliš vysoká?“


Stáhnout ppt "Jaderná energetika - technologie a bezpečnost Dana Drábová Státní úřad pro jadernou bezpečnost Praha."

Podobné prezentace


Reklamy Google