CYKL PALIWOWY W ENERGETYCE JĄDROWEJ

Prezentacja na temat: "CYKL PALIWOWY W ENERGETYCE JĄDROWEJ"— Zapis prezentacji:

1 CYKL PALIWOWY W ENERGETYCE JĄDROWEJ
Uran w środowisku; Wydobycie uranu; Wzbogacanie uranu; Produkcja paliwa; Paliwo dla reaktorów wysokotemperaturowych; Paliwo wyładowane z reaktora; Postępowanie z wypalonym paliwem; Koszt postępowania z wypalonym paliwem; Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/1

2 Średnia zawartość uranu na powierzchni ziemi: 2,8 g/tonę
Uran w środowisku Uran naturalny: 99,29 % - U-238 0,71 % - U-235 0,0055%- U-234 produkt rozpadu U-238 Średnia zawartość uranu na powierzchni ziemi: 2,8 g/tonę Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/2

3 Uran w środowisku Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/3

4 Minerały zawierające uran-przykłady
Uran w środowisku Minerały zawierające uran-przykłady Pitchblenda – UO2 Carnolit – K2(UO2)2(VO4)2 3H2O Autunit-CaO(UO3)2P2O5 12H2O Występuje w Polsce Góry Świętokrzyskie Miedzianka Sklodowskit – Mg(UO2)2(HSiO4)2 5H2O Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/4

5 Światowe rozpoznane zasoby uranu – mln ton U
Wydobycie uranu Światowe rozpoznane zasoby uranu – mln ton U <80 $/kgU <130 $/kgU Australia 1, ,910 Kazachstan 0, ,957 Kanada , ,532 Poł. Afryka 0, ,369 Namibia , ,287 Rosja , ,218 Brazylia , ,309 USA , ,355 Uzbekistan 0, ,153 Pozostali , ,526 Ogółem 3, ,834 Roczne zapotrzebowanie 65 kton Unat Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/5

6 Wydobycie uranu Przy wydobyciu miedzi – Australia – Olimpic Dam;
Przy wydobyciu złota – Rep. Południowej Afryki; Kopalnie odkrywkowe – 27%; Kopalnie głębokie ~ 50%; Ługowanie głębokie In Situ Leach (ISL) – 20% Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/6

7 Wydobyta ruda uranu jest rozdrabniana i przy
Przygotowanie do wzbogacenia Wydobyta ruda uranu jest rozdrabniana i przy pomocy kwasu azotowego jest wydobywany uran w postaci U3O8 tzw. yellowcake. W tej postaci (stabilnej) uran jest transportowany do zakładów wzbogacania Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/7

8 ZAKRES WZBOGACEŃ STOSOWANYCH W RÓŻNYCH REAKTORACH
Wzbogacanie ZAKRES WZBOGACEŃ STOSOWANYCH W RÓŻNYCH REAKTORACH GCR, MAGNOX – Uran naturalny lub lekko wzbogacony - do 1,5%; CANDU- Uran naturalny lub lekko wzbogacony – do 1,5%; LWR (PWR, BWR) od 1,6% do 6%; HTGR – od 10% do 20%; FBR – Obszar rdzenia – HEU (High Enriched Uranium >20%), strefa powielająca – uran zubożony. Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/8

9 Do wzbogacania uran jest podawany w postaci
Wzbogacanie Do wzbogacania uran jest podawany w postaci sześciofluorku uranu – UF6 w temperaturze>50oC W tej temperaturze UF6 jest gazem. Moduł dyfuzyjny Wirówka Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/9

10 KASKADA UKŁADÓW WZBOGACAJACYCH
Wzbogacanie KASKADA UKŁADÓW WZBOGACAJACYCH Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/10

11 Hala wirówek w fabryce wzbogacania NURECO
Wzbogacanie Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/11

12 SWU=O*V(xo)+P*V(xp)-Z*V(xz) V(x)=(1-2x)*ln((1-x)/x)
Wzbogacanie Separative Work Units (SWU) Jednostka, określająca nakład pracy przy wzbogacaniu uranu SWU=O*V(xo)+P*V(xp)-Z*V(xz) V(x)=(1-2x)*ln((1-x)/x) P=Z*(xz-xo)/(xp-xo) Z - ilość wprowadzanego do wzbogacenia surowca (U) w kg, xz - wzbogacenie surowca; P - ilość wzbogaconego U w kg, xp – jego wzbogacenie; O - ilość zubożonego U w kg, xo – wzbogacenie zubożonego uranu ; Wzbogacenie porcji uranu dla rocznej eksploatacji bloku EJ 1GWe wymaga SWU Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/12

13 Porównanie technologii wzbogacania
Wzbogacanie Porównanie technologii wzbogacania Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/13

14 Wzbogacanie Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/14

15 Produkcja paliwa Rozbierane kasety
Po wzbogaceniu uran jest transportowany do wytwórni paliwa jądrowego (w postaci U3O8) gdzie prowadzone jest oczyszczanie produktu, przetwarzanie do postaci UO2 i wytwarzanie spiekanych pastylek. Pastylki te są następnie ładowane do rurek cyrkonowych (1%Nb) wypełnianych helem i szczelnie zamykanych. Tak wykonane pręty paliwa jądrowego są następnie montowane w kasecie paliwowej. Rozbierane kasety Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/15

16 Efekt zmiennego wzbogacenia paliwa w pręcie.
Produkcja paliwa Efekt zmiennego wzbogacenia paliwa w pręcie. 2,5% 3% Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/16

17 Paliwo dla reaktorów wysokotemperaturowych
Skład paliwa: UO2; Wzbogacenie: 10% - 20%; Wypalenie: >150 GWd/tU Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/17

18 Paliwo wyładowane z reaktora
z reaktorów LWR: Reaktor PWR: 2,5 tony/TWh 1,25 m3/TWh Reaktor BWR: 3 tony/TWh 1,5 m3/TWh Reaktor HTGR: <1,5 tony/TWh <0,7 m3/TWh Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/18

19 Postępowanie z wypalonym paliwem
Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/19

20 Postępowanie z wypalonym paliwem
Przerób wypalonego paliwa: Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/20

21 Koszt postępowania z wypalonym paliwem
Wariant bez przerobu wypalonego paliwa: T HM – ton Heavy Metals – łączna masa aktynowców w wypalonym paliwie – praktycznie masa uranu w świeżym paliwie Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/21

22 Koszt postępowania z wypalonym paliwem
Wariant z przerobem wypalonego paliwa Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/22

23 METODYKA OBLICZEŃ ZDYSKONTOWANYCH KOSZTÓW DZIAŁALNOŚCI
gdzie: Ni – nakłady w i-tym roku; Ei – wielkość sprzedanej energii w i-tym roku; p – stopa dyskonta; n – rok, w którym rozpoczęto finansowanie inwestycji; m – rok, w którym zakończono finansowanie inwestycji; p – rok, w którym rozpoczęto sprzedaż energii; l – rok, w którym zakończono sprzedaż energii. Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/23

24 Ocena kosztu gospodarki wypalonym paliwem bez przerobu wypalonego paliwa
Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/24

25 Koszt gospodarki wypalonym paliwem Wariant z przerobem
El. jądr. U,Pu Odpady, wyp. MOX Wyp. U U Paliwo MOX Wyp.MOX U Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/25

26 To już wszystko na dzisiaj
Dziękuję za uwagę Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/26

27 Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/2

28 Energetyka jądrowa Luty – marzec 2006 Wykład 3/2