Elektrownie jądrowe EXIT Jak działają? Fakty i mity

Prezentacja na temat: "Elektrownie jądrowe EXIT Jak działają? Fakty i mity"— Zapis prezentacji:

1 Elektrownie jądrowe EXIT Jak działają? Fakty i mity
Typy elektrowni jądrowych Elektrownie jądrowe Rozmieszczenie elektrowni jądrowych w Europie Historia elektrowni jądrowych BIBLIOGRAFIA

2 EXIT Jak działają? Jak dochodzi do tej reakcji? Gdy atomy uranu, składające się z jądra i krążących wokół niego elektronów zostaną bombardowane neutronami, jądro uranu zostaje wprowadzone w stan wzbudzony. Protony (czyli cząstki o ładunku dodatnim), które się od siebie odpychają, znajdujące się w jego jądrze z trudem są utrzymywane przez siły jądrowe. Do rozbicia takiego jądra wystarczy niewielka energia padającego neutronu. Podczas rozszczepienia jąder atomowych uranu wyzwalana jest energia dziesiątki milionów razy większa niż przy reakcjach chemicznych. Energia powstała w wyniku reakcji rozszczepienia podgrzewa wodę, zamieniając ją w parę wodną, a ta porusza turbiny napędzające generatory.Poniżej uproszczony schemat elektrowni jądrowej z reaktorem PWR – obecnie najczęściej stosowanym: Następna strona

3 EXIT Jak działają? Poprzednia strona Następna strona

4 EXIT Jak działają? W reaktorze zachodzi reakcja rozszczepienia, która uwalnia ogromne ilości energii cieplnej. W obiegu pierwotnym płynie woda odbierająca  ciepło, powstałe w reaktorze. Woda z obiegu pierwotnego przenosi ciepło do wytwornicy pary. Tam powstaje para wodna, która obiegiem wtórnym jest transportowana do turbiny. Para napędza turbinę, a ta generator energii. W generatorze energia mechaniczna turbiny jest zamieniana na energię elektryczną. W kondenserze para napływająca z turbiny się ochładza. Para jest zamieniana na wodę, która wraca do reaktora. Trzecim obiegiem płynie woda chłodząca, która w kondenserze odbiera ciepło od pary wodnej. W wieży chłodniczej przy pomocy powietrza ochładza się woda z trzeciego obiegu. Do atmosfery z wieży chłodniczej wydostaje się czysta para wodna. Poprzednia strona

5 Mit 1. Elektrownie jądrowe szkodzą środowisku naturalnemu.
EXIT Fakty i mity Mit 1. Elektrownie jądrowe szkodzą środowisku naturalnemu. Elektrownie jądrowe mają mniej szkodliwy wpływ na środowisko naturalne niż inne powszechnie wykorzystywane źródła energii - nie wytwarzają gazów cieplarnianych, nie uwalniają do atmosfery żadnych zanieczyszczeń, a odpady, które powstają w trakcie wytwarzania energii są składowane w bezpiecznych miejscach i znajdują się pod ścisłą kontrolą. Często można zaobserwować duże kłęby dymu unoszące się z kominów elektrowni atomowych, jednakże jest to zupełnie nieszkodliwa dla środowiska para wodna, wolna od dodatkowych zanieczyszczeń. Ponadto energetyka jądrowa nie wykorzystuje cennych surowców, które mogłyby być użyte w innych celach. Oprócz tego, na niewielkiej powierzchni są w stanie zapewnić dużą moc. Współczesna energetyka jądrowa chroni środowisko naturalne eliminując ok. 2,4 Gt (czyli kg) CO2/rok. Oczywiście rolą elektrowni jądrowych nie jest wyeliminowanie CO2, ale wyznaczają one drogę, w jaki sposób przynajmniej nie zwiększać produkcji gazów cieplarnianych. Przykładowo, elektrownia węglowa o mocy 1000 MWe zużywa rocznie od 2 do 6 milionów ton paliwa (w zależności od rodzaju węgla), jednocześnie wytwarzając i uwalniając do atmosfery 6,5 miliona ton CO2 (960 t CO2/GWh). Podobna elektrownia gazowa zużywa w ciągu roku 2 do 3 miliardów m3 gazu, produkując 480 t CO2/GWh. Taka sama elektrownia olejowa zużywa 1,5 miliona ton oleju opałowego rocznie, wytwarzając 730 t CO2/GWh. Elektrownia spalająca biomasę o takiej samej mocy potrzebowałaby 6000 km2 do uprawy biomasy, elektrownia wiatrowa potrzebowałaby terenu o powierzchni 100 km2, natomiast słoneczna - 50 km2. W przeciwieństwie do wymienionych wyżej elektrowni, bezemisyjna elektrownia jądrowa o mocy 1000 MWe zużyje rocznie tylko 35 t paliwa i potrzebuje powierzchni zaledwie kilku km2. Tylko w Unii Europejskiej elektrownie jądrowe pozwalają oszczędzić ok. 700 milionów ton CO2 rocznie, czyli tyle, ile w ciągu roku produkują wszystkie samochody obywateli wszystkich państw członkowskich. Następna strona

6 Fakty i mity EXIT Poprzednia strona Następna strona
Mit 2. Nikt nie wie, jak postępować z radioaktywnymi odpadami, które są składowane w elektrowniach. Składowanie wypalonego paliwa (najpierw w basenach wodnych przy reaktorach, gdzie traci znacznie swoją radioaktywność, następnie w składach naziemnych) jest standardową procedurą postępowania z odpadami radioaktywnymi w elektrowniach jądrowych. Następnie odpady transportowane są do podziemnego składowiska, gdzie technologiczne (np. kontenery i beton) oraz naturalne ( skała granitowa bądź pokłady soli) bariery zapewnią izolację radioaktywnych odpadów od środowiska naturalnego przez czas wystarczająco długi, aby ich aktywność spadła do bezpiecznego poziomu. Jednak wiele wskazuje na to, że wysokoaktywnych odpadów i zużytego paliwa w niedalekiej przyszłości nie trzeba będzie składować. Powodów jest kilka. Po pierwsze, już dzisiaj istnieją technologie pozwalające na ponowne przetwarzanie zużytego paliwa na pełnowartościowe paliwo. Po drugie, duże nadzieje pokłada się w technologii transmutacji zużytego paliwa, w której długożyjące radioaktywne izotopy przekształcane są naizotopy o średnim oraz krótkim czasie połowicznego rozpadu. Obecnie w instytucjach naukowych w USA, Francji, Czech rozwijana jest nowoczesna technologia ADTT, czyli Accelerator-Driven Transmutation (transmutacja z wykorzystaniem akceleratorów). Dzięki niej dochodzi do przemiany radionuklidów o długim czasie połowicznego rozpadu na radionuklidy o krótkim czasie połowicznego rozpadu oraz na stabilne jądra, przy czym bilans energetyczny całego procesu jest dodatni, tj. więcej energii się zyskuje niż wkłada. Podobny cel przyświeca obecnie rozwijanym reaktorom jądrowym IV generacji, które w przyszłości zastąpią tradycyjne reaktory jądrowe. Podczas ich eksploatacji dzięki lepszemu wykorzystaniu paliwa wytwarzać się będzie mniej niż dziś odpadów radioaktywnych o długim czasie połowicznego rozpadu. Te reaktory mogłyby pomóc w rozwiązaniu problemu zużytego paliwa, przy czym bilans energetyczny mógłby być jeszcze korzystniejszy niż w ADTT. Poprzednia strona Następna strona

7 Fakty i mity EXIT Poprzednia strona Następna strona
Mit 3. Rozwój energetyki jądrowej nie ma sensu w długiej perspektywie czasowej, gdyż światowe zasoby uranu są ograniczone W przeciwieństwie do ograniczonych pokładów np. paliw kopalnych, światowe zasoby paliwa jądrowego są w stanie pokryć rosnący popyt nie tylko dzisiejszych elektrowni, ale i zapewnić ciągłe funkcjonowanie nowobudowanych elektrowni jądrowych. Według raportu Uranium 2005 – Resources, Production and Demand (Uran 2005 – Źródła, Produkcja i Popyt) Organizacji Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD), zrzeszającej najbardziej rozwinięte kraje świata, obecnie odkryte zasoby rudy uranu to 4,7 mln ton i wystarczą one na 85 lat. Tzw. prognozowane i spekulacyjne zasoby wystarczyłyby na 270 lat, co znacząco przewyższa zapasy paliw kopalnych. Oprócz tego dzięki wysokiemu popytowi na uran, w wielu krajach rozwijane są badania geologiczne, które prowadzą do odkryć dużych zasobów. Szacuje się, że na świecie zostanie odkryta kilkudziesięciokrotność dzisiejszej ilości. Ponadto, duże złoża uranu są gromadzone w naturalnych fosforanach i wodzie morskiej (ok. 160 mln ton). Choć sam proces separacji uranu z wody morskiej jest skomplikowany i kosztowny, to staje się opłacalny, gdy cena ropy przekroczy 90 USD za baryłkę. W przypadku reaktorów prędkich powielających i przy wykorzystaniu recyklacji złoża uranu wystarczyłyby na lat, a tak zwane prognozowane i spekulacyjne złoża zapewniłyby bezpieczeństwo energetyczne przez lat. Ponadto uran nie jest jedynym pierwiastkiem, który z powodzeniem można używać w energetyce jądrowej, alternatywą dla uranu jest tor, którego zasoby są trzy razy większe niż uranu a jednocześnie przetwarzanie toru wytwarza znacząco mniej odpadów. Niektóre kraje (np. Indie) już korzystają z dobrodziejstwa  torowego cyklu paliwowego. Poprzednia strona Następna strona

8 EXIT Fakty i mity Mit 4. Ukierunkowanie na energetykę jądrową powoduje uzależnienie od dostaw uranu Ze względu na niewielką ilość zużywanego rocznie paliwa, całkowite koszty funkcjonowania elektrowni jądrowej w małym stopniu zależą od cen surowca – paliwa uranowego. Dla przykładu: aby koszt produkcji energii elektrycznej produkowanej w elektrowni jądrowej wzrósł dwukrotnie, cena rudy uranu musiałaby wzrosnąć dziesięciokrotnie, podczas gdy koszty produkcji energii elektrycznej w elektrowniach opalanych paliwami kopalnym rosną niemal proporcjonalnie do cen paliw. Za energetyką jądrową przemawia również dostępność surowców i usług potrzebnych do produkcji paliwa ze stabilnych rynków, ekologiczne funkcjonowanie - brak emisji CO2 oraz fakt, że w przeciwieństwie do innych źródeł energii, w kosztach elektrowni jądrowych zawarto również i skutki produkcji energii elektrycznej na społeczeństwo i środowisko naturalne. Poprzednia strona Następna strona

9 EXIT Fakty i mity Mit 5. Elektrownie jądrowe są drogie Jest dokładnie odwrotnie. Np. w Czechach, elektrownia jądrowa Dukovany jest dziś jednym z najtańszych źródeł energii w Grupie CEZ, do której należy. Wyższe w porównaniu z np. elektrowniami węglowymi, koszty początkowe są równoważone przez niższe koszty eksploatacji, oraz długi okres eksploatacji. Niski wpływ kosztów paliwa na koszt energii, w przeciwieństwie do elektrowni opalanych paliwami kopalnymi (lub wykorzystujących źródła odnawialne, jak biomasa), gdzie koszty te stanowią znaczne obciążenie finansowe dodatkowo stabilizuje rynek cen energii elektrycznej w długim horyzoncie czasowym. W ciągu dwudziestu lat swojej działalności elektrownia jądrowa Dukovany dwukrotnie zwróciła zainwestowane środki. Poprzednia strona Następna strona

10 EXIT Fakty i mity Mit 6. Kosztowna budowa elektrowni jądrowych powoduje zwiększane cen energii elektrycznej Cena energii elektrycznej nie ma nic wspólnego z budową elektrowni jądrowych. Zależy ona od aktualnej sytuacji na rynku. W Polsce rynek energii elektrycznej jest otwarty, a odbiorca może sam wybrać najtańszego dostawcę.    Poprzednia strona

11 Podział elektrowni jądrowych
EXIT Podział elektrowni jądrowych  Zawarty w dokumencie „Wymagania europejskie wobec elektrowni jądrowych” Ze względu na konstrukcję Powyższy podział reaktorów, biorący pod uwagę ich konstrukcję nie jest jedyny. Reaktory można podzielić również uwzględniając m.in. rodzaj zastosowanego moderatora i chłodziwa (wodne, ciężkowodne, gazowe, sodowe, helowe, itd.), system odprowadzania ciepła (jednoobiegowy, dwuobiegowy, trójobiegowy) lub ze względu na rodzaj zastosowanego paliwa (uranowe, plutonowe, uranowo-plutonowe, torowe). 

12 Ze względu na konstrukcję
EXIT Ze względu na konstrukcję   reaktory zbiornikowe, w których rdzeń jest zamknięty w stalowym, grubościennym zbiorniku: Reaktor wodno-ciśnieniowy PWR (Pressurized Water Reactor) – w tym reaktorze moderatorem (czyli substancją służącą do spowalniania neutronów) jest zwykła woda pod ciśnieniem 15 MPa. Woda stanowi również chłodziwo. Te reaktory są bezpieczne i najbardziej rozpowszechnione. Ok. 65% energii wytwarzanej w elektrowniach jądrowych, powstaje w reaktorach typu PWR. Reaktory WWER (Wodo-Wodianoj Eniergieticzeskij Rieaktor - wodno-wodny reaktor energetyczny), to reaktory, które były produkowane w Związku Radzieckim, a ich budowa nie różni się w sposób znaczący od reaktorów PWR. Reaktor wodny wrzący BWR (Boiling Water Reactor) – reaktor, którego moderatorem i chłodziwem, podobnie jak w przypadku reaktora PWR jest woda, w odróżnieniu jednak od niego – krąży ona w jednym obiegu.   reaktory kanałowe, zbudowane z ciśnieniowych kanałów o niewielkiej średnicy:  Reaktory CANDU (Canadian Deuterium Uranium) – kanadyjskie reaktory, w których moderatorem i chłodziwem jest ciężka woda. Dzięki temu, że ciężka woda bardzo efektywnie spowalnia neutrony, a przy tym, pochłania ich mniej niż zwykła woda, możliwe jest wykorzystanie jako paliwa niewzbogaconego uranu. Reaktory RBMK (Reaktor Bolszoj Moszcznosti Kanalnyj, Reaktor Kanałowy Wielkiej Mocy) – reaktor, w którym moderatorem jest grafit. W reaktorach tego typu możliwe jest wykorzystanie naturalnego, niewzbogaconego uranu, dzięki czemu reaktory te są bardzo ekonomiczne. Jednocześnie jednak niestabilne, co stało się przyczyną katastrofy w Czarnobylu. Obecnie reaktory RBMK działają w Rosji i na Litwie, tu niedługo ma być wyłączony. Powyższy podział reaktorów, biorący pod uwagę ich konstrukcję nie jest jedyny. Reaktory można podzielić również uwzględniając m.in. rodzaj zastosowanego moderatora i chłodziwa (wodne, ciężkowodne, gazowe, sodowe, helowe, itd.), system odprowadzania ciepła (jednoobiegowy, dwuobiegowy, trójobiegowy) lub ze względu na rodzaj zastosowanego paliwa (uranowe, plutonowe, uranowo-plutonowe, torowe).    POWRÓT

13 EXIT  Zawarty w dokumencie „Wymagania europejskie wobec elektrowni jądrowych” EP 1000 – reaktor lekkowodny z wodą pod ciśnieniem i pozytywnymi bezpieczeństwa, z 3 pętlami obiegu, pierwotnego o mocy 1000 MWe i pasywnymi EPR – reaktor lekkowodny z wodą pod ciśnieniem oparty na ewolucji istniejących reaktorów PWR w Niemczech i we Francji o mocy 1500 Mwe BWR 90/90+ - reaktor lekkowodny z wodą wrzącą o mocy 1400 Mwe ABWR – udoskonalony reaktor lekkowodny z wodą wrząca o mocy 1400 MWe oparty na ewolucji istniejących reaktorów BWRSWR 1000 – reaktor lekkowodny z wrzącą wodą o mocy 1000 MWe i pozytywnymi cechami bezpieczeństwa AP 1000 – reaktor lekkowodny z wodą pod ciśnieniem i pasywnymi cechami bezpieczeństwa z dwoma pętlami obiegu pierwotnego o mocy 117 Mwe VVER AES92 -  reaktor lekkowodny z wodą pod ciśnieniem o mocy 1000 MWe  i pasywnymi cechami bezpieczeństwa POWRÓT

14 Rozmieszczenie elektrowni jądrowych w Europie
EXIT Rozmieszczenie elektrowni jądrowych w Europie

15 Historia elektrowni jądrowych
EXIT Historia elektrowni jądrowych Pierwsza elektrownia jądrowa, o mocy 5 MW powstała w 1954 r. w Obnińsku(ZSRR). Produkcja prądu nie była jednak w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych głównym zadaniem elektrowni jądrowych. Pierwszoplanowym celem ich budowy była produkcja wzbogaconego materiału rozszczepialnego do produkcji broni jądrowej. W latach siedemdziesiątych zaczęło gwałtownie przybywać bloków energetycznych z reaktorami jądrowymi. Na świecie uruchamiano kilkanaście reaktorów rocznie (dla porównania w latach   średnio 22, a   – 5). Obecnie przeciętne elektrownie mają moc ok  MW. Te zmiany były spowodowane prawie bezawaryjną pracą pierwszych elektrowni w tamtym czasie, co doprowadziło do zwiększenia zainteresowania tym rozwiązaniem, natomiast w latach 90. na jego spadek wpływ miały dwie poważne awarie: w Three Mile Island w 1979 r. i w Czarnobylu w 1986 r. oraz wzrost wymagań dotyczących bezpieczeństwa bloków jądrowych. Cykl projektowania i budowy elektrowni jądrowej trwa około 10 lat, na liczbę uruchamianych w latach 80. reaktorów wpływ miały więc decyzje podjęte najczęściej jeszcze przed awarią w elektrowni Three Mile Island. Następna strona

16 Historia elektrowni jądrowych
EXIT Historia elektrowni jądrowych W latach 80. i 90. XX wieku, wiele krajów wstrzymało się z podejmowaniem decyzji o budowie kolejnych bloków jądrowych. Obywatele Szwecji w referendum w 1979 roku zdecydowali o zupełnym wycofaniu się z energetyki jądrowej. Wycofanie się planowały także: Holandia, Niemcy, Słowenia, aWłochy zrealizowały już te plany w 1990 r. Buduje się natomiast nowe reaktory w Azji (Chiny, Indie, Japonia, Korea Południowa iKorea Północna, Iran, Pakistan). Jednak po roku 2000 wiele krajów zaczęło ponownie rozpatrywać możliwość budowy elektrowni jądrowych. Jest to spowodowane głównie zobowiązaniami dotyczącymi ograniczenia emisji dwutlenku węgla, prognozami wzrostu cen paliw kopalnych, ciągłego wzrostu zużycia energii elektrycznej oraz chęcią dywersyfikacji jej źródeł. Energia jądrowa jest najbardziej skondensowanym źródłem energii z jakiego obecnie korzysta człowiek. Uważa się, że przy rozsądnym gospodarowaniu jest to także jedna z najczystszych obecnie znanych form produkcji energii, znacząco pod tym względem przewyższająca np. technologie oparte na paliwach kopalnych. Szacuje się, że występujące na Ziemi zasoby uranu wystarczą na pokrycie zapotrzebowania energetycznego ludzkości na wiele tysięcy lat. Natomiast, przy obecnym poziomie wykorzystania, paliwa kopalne wyczerpią się prawdopodobnie już za kilkadziesiąt lat. Poprzednia strona Następna strona

17 Historia elektrowni jądrowych
EXIT Historia elektrowni jądrowych Budowa nowych reaktorów trwa w Finlandii (Olkiluoto-3), Francji (Flamanville-3) i Armenii (w celu zastąpienia starej elektrowni w Mecamor), gdzie do 2010 roku przewiduje się oddać do użytku jeden reaktor. Decyzję o budowie nowych bloków podjęto również w Bułgarii (nowa elektrownia w Belene), Słowenii(rozbudowa elektrowni w Krsku), i na Litwie (rozbudowa elektrowni w Ignalinie). Elektrownie jądrowe bywają mylnie nazywanymi elektrowniami atomowymi. Elektrownią atomową jest każda elektrownia spalająca np.: węgiel kamienny, brunatny, gaz. Reakcje w tym wypadku zachodzą na poziomie atomu. W elektrowni jądrowej reakcje zachodzą na poziomie jądra, stąd nazwa Poprzednia strona

18 Bibliografia http://www.elektrownia-jadrowa.pl/
EXIT Bibliografia