CENTRALE NUCLEAROELECTRICE

Date de referinta

2 dec. 1942 - primul reactor pus n functiune la Universitatea din Chicago (SUA)

21 dec. 1951 n Idaho (SUA), prima instalatie experimentala care a produs energie electrica, avnd o putere de 150 kW

1954 prima centrala nuclearo-electrica experimentala, pusa n functiune la Obrinsk (Rusia)

Evoluia produciei de energie la nivel mondial in funcie de sursa primar de energie

International Energy Agency: 2010 Key World Energy Statistics

Evoluia produciei de energie din resurse nucleare la nivel regional

International Energy Agency: 2012 Key World Energy Statistics

Principalii productori de energie nuclear, la nivel mondial

International Energy Agency: 2012 Key World Energy Statistics

Predictia productiei de energie electrica pentru perioada 2006 - 2030

Producia de energie electric n 2010 si 2011, n Romnia

Reacia de fisiune a U235

,, radiatii102211236

92

1

0

235

9221 f

AAEnvFzFzUnU

Radiaia alfa particule grele, cu sarcin electric pozitiv pot fi oprite de un strat de hrtie;

Radiaia beta electron foarte rapid (sarcin electric negativ) - poate fi oprit de aluminiu;

Radiatia gamma fotoni (fr sarcin electric) poate fi oprit de un strat gros de plumb este cea mai periculoasa pentru om!

Distributia medie aproximativa a energiei de fisiune

Energie prompta Energia cinetica a

fragmentelor de fisiune

167 MeV

Energia cinetica a neutronilor

prompti

5 MeV

Energia radiatiei prompte 5 MeV

Energie intarziata Energia particulelor din produsele de fisiune

7 MeV

Energia radiatiei din produsele de fisiune

6 MeV

Energia cinetica a neutronilor

intarziati

mica

Energia pierduta Energia particulelor neutrino 10 MeV

Total energie de fisiune ~ 200 MeV

Mine de uraniu de suprafa

Midnite Mine, Spokane Indian Reservation (SUA)

Rssing Uranium Mining Namib Desert (Namibia)

Ranger mine (Australia)

Comparatie intre ciclul unei centrale termoelectrice cu combustibil clasic si, respectiv cu combustibil nuclear

Reactor cu apa sub presiune (apa usoara) Pressurised Water Reactor

(cel mai raspandit in lume ~ 64% din reactoarele in functiune)

1 reactor, 2 elemente de combustibil, 3 bare de control, 4 mecanismul barelor de

control, 5 vas de expansiune, 6 generator de abur, 7 pompa principala de circulatie, 8

abur viu, 9 apa de alimentare, 10 turbina de inalta presiune, 11 turbina de joasa

presiune, 12 generatorul electric, 13 masina excitatoare, 14 condensatorul de abur, 15

apa de racire, 16 pompa de alimentare, 17 preincalzitorul de aer, 18 scutul de beton al

reactorului, 19 pompa pt. apa de racire

Combustibil: oxid de uraniu usor imbogatit (3-4%) sau amestec de uraniu si oxid de plutoniu

Presiunea apei din circuitul primar: 120 160 bar.

Reactor cu vaporizarea apei Boiling Water Reactor (22,5 % din centralele in functiune)

1 reactor, 2 elemente de combustibil, 3 bare de control, 4 pompa principala de

circulatie, 5 mecanismul barelor de control, 6 abur viu, 7 apa de alimentare, 8 turbina

de inalta presiune, 9 turbina de joasa presiune, 10 generatorul electric, 11 masina

excitatoare, 12 condensatorul de abur, 13 apa de racire, 14 preincalzitorul de aer, 15

pompa de alimentare, 16 - pompa pt. apa de racire, 17 scutul de beton al reactorului,

Combustibil: oxid de uraniu usor imbogatit

Presiunea apei din circuitul primar: 60 70 bar.

Reactor cu apa grea (D2O) sub presiune Pressurised Heavy Water Reactor, filiera CANadian Deuterium Uranium (CANDU)

Structura reactorului const din ase tipuri de materiale componente: materiale combustibile, materiale de

control i reglare, materiale de acoperire, materiale de moderare (pentru reactorii termici, n vederea

ncetinirii neutronilor rapizi eliberai prin fisiune), materiale de protecie, materiale de rcire

Combustibil: uraniu natural sau usor imbogatit (1-2 %)

Presiunea in circuitul primar de abur: 50 100 bar

Considerente economice privind utilizarea filierei CANDU

CANDU folosete circa 15% mai puin uraniu pe o perioad de via de 30 de ani, prin comparaie cu un reactor asemntor cu ap obinuit (PWR)

sistemul CANDU poate fi adaptat fr schimbri eseniale la un ciclu independent cu toriu

folosirea uraniului natural extinde sursele de aprovizionare i permite o fabricaie mai simpl

indicii ridicai de utilizare sunt realizabili datorit marii fiabiliti, bazat n primul rnd pe realimentarea n timpul produciei

eventualele indisponibiliti ale mainii de ncrcare nu nseamn scoaterea imediat din funciune a reactorului

reparaia canalelor de combustibil n timpul duratei de via a centralei este relativ uoar

ansamblul reactorului CANDU poate fi transportat preasamblat sau poate fi asamblat pe antier, nuntrul sau n afara cldirii reactorului

greutatea de transport a ansamblului calandriei este redus

apa grea este uor de procurat sau poate fi produs pe plan local

Considerente de siguranta privind utilizarea

filierei CANDU

utilizarea tuburilor de presiune prezint ca avantaj major faptul c orice fisur se face vizibil prin ea nsi, prin scurgeri

din cauza costului ridicat al apei grele, CANDU este prevzut cu un sistem de detectare care indic din vreme defectele incipiente ale canalelor, conductelor i cazanelor

topirea total a miezului este mai puin posibil dect n reactoarele cu cazane de presiune

separaia dintre agentul de rcire i moderator

circuitul primar de conducte pentru transportul cldurii are dimensiuni mai mici dect cele de la reactoarele care folosesc ap obinuit

caracteristic important de siguran este faptul c aranjamentul laticei este aproape de limita maxim a radioactivitii

miezul reactorului CANDU este o surs de energie mai puin compact dect aceea a reactorului cu cazan de presiune

reactoarele CANDU conin dou sisteme separate, independente de scoatere din funciune

reactoarele CANDU conin un sistem de nlturare a cldurii reziduale

mecanismele de oprire i control sunt amplasate n afara limitelor sistemului de transport a cldurii sub presiune

n sistemul CANDU nu apare nici o problem de stare critic din cauza combustibilului uzat depozitat sub ap

Considerente de fiabilitate privind utilizarea filierei CANDU

CANDU este un produs tehnic verificat

realimentarea cu combustibil n timpul functionarii

sistemele de control cu ajutorul calculatoarelor sunt foarte avansate

acces usor pentru ntreinerea i reparaia ntregului sistem nuclear i a

componentelor sale

problemele de chimie sunt minimizate

fabricaia tuburilor de presiune de calitate superioar necesit un control de

calitate mai simplu dect fabricarea unui cazan de presiune masiv

Reactor racit cu gaz Gas Cooled Reactor

Moderator: grafit

Mediu de racire: bioxid

de carbon, heliu

Reactor RBMK (Rusia)

Moderator: grafit, Mediu de racire: apa

1 uraniu, 2 tuburi sub presiune, 3 moderator grafit, 4 bare de control, 5 gaz

protector, 6 apa lichida/abur, 7 separator de umiditate, 8 conducta de abur spre turbina,

9 turbina cu abur, 10 generator, 11 condensator de abur, 12 pompa de condensat, 13

conducte transport agent termic, 14 pompa de alimentare, 15 preincalzitor apa, 16 apa

de alimentare, 17 circulatia apei, 18 pompa de circulatie, 19 rezervor de apa, 20

carcasa de otel, 21 scut de beton, 22 cladirea reactorului

Reactor FBR (Fast Breeder Reactor)

Trei bucle de fluide: bucla primara de sodiu

topit, bucla secundara de sodiu topit, bucla

tertiara de apa Miezul reactorului

Alti utilizatori ai centralelor nucleare

Spargatoare de gheata si

portavioane (PWR)

Submarine cu

propulsie nucleara

(PWR)

Noi tipuri de reactoare nucleare

APWR: Advanced Pressurized Water Reactor

Depunerea materialelor radioactive in organism

Accidente nucleare

7 - accident nuclear major: emisie masiv de materiale radioactive, cu efecte asupra sntii i mediului, care necesit implementarea planului de msuri de diminuare a efectelor;

6 - accident serios: emisie semnificativ de materiale radioactive, care necesit implementarea planului de msuri de diminuare a efectelor;

5 - accident cu consecine extinse: emisie limitat de materiale radioactive care necesit implementarea unor msuri de diminuare a efectelor, cteva decese datorate radiaiilor;

4 accident cu consecine locale: emisie minor de materiale radioactive care impune luarea anumitor msuri de diminuare a efectelor, controlul alimentelor produse local si cel puin un deces datorat radiaiilor;

3 incident serios: expunerea n exces a personalului din central la de cel puin zece ori limita de radiaie anual, probleme de sntate neletale (arsuri ...);

2 incident: expunerea unei persoane din afara centralei la o radiaie de peste 10 mSv i/sau expunerea personalului la o radiaie peste limita anual admis;

1 anomalie: expunerea n exces a unei persoane din afara centralei, peste limita admis anual, probleme minore ale sistemelor de siguran ale centralei cu efecte n funcionarea normal, pierderea sau furtul de material radioactiv din central.

Accidente nucleare (1952 ... 2011)

33 accidente nucleare, din care: - 2 de tip 7 (Fukushima,Japonia 2011 i Cernobil,Ukraina, 1986)

- 1 de tip 6 (Maiak,Rusia 1957)

- 3 de tip 5 (Chalk River Nuclear Lab.,Canada 1952, Winscale Pile, UK 1957 i Three Mile Island, USA 1979)

- 6 de tip 4 (Fleurus,Belgia 2006, Tokaimura,Japonia - 1999, Tomsk,Rusia 1993, Saint Laurent des Eaux,Frana 1980, Jaslovske Bohunice,Cehoslovacia 1977)

- 5 de tip 3 (Sellafield,UK 2006, Paks,Ungaria 2003, Yanangio,Peru 1999, Ikitelli,Turcia 1999, Vandellos,Spania 1989)

- 5 de tip 2 (Forsmark,Suedia 2006, Atucha,Argentina 2005, Ishikawa,Japan 1999, Cadarache,Frana 1993, Tsuraga,Japonia 1981)

- 11 de tip 1

World Association of Nuclear Operators - WANO

1989: fondarea Asociaiei Exploatatorilor de Centrale Nucleare (WANO)

Scop: maximizarea siguranei i fiabilitii centralelor nucleare astfel nct prin cooperare si susinere mutual, schimb de informaii i utilizarea bunelor practici, s se evalueze si s se stabileasc parametrii de referin, respectiv s se imbunteasc performanele tuturor centralelor nucleare.

n prezent include ~ 440 reactoare nucleare, din 33 ri

MOTTO: Safety First

Cultura siguranei nucleare

International Nuclear Safety Group (INSAG), IAEA International Atomic Energy Agency

1991: introduce termenul de cultura siguranei nucleare, ca fiind ansamblul de caracteristici i de atutudini ale unei companii i a personalului su, care stabilete ca siguranei centralei nucleare s i se acorde, cu prioritate, atenia necesar.

Cultura siguranei nucleare

Managementul

centralei

Personalul de

exploatare al centralei

Politica de siguran asumat i obiectivele acesteia

Mediul de lucru creat de

managementul centralei

Atitudinea individual la toate nivelurile

Experiena privind sigurana n exploatare la nivelul centralei

Cultura siguranei nucleare: managementul centralei

Dedicaia managementului centralei nucleare de a pune sigurana nuclear naintea produciei de energie electric.

Vizibilitatea importanei siguranei nucleare prin inspecii periodice, audituri ...

Dezvoltarea de practici privind raportarea erorilor n vederea creterii siguranei nucleare.

Cultura siguranei nucleare: personalul de exploatare

Responsabiliti clare i practicarea acestora la toate nivelurile;

Interesul pentru respectarea procedurilor de lucru, analiza mental naintea aciunii n situaii neprevzute;

Pregtirea i testarea periodic a personalului de exploatare.

In loc de concluzii, o perspectiva:

Centrala termoelectrica cu emisii zero

Putere instalata: 68 MWe

Drachten (OLANDA)

250 ktone CO2 sechestrate anual

www.zeroco2.no/projects/the-seq-2018zero-emission-power-plant2019-project

Randamentul producerii energiei electrice: comparatie intre centralele clasice si Proiectul ZEP

www.zeroco2.no/projects/the-seq-2018zero-emission-power-plant2019-project