Energetyka jądrowa w Polscesynergia węglowo – jądrowa

Ludwik PieńkowskiŚrodowiskowe Laboratorium Ciężkich JonówUniwersytet Warszawski

pienkows@slcj.uw.edu.pl

Budowa silnej Polskipoprzezbudowę silnejEuropy w Polsce

Wysokotemperaturowy reaktor jądrowy w Polsce

• Hel chłodzący reaktor osiąga temperaturę 900 ºC

• Moc cieplna reaktora nie przekracza kilkuset MW

Reaktor wysokotemperaturowy do produkcji wodoru z wody

W temperaturze 900 ºC wodór można wydajnie i bez emisji CO2 produkować w procesach pośrednich (na przykład w cyklu siarkowym) z wody:

2H2O 2H2 + O2

Wodór w Polsce dziś produkowany jest głównie z gazu ziemnego CH4 + 2H2O CO2 + 4H2

przez:

• zakłady azotowe do produkcja amoniaku N2 + 3H2 2NH3

• rafinerie ropy naftowej do uwodornienia ciężkich frakcji ropy, do przekształcenia ich w lekkie, handlowe paliwa węglowodorowe

Produkcja wodoru pochłania kilkanaście procent zużywanego w Polsce gazu ziemnego

Wysokotemperaturowy reaktor jądrowy przy elektrowni węglowej

REAKTOR JĄDROWY

2H2O 2H2 +O2

ELEKTROWNIA WĘGLOWA

CO2 + H2 CO + H2O

CO + 2H2 CH3OHWęgiel

Ciepło 900oC

O2 H2

CO2

CO2

Dlaczego katastrofa w Czarnobylu wywołała powszechne zaniepokojenie ?

http://wikipedia.org

Najpoważniejszym źródłem uzasadnionego, globalnego zaniepokojenie była emisja 131I

Czy reaktor wysokotemperaturowy może ulec awarii podobnej do awarii czarnobylskiej?

Najpoważniejsze możliwe awarie to:• Ucieczka chłodziwa, w tym przypadku helu.

Reaktor jest na tyle mały, ze schłodzi się sam i rdzeń ani się nie stopi, ani nie zapali

• Wdarcie się dużej ilości wody do rdzenia reaktora jest niemal wykluczone, bo reaktor chłodzony jest helem, a nie wodą

Zniszczenie rdzenia reaktora w wyniku awarii jest wyjątkowo mało prawdopodobne

A jakie będą skutki globalne zniszczenia reaktora?

1 mm

Kluczem do obietnicy bezpieczeństwa globalnego jest umieszczenie uranu w niemal niezniszczalnych mikrokapsułkach (TRISO)

Paliwo uranowe zachowuje barierę bezpie-czeństwa chroniącą przed emisja 131I nawet po zniszczeniu reaktora

Historia reaktorów wysokotemperaturowych

http://en.wikipedia.org/wiki/Pebble_bed_reactor

Technologia jest bardzo dojrzała, ale dotychczasowe próby jej wdrożenia nastąpiły w niekorzystnym momencie głębokiego i długotrwałego spadku cen ropy naftowej i katastrofy w Czarnobylu

AVR (15 MWe) 1966 -1988

Hamm-Uentrop (300 MWe) 1985-1989

Peach Bottom (40 MWe) 1967-1974Fort St. Vrain (330 MWe) 1979 –1989

Historia cen ropy naftowej

Programy badawcze reaktorów wysokotemperaturowych• Generation IV International Forum (GIF),

założone przez USA w roku 2000• Prezydent USA podpisał 8 sierpnia 2005 r.

Energy Policy Act przyznający ponad miliard USD w latach 2006 - 2015 na prace nad nuklearną fabryką wodoru; program NGNP

• W Chinach i Japonii działają doświadczalne reaktory wysokotemperaturowe

• W Republice Południowej Afryki planuje się rozpoczęcie budowy reaktora o mocy 300MW w 2007 roku

http://nuclear.gov

http://www.raphael-project.org

RAPHAEL ma wsparcie UE jedynie 9 milionami EURO na lata 2005-2009

Wysokotemperaturowy reaktor jądrowy w Polsce

• Europejski program ma wsparcie UE jedynie 9 milionami EURO w porównaniu do miliarda USD obietnicy wsparcia programu amerykańskiego

• Porównanie to wskazuje, że można oczekiwać w niedalekiej przyszłości znacznego wsparcia przez Europę programu budowy nuklearnej fabryki wodoru

• Polska najlepszą lokalizacją programu, bo łączy silną pozycję polskiego węgla z potrzebami energetycznymi i potencjałem wiedzy Europy

28 czerwca 2006 w Warszawie powstało konsorcjum badawcze:

Wysokotemperaturowy Reaktor

Jądrowy w PolsceHigh Temperature Reactor in Poland

http://www.slcj.uw.edu.pl/htrp

Wysokotemperaturowy Reaktor Jądrowy w Polsce

• AGH w Krakowie - Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej • AGH w Krakowie - Wydział Paliw i Energii • Główny Instytut Górnictwa w Katowicach • Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu • Instytut Energii Atomowej, Świerk • Instytut Problemów Jądrowych, Świerk • Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie • Politechnika Częstochowska - Wydział Elektryczny • Politechnika Śląska w Gliwicach - Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki • Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa • Politechnika Warszawska - Instytut Techniki Cieplnej • Politechnika Warszawska - Wydział Fizyki • Politechnika Wrocławska - Dolnośląskie Centrum Zaawansowanych Technologii • Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytet Warszawski • Uniwersytet Śląski • Uniwersytet Warszawski - Wydział Fizyki• Instytut Inżynierii Chemicznej PAN w Gliwicach

Koordynatorzy:Ludwik Pieńkowski, ŚLCJ UWJerzy Cetnar, AGH Wydział FiIS

Wysokotemperaturowy Reaktor Jądrowy w Polsce

• Integracja środowisk (2006-2007)• Osiągnięcie statusu kluczowego Europejskiego

programu w Polsce• Budowa w Polsce infrastruktury badawczej dla

programu Europejskiego• Przygotowanie ekspertów nie tylko na potrzeby

programu, ale również dla polskich elektrowni jądrowych

• Budowa w Polsce z rekomendacji ESFRI pierwszej Europejskiej instalacji przemysłowej sprzęgającej technologie węglowe z jądrowymi w celu produkcji paliw płynnych (2015)

Europejski program synergii węglowo - jądrowej w Polsce dla silnej Polski i silnej,

SOLIDARNEJ Europy

Mission:HTR-TN shall coordinate and manage expertise and resources required for the development of advanced HTR technologies. It shall assist the European nuclear industry in designing competitive HTR-type power plants with outstanding safety and waste management features including the possibility of burning civil and military plutonium.

Wniosek ze spotkania:Wdrożenie polskiej inicjatywy pozwoli uwolnić znaczne środki unijne na badania HTR już w 7PR; zostaną one specjalnie zdefiniowana. Obecnie ograniczone środki Unii Europejskiej na badania HTR były motywowane między innymi brakiem dużych inwestycji narodowych w tą technologię.