Strategie rozvoje jaderné energetiky směrem k udržitelnosti a participace Ústavu jaderného výzkumu na vývoji vyspělých technologií Ivo Váša Ústav jaderného výzkumu Řež a.s.
The basic energy facts Energy self sufficiency is impossible to achieve The Union s growing dependence on external sources of supply Europe-30: total energy (reference scenario in mtoe) 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1990 2000 2010 2020 2030 consumption net imports production EU 30: external dependence per energy product 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Solid fuels Oil Natural gas Total 1990 2000 2010 2020 Impact on the European Union
GIF R&D Organisation Policy Group Chair Experts Group Secretariat Chair* System Steering Committees (MSR-NRI) Policy Director+ Secretary Technical Director* Crosscutting Evaluation Methodology Groups and Management Board Co-Chairs * Technical Director is Chair of the Experts Group Co-Chairs Project Management Boards (specific or common projects) Technical Secretariat NEA, Paris Reports to Provides Secretariat for Communicates closely with
Sustainable Nuclear Energy Technology Platform Sept 07 Jan 09
Průmyslové iniciativy EU European Wind Initiative: velké turbiny, validace a demonstrace (přímořské i vnitrozemské systémy) Solar Europe Initiative: Demonstrace velkých systémů. Bio-energy Europe Initiative: zaměření na novou generaci biopaliv vč. celkové bio-strategie. European CO2 capture, transport and storage initiative: zaměření na komplexní řešení vč. účinnosti, bezpečnosti a akceptovatelnosti veřejností, vývoj pro průmyslová měřítka. European electricity grid initiative: Vývoj smart grid, vč. skladování energie, výzkum pro vytvoření Evropského centra pro sítě (resp pro přenos energií) a jejich řízení. Sustainable nuclear fission initiative: Vývoj reaktorových technologií Generace IV.
EII «Sustainable Fission» 2008 2012 2020 SFR Reference (proven) technology SFR Prototype 2-4 G (>500MWe) LFR GFR Alternative technology Supporting infrastructures, research facilities loops, testing and qualification benches, Irradiation facilities incl. fast spectrum facility (Myrrha) AND fuel manufacturing facilities 600 M 750 M - 1 G 600 + (250-450) M ETPP European Technology Pilot Plant (LFR) 600-800 M ALLEGRO experimental reactor (GFR) Test bed of GFR technologies Fuel qualification and Minor Actinides transmutation Flexible fast spectrum material testing reactor Test of coupling components and high temperature heat applications R&D (15 years) 1,5-3 G Total 6 10 G
SET Plan Steering Group 1 st TF meetin g 3rd GB SNE-TP 2008 2 nd TF meetin g EC Com Funding SET Plan Launch of EII Sustainable Nuclear? 2009 2010 2011 2012 Study on financial & legal aspects Decision on prototype Formal set up of EII management team (industry, research, financial & legal experts, EC) TH loops, hot labs, severe Accident facilities, Irradiation facilities Meeting in Rez 29/01/09 CEA, NRI, FZK, FZD, IRSN, PSI, SCK, AEKI, ENEA Preliminary design phase & Technical options Network of supporting research Infrastructures (7th FP Euratom) Consortium SFR Prototype ASTRID Consortium LFR or GFR Demonstrator Research infrastructure Construction/operation French R&D programme (AREVA, CEA, EDF) Other national R&D programmes, EC/JRC 7th FP Euratom Project ESFR R&D SFR National R&D programmes (Italy, ) 7th FP Euratom Project LFR Project LEAD R&D LFR National R&D programmes (France, Switzerland,, EC/JRC 7th FP Euratom Project GFR Project GoFASTR R&D GFR National R&D programmes (France, Switzerland, ), EC/JRC 7th FP Euratom Project ACSEPT Project, 6th FP EUROTRANS, R&D Fuel Cycle
EURATOM Rozpočet 2007-11(mil. ) Jaderná fůze: 1947 Jaderné štěpení a radiační ochrana: 287 JRC-jaderná oblast: 517 Celkem 2751
ADRIANA (1 mil, 18 m) ADvanced Reactor Initiative And Network Arrangement Koordinace: ÚJV Řež a.s.
Zaměření projektu EU - ADRIANA Rychlé reaktory chlazené sodíkem (SFR) Rychlé reaktory chlazené olovem (LFR) Rychlé reaktory chlazené plynem(he) a navazující H technologie Instrumentace, diagnostika a experimentální zařízení Ozařovací zařízení a horké komory Reaktory nulového výkonu Road map výzkumné infrastruktury
Účastníci projektu
Ústav jaderného výzkumu Řež a.s.
Experimentální zařízení CO2
Účast UJV Řež na vývoji reaktorů G IV SFR (Sodium Fast Reactor) VHTR (Very High Temperature Reactor) SCWR (Super Critical Water Reactor) MSR (Molten Salt Reactor) Tato orientace vychází z těchto souvislostí Zkušenosti z minulosti (Spolupráce se SSSR) Zkušenosti z vývoje a výstavby plynem chlazených reaktorů a tlakovodních reaktorů (A1, VVER - PWR) Vývoj fluoridových technologií pro přepracování vyhořelého paliva
Parametry zařízení pro účast na vývoji Reaktorů G IV Zařízení Výstupní tepl. [C] Tlak [MPa] Průtok [kg/h] Průměr test. kanálu [mm] Neutron. tok [n/m 2 s] SCWR 600 25 200 24 1,5x10 18 VHTR 900 7 72 30 1,5x10 18
Palivová kazeta MSR v reaktoru LR-0 v ÚJV Řež
Experimentální vložná zóna MSR-SR-0 v reaktoru LR-0 Fluoridové soli U Palivové kazety VVER Grafit 236 mm
Vývoj fluoridových technologií Experimentalní systém FERDA v ÚJV F 2 N 2 FUEL H UF 6 R C2 K5 K1 K2 K3 C1 K4 R flame fluorination reactor, K1, K2, K3, K4 and K5 condensers, C1 trap sorption column [ NaF ], C2 rectification column, H catch tank
Palivová kazeta MSR ČVUT-FJFI VR 1 Reaktor
Nová experimentální hala v ÚJV
Experimentální modul pro superkritické parametry vody
Financování Celkové investiční náklady: 5,5 mil. Příspěvek ÚJV ŘEŽ: 1,5 mil.
Souvislost s projekty EU FP-6 HPLWR - High Performance Light Water Reactor, FZK, Germany, STREP NURESIM - European Platform for Nuclear Reactor Simulation, CEA, France, IP RAPHAEL - Reactor for Process Heat, Hydrogen and Electricity Generation, EdF, France, IP SNFTP Sustainable Nuclear Fission Technology Platform, CEA, France, CA
Účast ÚJV v Integrovaném projektu FP 6 - V/HTR-IP Subproject Vedoucí organizace Účast ÚJV Řež Workpackage Activity Scope (man-month) Safety Tractebel, Belgium WP1: Codes for system transient analysis Codes validation 10 Reactor Physics NRG, the Netherlands WP2, 4: Codes validation Validation of V/HTR reactor physics codes 13 Materials NNC, United Kingdom WP1, 4: Reactor materials Research and testing of steel and graphite materials 8
Strukturální fondy EU - 2 Záměr: Navázat na 1. fázi strukturálních fondů a vybudovat experimentální zařízení pro potřeby výzkumu v Evropském prostoru pro návazný výzkum udržitelné energetiky EU : Jaderné (G III+ a GIV) i klasické (clean coal)
Regionální projekt Struktura projektu Experimentální smyčky Řež a Plzeň Strukturální a systémová diagnostika Řež a Plzeň Jaderný palivový cyklus Řež Limitní stavy materiálů a materiálový výzkum Plzeň
Spolupracující organizace Univerzity ČVUT Praha ZČU Plzeň Výzkumné a průmyslové organizace AEA Technology and Sumitomo Corporation, AREVA, CEA, ČEZ a.s., ČEZ Energoservis s.r.o., Česká geologická služba, Envinet a.s., ČKD PRAHA DIZ a.s., EURATOM, JRC Institute for Transuranium Elements, MAAE, MOSTRO a.s., NIREX, SE a.s. (ENEL), SIGMA GROUP a.s., ŠKODA JS a.s., ŠKODA POWER a.s., ŠKODA Praha a.s., ŠKODA TRANSPORTATION a.s., SÚJB, SÚRAO, TVEL, United Energy, VGB, ZAT a.s.,.,
Časový harmonogram Now - pre-feasibility study May 2009 - call for project applications Sept. 2009 - termination of application form (including all appendices etc.) 2009-2010 - negotiation with grant provider, possible revisions, preparation for approving process in EC 2010 - expecting of decision of EC - start-up grant 2010 2014 - realization
FCZ H 2 BUS Autobus s palivovými články Český energeticko ekologický projekt roku
Záměr: Uvedení vodíkových technologií v ČR Návrh, realizace a provoz transportního systému založeného na vodíku jako nosiči energie Provoz autobusu s palivovými články Výstavba a provoz první vodíkové čerpací stanice v ČR Získávání a úprava vodíku jako vedlejšího produktu z chemických výrob
Projekty Vodíkové technologie pro palivové články, dopravu energetické využití Vývoj technologií na čištění vodíku ze Spolany Neratovice, možnosti jeho využití pro vozidla s palivovými články Nové jaderné energetické technologie a jejich využití pro výrobu vodíku
Projekty Strukturální fondy EU MD ČR (Operační program Infrastruktura): 1. Vývoj a výzkum v oblasti vodíkových technologií pro dopravu včr - vývoj a projektové zpracování autobusu a čerpací stanice, bezpečnostní a legislativní problematika 2. Realizace a provoz vodíkového autobusu s palivovými články Kompletace, ověření a provoz autobusu a vodíkové čerpací stanice
Partneři Spolana Neratovice a.s. Výroba vodíku a jeho čištění Škoda Electric s.r.o. Trakční systém, řízení a kompletace Linde Gas Vývoj a výstavba vodíkové čerpací stanice VŠCHT Praha Vývoj technologie čištění vodíku Proton Motor Vývoj a výroba palivového článku Nerabus provoz autobusu (MHD Neratovice) Neratovice město Středočeský kraj oddělení dopravy JRC Petten konzultace a podpora v oblasti skladování H 2 IFE Halden MMI, diagnostika
Autobus technická data 12m IRISBUS (Karosa) 100kW Palivový článek Rekuperace energie: NiCD akumulátory a superkapacitory pro pokrytí odběrových špiček 8 tlakových lahví na střeše vozu (1600 l při 35MPa = 41kg H 2 ) Dojezd 200-300km
Vodíková čerpací stanice Kompresní stanice - Rozměry 5 x 2,6 x 2,9 m - Typ uskladnění stlačený vodík ve avysokotlakých nádobách (300 bar) - Objem nádrží 8x600 l - Maximální plnicí tlak - 450 bar Čerpací stojan - Rozměry - 1,6 x 0,7 x 3,1 m - Plnicí kapacita 1 3 kgh 2 /min
Další aktivity ÚJV v oblasti vodíkových technologií Projekt ZEMSHIP: součást ambiciózního projektu HafenCity (Hamburg), jehož cílem je vybudovat komplexní energetický systém v městské části Hamburku založeném na využívání vodíku. ZEMSHIP (Zero Emmision Ship) - cílem projektu je vývoj, výroba a provoz lodí s palivovým článkem. Možné rozšíření na Prahu a Bratislavu ÚJV: zpracování dat, MMI
Situace v EU Založením EU platformy pro vodík a palivové články se významně zkoordinovaly aktivity v oblasti
Vodíková platforma ČR Poslání Platformy: podpora vývoje vodíkových technologií a zavádění vodíkového hospodářství v České republice. Nejvýznamnější činnosti platformy: 1. Koordinace aktivit subjektů vodíkového hospodářství mezi sebou a v návaznosti na programy a finanční zdroje domácí i zahraniční. 2. Definice, podpora a prosazování společných zájmů svých členů s cílem vytváření vhodného prostředí pro rozvoj vodíkového hospodářství. 3. Zapojení do činnosti EU Platformy, partner pro obdobné instituce v zahraničí. 4. Poskytování expertíz pro orgány a agentury státní správy a samosprávy v oblastech souvisejících s rozvojem vodíkového průmyslu.
Nejvýznamnější projekty EU v oblasti vodíkového hospodářství Cíl projektu: Cestovní mapa pro uvedení H 2 do EU energetického systému do roku 2030 a výhled do 2050 Největší světový projekt 27 vodíkových autobusů v 9ti městech (Londýn, Madrid Praha). Kompletní řetězec výroby a využití vodíku Uvedení vodíku mezi veřejnost: 150 elektrických vozítek s FC (skůtry, minivozy, minibusy, trojkolky )
Vodíková dálnice v EU Iniciativa Linde Gas 1800km dálnic spojujících v první fázi nejvýznamnější jší německá města; v druhé fázi je zahrnuta mj. i Praha Infrastruktura: vybudování vodíkových stojanů v rámci stávajících čerpacích stanic