Jaderné reaktory blízké i vzdálené budoucnosti. Vyhořelé jaderné palivo současné trendy a možnosti



Podobné dokumenty
Jaderné reaktory blízké i vzdálené budoucnosti, vyhořelé jaderné palivo - současné trendy a moznosti

Elektroenergetika 1. Jaderné elektrárny

Elektroenergetika 1. Jaderné elektrárny

Vize přínosu členství ČR v IRC MBIR

Vyhořelé jaderné palivo

Spasí nás nové generace reaktor ů?

Aktualizace energetické koncepce ČR

Stres v jádře, jádro ve stresu. Dana Drábová Státní úřad pro jadernou bezpečnost

Svět se rychle mění století bude stoletím boje o přírodní zdroje růst populace, urbanizace, požadavky na koncentraci a stabilitu dodávek energií

Jaká je budoucnost jaderné energetiky?

Reaktory 4. generace Vývoj a zapojení ČR

Pokročilé termodynamické cykly

Jaderná elektrárna. Martin Šturc

ATOMOVÁ FYZIKA JADERNÁ FYZIKA

Tento zdroj tepla nahrazuje chemickou energii, tj. spalování např. uhlí v klasické elektrárně.

Centrum výzkumu Řež s.r.o. Centrum výzkumu Řež se představuje

Současný postup výběru lokality pro hlubinné úložiště. seminář Hlubinné úložiště a role veřejnosti Praha

Strategie postupu výběru lokality pro hlubinné úložiště

Jaderná energetika (JE)

Jaká je budoucnost jaderné energetiky?

Jaderná energetika - stávající zdroje a výstavba nových zdrojů v EU a ve světě

PROJEKT SUSEN, UDRŽITELNÁ ENERGETIKA. Marek Mikloš Centrum výzkumu Řež, s.r.o., Hlavní 130, Řež

Jaderná energetika. Důvody podporující v současnosti výstavbu jaderných elektráren jsou zejména:

PROJEKT ŘEMESLO - TRADICE A BUDOUCNOST Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.38/ PŘEDMĚT VYUŽITÍ ELEKTRICKÉ ENERGIE

Materiály AZ jaderných reaktorů

Palivový cyklus. Pavel Zácha Zdroj: Heraltová - Katedra jaderných reaktorů, FJFI, ČVUT v Praze

Vliv zdrojů elektrické energie na životní prostředí

JADERNÁ ENERGETIKA aneb Spojení poznatků z fyziky a chemie. Jiří Kameníček

Vyřazování zahraničních jaderných elektráren z provozu příležitosti pro české strojírenství

PROGRAM NÍZKOEMISNÍCH UHELNÝCH ZDROJŮ SKUPINY ČEZ TISKOVÁ KONFERENCE,

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Studium produkce neutronů v tříštivých reakcích a jejich využití pro transmutaci jaderného odpadu

Koncepce zákona k posílení postavení obcí při přípravě a povolování HÚ v ČR

SMR - malé modulární jaderné reaktory

Výběr z Národních priorit orientovaného výzkumu, experimentálního vývoje a inovací podporovaných programem OMEGA

ZDROJE A PŘEMĚNY. JAN PREHRADNÝ, EVŽEN LOSA Katedra jaderných reaktorů FJFI ČVUT v Praze

2 Primární zdroje energie. Ing. Petr Stloukal Ústav ochrany životního prostředí Fakulta technologická Univerzita Tomáše Bati Zlín

Elektrárny část II. Tepelné elektrárny. Ing. M. Bešta

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Ukládání RAO a příprava HÚ v ČR

Superkritická vodní smyčka SCWL

Evropský parlament. Výbor pro průmysl, výzkum a energetiku (ITRE) Ing. Evžen Tošenovský poslanec Evropského parlamentu

AP1000 : Jednoduchý, bezpečný a moderní projekt, který vede ke snížení bezpečnostních rizik

AKTUALIZACE KONCEPCE NAKLÁDÁNÍ S RADIOAKTIVNÍMI ODPADY A VYHOŘELÝM JADERNÝM PALIVEM OZNÁMENÍ KONCEPCE

Jaderný palivový cyklus - Pracovní list

ZVAŽOVANÁ DOSTAVBA JE TEMELÍN

70. výročí uranového průmyslu v České republice 50 let těžby uranu v severních Čechách

Jaderná energetika Je odvětví energetiky a průmyslu, které se zabývá především výrobou energie v jaderných elektrárnách, v širším smyslu může jít i o

Závěrečná zpráva komise Ukládání vysoce radioaktivních odpadních látek

Jaderná energie: Mýtus a skutečnost. Bezpečnostní rizika jaderných reaktorů

Je uložení radioaktivních odpadů do horninového prostředí bezpečné?

Zastavit se a změnit svět. Vize, rizika a příleţitosti energetiky

Nabídka ŠKODA JS pro slovenskou jadernou energetiku

AP1000 : Jednoduchý, bezpečný a moderní projekt, který vede ke snížení bezpečnostních rizik

Jaderné bloky v pokročilém vývoji FBR (Fast Breeder Reactor)

A) Štěpná reakce obecně

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ OPTIMALIZACE TEPELNÝCH OBĚHŮ DIPLOMOVÁ PRÁCE FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ENERGETICKÝ ÚSTAV

Ukládání RAO v ČR a stav projektu hlubinného úložiště

Obnovitelné zdroje energie

Pavel Ripka ČVUT FEL Praha

VŠB-TU OSTRAVA. Energetika. Bc. Lukáš Titz

Smart City a MPO. FOR ENERGY listopadu Ing. Martin Voříšek

Výhledy v oblasti zneškodňování RAO ČR a svět

očima České fyzikální společnosti

Pokročilé jaderné technologie

Schopnosti českého jaderného průmyslu Budoucnost českých firem v oblasti jaderné energetiky

BULLETIN. Zahájena štěpná řetězová reakce rychlého reaktoru BN-800. Klasické a rychlé množivé reaktory. První jaderná elektrárna v Obninsku

Vyuţití jaderné suroviny a perspektivy pokročilých jaderných technologií

Jaderná elektrárna Dukovany v kontextu Státní energetické koncepce

ENERGIE - BUDOUCNOST LIDSTVA Ing. Jiří Tyc

Koncepce zákona k posílení postavení obcí při přípravě a povolování HÚ v ČR

ČEZ, a. s. VÝSTAVBA JADERNÝCH ELEKTRÁREN

Může jaderná energetika nahradit fosilní paliva?

BULLETIN. Bezpečné ukládání radioaktivních odpadů v České republice je posláním Správy úložišť. Provoz úložišť radioaktivních odpadů

ENERGIE PRO 21. STOlETI

Ekonomické hodnocení CCS technologií. VITVAROVA Monika, DLOUHY Tomas, HAVLIK Jan

Některé chyby v modelování SEK

Jaderné reaktory IV. generace

Význam technického vzdělávání pro zajištění budoucnosti jaderné energetiky v ČR

ASOCIACE SPOTŘEBNÍ ELEKTRONIKY. ROZŠÍŘENÁ ODPOVĚDNOST VÝROBCŮ (EPR) v oběhovém hospodářství

Příběh jaderného paliva

Budoucnost české energetiky. Akademie věd ČR

Sluneční energie. Základní energie - celkové množství přiváděné k Zemi cca 1350 W.m % se odrazí do kosmického prostoru 15 % pohlceno atmosférou

Nakládání s upotřebenými odpadními oleji

J i h l a v a Základy ekologie

CCS technologie typu pre-combustion v podmínkách České Republiky

Projekty podpořené z programu TAČR

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA STROJNÍ. Studijní program: N2301 Strojní inženýrství Studijní obor: Stavba energetických strojů a zařízení

Jaderná energetika pod lupou dozorného orgánu. Dana Drábová Státní úřad pro jadernou bezpečnost

Jaderné reaktory a jak to vlastně funguje

DLOUHODOBÁ STRATEGIE ČEZ, a. s., V ÚSTECKÉM KRAJI

Ing. Markéta Dvořáková Z 11 TECHNICKE ASPEKTY PROJEKTU HLUBINNEHO ULOZISTE RADIOAKTIVNICH ODPADU V ČR

Konference k vyhlášení výsledků soutěže žáků a studentů (PŘÍTECH) 23. dubna 2015 od 10 hodin

Přílohy. Příloha č. 1: Počet jaderných reaktorů ve světě (439) a rozložení dle toho, kolik let jsou v provozu.

Jaderné reaktory a jak to vlastně vše funguje

Hlubinné úložiště. radioaktivních odpadů a vyhořelého jaderného paliva. Správa úložišť radioaktivních odpadů

Aktuální trendy v akumulaci a fotovoltaice, bariéry rozvoje v ČR. Ing. Pavel Hrzina, Ph.D.

Současná situace z pohledu regionu Jaderné elektrárny Dukovany

Aktualizace Státní energetické koncepce

konference Energetické úspory jako příležitost k růstu Institut pro veřejnou diskusi Petr Štulc, ČEZ, a.s.

Transkript:

Jaderné reaktory blízké i vzdálené budoucnosti Vyhořelé jaderné palivo současné trendy a možnosti Tomáš Bílý Katedra jaderných reaktorů FJFI ČVUT v Praze

Plán výletu: Současný stav jaderné energetiky Vyhořelé jaderné palivo Surovina nebo odpad? Nakládání s vyhořelým jaderným palivem současnost, nové trendy a možnosti Další rozvoj jaderné energetiky Reaktory blízké a vzdálené budoucnosti Nová uplatnění jaderné energetiky Tak co tu všechno máme? Úvodní kurz - 12.9. 2011 2

Jaderná energetika současnost 1/3 432 reaktorů v provozu (v 29 zemích) : 14% světové elektřiny (2011),cca 6,5% energie 65 reaktorů ve výstavbě ČR -32.5% el. en. (6 reaktorů, 3686 MWe) 65 nových zemí vážně připravuje využívání jádra Trendy: Prodlužování životnosti Zvyšování výkonu a účinnosti stávajících reaktorů Růst využitelnosti reaktorů Vzrůst výroby za posledních 5 let je ekvivalentní postavení 40 nových velkých jaderných elektráren. 2 % z toho pocházejí od nových reaktorů, zbytek je dosažen zvyšováním účinnosti a výkonu stávajících. (2008) Úvodní kurz - 12.9. 2011 3

Jaderná energetika současnost 2/3 Výroba elektřiny v EU Výroba elektřiny ve světě Ropa 15% Voda 11% Ostatní obnovit elné zdroje 3% Jádro 29% Ropa 10% Voda 19% Jádro 16% Plyn 21% Uhlí 22% Plyn 15% Uhlí 39% Úvodní kurz - 12.9. 2011 4

Jaderná energetika současnost 3/3 Reaktory Počet GWe Tlakovodní lehkovodní 264 250,5 Varné 94 86,4 Tlakovodní těžkovodní 43 23,6 Plynem chlazené 18 10,8 Lehkovodní moderované grafitem 12 12,3 Rychlé 4 1 Jiné 4 0,05 - celková provozní zkušenost: > 14 000 reaktorroků Úvodní kurz - 12.9. 2011 5

Vyhořelé jaderné palivo Ježíšmarjá, kdo se v tom má vyznat? Odpad nebo surovina? Roční produkce jaderného odpadu ve Francii (75% energie): Vysoce aktivní (1000 MBq/g) : 100 m 3 Středně aktivní (1 MBq/g) : 10000 m 3 Úvodní kurz - 12.9. 2011 6

VJP: otázky, možnosti a perspektivy Odpovědnost vůči budoucím generacím Dokonalejší technologie v budoucnosti Spolehlivé řešení v současnosti, vize pro budoucnost dočasné uložení trvalé uložení zpracování a recyklace Úvodní kurz - 12.9. 2011 7

Co s vyhořelým jaderným palivem? (Současnost) dochlazení : bazén skladování u reaktoru - 5-7 let odvod tepla Mezisklady (mokré, suché) Zpracování a uložení - hlubinné úložiště Úvodní kurz - 12.9. 2011 8

Hlubinné úložiště v ČR www.surao.cz: 1200 stran technickoekonomických informací o stávající představě řešení hlubinného úložiště Cíl prací Výběr dvou vhodných lokalit pro hlubinné úložiště Termín dokončení prací 2015 Výběr finální lokality 2025 Výstavba podzemní laboratoře v lokalitě Zahájení provozu hlubinného úložiště 2030 2065 Úvodní kurz - 12.9. 2011 9

Koncepce hlubinného uložení Cíl: Zabezpečit, aby radionuklidy obsažené ve vyhořelém palivu nepronikly k člověku a do biosféry minimálně sto tisíc let, tedy po dobu potřebnou ke snížení RA vyhořelého paliva na úroveň přírodního pozadí Řešení: projektována jako systém vzájemně svázaných přírodních a technických bariér geologická formace nejdůležitější a nejtrvalejší tufy, granity (žuly), solná ložiska, jílovité sedimenty a ruly technické bariéry - 3 slupky borosilikátové sklo nebo keramické materiály - znehybnění radionuklidů kovové obaly - kontejnery na vysoce RA odpady, vyrobené z oceli, Cu nebo Ti jílovité materiály, jako například betonit, jimiž budou kontejnery v úložišti obklopeny Přírodní analogie Oklo, Gabon (před 2 mld. let přírodní reaktor) Úvodní kurz - 12.9. 2011 10

Zvažované exotické metody ukládání RAO ukládání do věčně zmrzlé půdy hlubinné vrty (až 10 km) subdunkční zóny (do zanořujících se zemských ker (vrt 5-8 km, pak až 50 km ) ukládání na mořském dně extrateresriální ukládání Úvodní kurz - 12.9. 2011 11

Politicko-ekonomické aspekty VJP Současnost odpovědnost za ukládání : stát - SÚRAO Plátce původce odpadu - jaderný účet (např. z JE 50 Kč / MWh) národní úložiště 5 % z ceny elektřiny (nakládání s odpadem) Nové trendy GNEP (Global Nuclear Energy Partnership) dodavatelé (zpětný odběr paliva) a uživatelé paliva 16 zemí GNPI (Global Nuclear Power Infrastructure) zvažována mezinárodní úložiště podpora IAEA, EU ERDO (European Repository Development Organisation) Pangea projekt - Austrálie Úvodní kurz - 12.9. 2011 12

Co s vyhořelým jaderným palivem? (Budoucnost) Zpracování a recyklace spálení štěpných nuklidů energeticky cenné, radiotoxické, produkující teplo snížení množství odpadu a jeho dlouhodobé toxicity stabilizace štěpných produktů Úvodní kurz - 12.9. 2011 13

Recyklace Úspora zdrojů Minimalizace odpadu Spálení plutonia Co přináší recyklace: První krok Spalování Pu v lehkovodních reaktorech (MOX) Přepracování vyhořelého paliva na MOX (U, Pu): Fr, GB, Jap, Rus Není trvale udržitelné řešení Dlouhodobá perspektiva Recyklace minoritních aktinidů (Np, Am, Cu) Množivé reaktory Úvodní kurz - 12.9. 2011 14

Recyklace U a Pu v lehkovodních reaktorech Reaktory využívající MOX (Fr) Francie: separace Pu od r. 1958, od 90. let výrazně MOX palivo, nyní cca 20 reaktorů využívajících MOX (až do cca 30 % AZ) Úvodní kurz - 12.9. 2011 15

Co přináší recyklace: Dlouhodobá radiotoxicita vyhořelého paliva Úvodní kurz - 12.9. 2011 16

Co přináší recyklace: Úvodní kurz - 12.9. 2011 17

Shrnutí: o co jde? Otevřený palivový cyklus Tradiční uzavřený palivový cyklus Pokročilý uzavřený palivový cyklus Palivový cyklus s recyklací Úvodní kurz - 12.9. 2011 18

Vývoj jaderných reaktorů Fermi, 1942 EPR Gen. IV, 2030 Odkud přicházíme? Co jsme? Kam jdeme? Úvodní kurz - 12.9. 2011 19

Vývoj jaderných reaktorů 50. léta počátek využívání jaderné energie 60. -70. léta první komerční reaktory 80. a 90. léta - zvyšování efektivity a bezpečnosti Úvodní kurz - 12.9. 2011 20

Současné reaktory (II. generace) Palivo: převážně mírně obohacený uran (obsah U-235 do 5%) Moderátor: voda, grafit Chlazení: Voda (příp. CO 2 ) Teplota chladiva cca. 300 C (PWR) Tlak v I.O. cca 16 MPa Výkon 1000 1500 MWe Účinnost cca. 33 % Úvodní kurz - 12.9. 2011 21

Blízká budoucnost: reaktory III. generace Evoluční vývoj - efektivní, bezpečné (kontejnment, pasivní bezpečnostní prvky), dlouhodobá životnost (Olkiluoto a Flamanville). Pokročilé tlakovodní reaktory, 600 1 600 MWe: AP 600, AP 1000, APR1400, APWR+, EPR, MIR 1200 Pokročilé varné reaktory, 1 250 1 550 MWe: ABWR II, ESBWR, HC-BWR, SWR-1000 AP-1000 Už běžím! Až 110 nových reaktorů do 2020! (?) EPR Úvodní kurz - 12.9. 2011 22

Reaktory IV. generace Řeší směřování jaderné energetiky v dlouhodobém horizontu, obsahuje celý palivový cyklus, zabývá se trvale udržitelným rozvojem a možným využitím jaderných reaktorů nejen pro výrobu elektrické energie. Rozsáhlá mezinárodní spolupráce Sdílení znalostí Výzkum a vývoj reaktorových technologií IV. generace Úvodní kurz - 12.9. 2011 23

Reaktory IV. generace Hlavní úkoly: Využít veškerý potenciál jaderného paliva ( 238 U, 232 Th) - rychlé reaktory Snížit množství jaderného odpadu na minimum Zvýšit bezpečnost a spolehlivost na maximum Práce při velmi vysokých teplotách ( 1000 o C) možnost efektivní produkce vodíku a využití pro průmyslové účely Životnost minimálně 60 let Snížení nebezpečí šíření jaderných materiálů Ekonomika jasně cenově výhodné Umožnění efektivního využití veškerého paliva kombinací množivých rychlých reaktorů a velmi efektivních klasických reaktorů Úvodní kurz - 12.9. 2011 24

Reaktory IV. generace Studie šesti různých nových typů reaktorů, čtyři jsou rychlé a jen dva jsou klasické GFR - Rychlý reaktor chlazený plynem LFR - Rychlý reaktor chlazený olovem MSR - Reaktor chlazený roztavenou solí SFR - Rychlý reaktor chlazený sodíkem SCWR - Reaktor chlazený vodou s nadkritickým cyklem VHTR - Reaktor s velmi vysokými teplotami Úvodní kurz - 12.9. 2011 25

Proč rychlé reaktory? Přírodní zastoupení uranu 99,3 % U-238 0,7 % U-235 Jů, to je energie! Vliv zavedení uzavřených palivových cyklů s přepracováním na vývoj světové spotřeby paliva (vlevo) a vývoj světové kumulované spotřeby uranu (vpravo) Úvodní kurz - 12.9. 2011 26

Technologie s potřebou procesního tepla aneb nejde jen o výrobu vodíku Technologie PBMR, MHR-GT 850 ºC STAR-H2 780 ºC Jaderné teplo VHTR (převážně otázka materiálů) 1000-1500 ºC Úvodní kurz - 12.9. 2011 27

Charakteristiky chladivo Na cca. atmosférický tlak Spotřeba aktinidů z LWR SFR sodíkem chlazený rychlý reaktor, 150-1500 MWe Úvodní kurz - 12.9. 2011 28

Charakteristiky palivo: tekuté Li, Be, Th a U fluoridy Nízký tlak (<0.5 MPa) & vysoká T (>700 C) Nízký zdrojový člen díky on-line přepracování Minimalizace odpadu a efektivní využití suroviny MSR Reaktor chlazený roztavenými solemi 1000 MWe Úvodní kurz - 12.9. 2011 29

Charakteristiky Chladivo He >1000 C výstupní teplota Grafitové bloky jako GT-MHR vysoká účinnost Výroba vodíku Výroba procesního tepla Vysoká úroveň pasivní bezpečnosti VHTR vysokoteplotní reaktor (grafitem moderovaný, heliem chlazený) 600 MWe Úvodní kurz - 12.9. 2011 30

Jaderné reaktory a energetika věda ovlivňovaná politikou další rozvoj závisí i na otevřeném přístupu k veřejnosti a podpoře veřejného mínění Úvodní kurz - 12.9. 2011 31

Reaktory a obnova vozového parku... Počet provozovaných reaktorů podle stáří... aneb kdy to bude potřeba...... a kdo to bude dělat? 25 doba výstavby JE cca 10 let životnost JE: 25 40 let -> 40 60 let Roky Úvodní kurz - 12.9. 2011 32

Děkuji za Vaši pozornost! Dotazy? Honem, na co se mám zeptat?