1

ENERGETYKA JDROWA STANDARYZACJA I BEZPIECZESTWO

X Oglnopolskie Warsztaty Akceleracji i Zastosowa Cikich Jonw

SLCJ-UW, 19 - 25 padziernik 2014

Ludwik PiekowskiAGH Akademia Grniczo-Hutnicza im. Stanisawa Staszica w Krakowie

Wydzia Energetyki i Paliw

Tomasz LotzCentrum im Adama Smitha

2

Plan

Koszty budowy elektrowni jdrowych, efekt skali

Status wybranych projektw SMRSMR Small Modular Reactors moc elektryczna < 300 MW

Wielko reaktora a jego bezpieczestwo Historia maych i duych reaktorw Lekcja z katastrofy Three Mile Island w 1979 roku Wdroenie standardowych reaktorw maej mocy

Koszt budowy elektrowni jdrowych we Francji i USA

3

Arnulf GrublerThe costs of the French nuclear scale-up: A case of negative learning by doingEnergy Policy 38 (2010) 51745188

Elektrownie jdrowe w Chinach

4

Chinas Nuclear Restart; Opportunities and Challenges in a Modernizing MarketThis report is presented by Nicobar Group in Cooperation with the U.S. Department of Commerce, May 18, 2013http://export.gov/china/build/groups/public/@eg_cn/documents/webcontent/eg_cn_067072.pdf

CPR 1000 na bazie Framatome (AREVA)AP1000* na bazie AP1000 Westinghouse

http://export.gov/china/build/groups/public/@eg_cn/documents/webcontent/eg_cn_067072.pdf

5

Koszty budowy duych elektrowni jdrowych

Jak budowano tanie elektrownie jdrowe? Kiedy USA i Francja, a teraz Chiny:

20 i wicej standardowych reaktorw w 15 lat, kady blok w 5 7 lat; Koszt inwestycji 1000 2500 USD2006/kW

Kore: Seria 10 reaktorw u siebie plus eksport technologii

6 GW to zbyt maa skala programu dla wasnego standardu z blokami energetycznymi o mocy ~ 1 GW (reaktorami o mocy cieplnej 3 GW)

Wszystkie rozwizania brane pod uwag ocieraj si o efekt standaryzacji

Obecnie jedynie program chiski jest na tyle duy, e tworzy standardy

Moliwe, e element chiski i tak si pojawi w polskim programie Inynierowie z Chin s zatrudnieni przy budowie elektrowni w USA EDF odstpi chiskim przedsibiorstwom od 30 do 40% udziaw w

budowie elektrowni jdrowej w Wielkiej Brytanii

Standardowy program w Polsce

Vogtle 3&4, USShaw (now CB&I) has agreed with China's State Nuclear Power Technology Corporation (SNPTC) to deploy engineers with experience in building China's AP1000 units to provide technical support. Following early delays, construction started in March 2013 and the units are expected on line in mid-2017 and mid-2018.http://www.world-nuclear.org/info/Country-Profiles/Countries-T-Z/USA--Nuclear-Power/

EDF Energy Hinkley Point C and Sizewell C, UKEDF announced in October 2013 that two Chinese companies, CGN and CNNC, would take 30-40% of the Hinkley Point C project between them, Areva would take 10%, and other interested parties might take up to 15%.* The French government holds 85% of EDF and 80% of Areva, the Chinese companies are wholly government-owned.http://www.world-nuclear.org/info/Country-Profiles/Countries-T-Z/United-Kingdom/

7

Koszty budowy duych elektrowni jdrowych

W energetyce jdrowej dominuj reaktory due, z blokami energetycznymi o mocy od okoo 1000 do 1600 MW elektrycznych

2000 USD/kW szacunkowe koszty ~2005 roku

6000 USD/kW szacunki w roku 2014

Koszty budowy duych elektrowni znacznie wzrosy w cigu ostatnich kilkunastu lat

Efekt skali, koszt inwestycjiKiedy mae reaktory przegray z duymi

Najprostszy model efektu skali: Moc proporcjonalna do objtoci, P ~ R3

Koszt proporcjonalny zuytych materiaw, do powierzchni K ~ R2

K1=K0*(P1/P0)n, n=0,67

8

Efekt skali, koszt inwestycjiKiedy mae reaktory przegray z duymi

9

Reduction of Capital Costs of Nuclear Power Plants. OECD, 2000http://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdf

najprostszy model: 100 77 66 60

http://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdfhttp://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2000/2088-reduction-capital-costs.pdf

10

SMR Small Modular Reactors moc elektryczna < 300 MW

Projekt Kraj Typ Moc cieplnaMW

Moc elek.MW

Status

HTR-PM Chiny HTR 2*250 210 W budowie dwa reaktory. Planowane uruchomienie w 2017 roku. Koszt: 2 500 USD/kW mocy elektrycznej

SMART Korea iPWR 330 100 Standardowa licencja uzyskana w 2012 roku

mPower USA iPWR 530 180 Wspierany przez DOE. W maju 2014 B&W zredukowa finansowanie. Planowane uruchomienie ~2025 roku. Koszt: 5 000 USD/kW mocy elektrycznej

NuScale USA iPWR 160 45 Wspierany przez DOE. W maju 2014 NuScale zwikszy zatrudnienie. Planowane uruchomienie ~2025 roku. Koszt: 4 000 USD/kW mocy elektrycznej

Status wybranych projektw SMR

Szacunkowe koszty budowy kilowata mocy w duych i maych reaktorach s dzi porwnywalne, ale budow maych reaktorw atwiej sfinansowa

Efekt skali i efekt standaryzacji

Globalna gboko rynku ~430 reaktorw, moc elektrowni ~370 GW

i elektrownie te generuje ponad 10% prdu Ile jest miejsca na wiecie na nowe reaktory duej

mocy?

Istniej gdzie granica, gdzie efekt standaryzacji daje wiksze korzyci ni efekt skali

11

Efekt skali i bezpieczestwo

12

Rys historii energetyki jdrowej

13

Historia losw maych i duych reaktorw okoo 1960 roku

Pierwsze elektrownie jdrowe s mae, czsto o mocy mniejszej ni 100 MW elektrycznych

Buduje si coraz wiksze reaktory gdy efekt skali wzmacnia konkurencyjno

Weinberg analizuje jedn z gronych sytuacji i stwierdza:

we had to argue that, yes, a severe accident was possible, but the probability of its happening was so small that reactors must still be regarded as safe. Otherwise put, reactor safety became probabilistic, not deterministic

Alvin M. Weinberg

http://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberg

http://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberghttp://en.wikipedia.org/wiki/Alvin_M._Weinberg

14

Historia losw maych i duych reaktorw rok 1973

W USA dziaa lub jest w trakcie budowy, kilkadziesit duych reaktorw, ~1000 MW

Weinberg konsekwentnie promuje idee bezpieczestwa deterministycznego

Kongresmen Chester E. Holifield:Alvin, if you are concerned about the safety of reactors, then I think it may be time for you to leave nuclear energy

28 marzec 1979 katastrofa Three Mile Island reaktora lekkowodnego duej mocy, 900 MW elektrycznych

Alvin M. Weinberg

Chester E. Holifield

http://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifield

http://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Chester_E._Holifield

15

Lekcja z katastrofy Three Mile Island w 1979 roku

Due reaktory lekkowodne s bezpieczne

W TMI nie doszo do zagroenia ludnoci

Z jakim maym prawdopodobiestwem due reaktory zawsze bd stwarzay zagroenie dla ludnoci

Eliminacja bdw, wysoka jakoci, zwielokrotnienie systemw bezpieczestwa, trening, kontrola, edukacja bd zmniejsza ryzyka

Zawsze bd grupy ludzi domagajce si zwikszenia bezpieczestwa, co bdzie zwiksza koszty. Od katastrofy TMI efekt skali jest zjadany przez rosnce koszty bezpieczestwa

16

Katastrofy reaktorw

Trzy najwiksze katastrofy w elektrowniach jdrowych

Czarnobyl - niekontrolowany wzrost mocy reaktora przewyszajcy moliwoci systemw chodzenia

WADLIWY PROJEKT REAKTORA