Elektrownie jadrowe Podaj szczegółowe informacje na temat...

WIELKA BRYTANIA
===============

W latach 50. ub.w. energetyka brytyjska była zdominowana przez węgiel kamienny — ówczesny udział węgla wynosił aż 99% w produkcji energii elektrycznej. Z uwagi na wzrost kosztów wydobycia węgla i jego wpływ na środowisko, w 1954 r. powołano Brytyjski Urząd Energii Atomowej (United Kingdom Atomic Energy Authority — UKAEA), aczkolwiek rok wcześniej rozpoczęto już budowę pierwszej elektrowni jądrowej w Wielkiej Brytanii w Calder Hall k.Windscale.
Wówczas jednak energetyka jądrowa była zupełnie nowym i "raczkującym" rodzajem przemysłu — stąd pierwsze reaktory energetyczne bazowały na budowanych od lat 40. konstrukcjach typu wojskowego (reaktorach do produkcji militarnego Pu). Stąd też w Calder Hall zastosowano reaktory pracujące na naturalnym uranie (tj. o składzie izotopowym 0,7% 235-U + 99,3 % 238-U). Do spowalniania neutronów użyto grafitu jako moderatora, a chłodzone były gazem (dwutlenkiem węgla), który wykorzystywano do poruszania turbin podłączonych do generatorów. Choć tego typu reaktory określa się mianem GCR (Gas-coooled reactor), to np. przypadku tych w Calder Hall można spotkać się z określeniem ich jako MAGNOX, a to ze względu na to że wówczas zastosowano jako materiał koszulek paliwowych w tychże reaktorach stop magnezu. W Calder Hall wybudowano w latach 1956-1959 cztery bloki GCR o niedużej jak na dzisiejsze standardy mocy elektrycznej 49 MW/blok — a które działały kilkadziesiąt lat, bo aż do 2003 r.

Kolejne brytyjskie elektrownie jądrowe powstały w:
► Chapelcross — w 1959-1960 (4 bloki GCR wyłączone w 2004 r.)
► Berkeley — w 1962 (2 bloki GCR wyłączone w 1988/1989 r.)
► Dounreay DFR — w 1962; (typu FBR — tj.reaktor powielający na neutronach prędkich — wyłączony w 1977 r.)
► Bradwell Unit — w 1962 (2 bloki GCR wyłączone w 2002 r.)
► Windscale WAGR — w 1963 (GCR, wyłączony w 1981 r.)
► Hunterston-A — w 1964 (2 bloki GCR wyłączone w 1989/1990 r.)
► Hinkley Point-A — w 1965 (2 bloki GCR wyłączone w 2000 r.)
► Dungeness-A — w 1965 (2 bloki GCR wyłączone w 2006 r.)
► Trawsfynydd — w 1965 (2 bloki GCR wyłączone w 1991 r.)
► Sizewell-A — w 1966 (2 bloki GCR wyłączone w 2006 r.)
► Oldbury — w 1967/1968 (2 bloki GCR wyłączone w 2011/2012 r.)
► Winfrith — w 1968 (reaktor typu SGHWR, gdzie podobnie jak w BWR, gdzie obieg lekkiej wody z reaktora jest kierowany na turbiny; a w tym typie reaktora moderatorem i chłodziwem była ciężka woda D₂O — wyłączony w 1990 r.)
► Wyllfa — w 1971/1972 (2 bloki GCR: "Wylfa-1" {PRACUJE}; "Wylfa-2" wyłączona w 2012 r.)
► Dounreay PFR — w 1976 (kolejny reaktor prędki FBR; wyłączony w 1994 r.)
► Hunterston-B — w 1976/1977 (2 bloki GCR {PRACUJĄ})
► Hinkley Point-B — w 1976+1978 (2 bloki GCR {PRACUJĄ})
► Dungeness-B — w 1985+1989 (2 bloki GCR {PRACUJĄ})
► Hartlepool — w 1989 (2 bloki GCR {PRACUJĄ})
► Heysham-A,B— w 1989 (4 bloki GCR {PRACUJĄ})
► Sizewell-B — w 1995 (jedyny jak dotąd blok PWR w Wielkiej Brytanii — choć ogólnie na świecie reaktory na lekką wodę pod ciśnieniem są najpopularniejsze {PRACUJE})

Z powyższego zestawienia widać wyraźnie, że dominującym typem reaktorów są te chłodzone gazem CO₂ (GCR) oraz jedyny PWR. Natomiast reaktory innych typów: FBR w Dounreay i SGHWR w Winfrith zostały wyłączone po przepracowaniu ustalonego dla nich limitu czasu pracy.
Jeśli chodzi o reaktory GCR, to w ich kolejnym „pokoleniu” — zastąpiono w koszulkach paliwowych stop magnezu, stalą nierdzewną — co pozwoliło podwyższyć temperaturę CO₂ na wyjściu z reaktora z 360°C do aż 650°C, a tym samym podnieść sprawność wytwarzania energii elektrycznej do >40%. Tego typu ulepszone reaktory GCR, nazywa się też AGR-ami.
Pierwsze konstrukcje GCR miały stosunkowo niedużą moc, ale późniejsze ich konstrukcje (do dziś używane) mają średnio 400-600 MW mocy elektrycznej/blok. Jest to spory skok uzyskiwanej mocy, ale i tak jest to mniej niż posiadają współcześnie eksploatowane reaktory BWR/PWR — zresztą ten jedyny brytyjski PWR w Sizewell-B ma 1191 MW mocy elektrycznej.

Wielka Brytania jako jeden z nielicznych krajów na świecie posiada własne zakłady wzbogacania uranu metodą wirówkową w Capenhurst (należące do międzynarodowego konsorcjum URENCO) oraz zakłady produkujące paliwo jądrowe w Springfields (do reaktorów MAGNOX, AGR i PWR). oraz zakłady produkujące paliwo uranowo-plutonowe MOX w Sellafield (d.Windscale).

Choć do czasu wprowadzenia zakazu w 1982 r. zdarzało się, że Wielka Brytania zatapiała nisko- i średnioaktywne odpady w morzu, to warto wiedzieć, że Wielka Brytania posiada w Sellafield również zakłady przerobu wypalonego paliwa THORP, które przerabiają wypalone paliwo zarówno z rodzimych elektrowni jądrowych, ale również z reaktorów lekkowodnych z innych krajów, np. Niemiec, Francji czy Japonii.
Wydajność przerobu THORP w Sellafield metodą PUREX może dochodzić do ok. 1200 t. paliwa rocznie, ale ilość ta jest różna w zależności od zapotrzebowań. Przykładowo w latach 1994-2004, przerobiono tam w sumie 6705 t wypalonego paliwa, z czego 2158 t (32%), pochodziło z rodzimych elektrowni, a 4567 t (68 %), z zagranicznych elektrowni jądrowych.

Odpady wysokoaktywne, powstające po przerobie wypalonego paliwa (produkty rozszczepienia, aktynowce z wyjątkiem uranu i plutonu) są zestalane w bloki szklane i umieszczane w stalowych pojemnikach na terenie Sellafield.
Natomiast większość odpadów promieniotwórczych stanowią tzw. odpady niskoaktywne, które są składowane w Drigg koło Sellafield na składowisku o powierzchni 120 ha i objętości 800000 m³ — dla porównania w Polsce też istniej od kilkudziesięciu lat tego typu składowisko KSOP Różan: ma powierzchnię ok. 4 ha i dotychczasowe odpady mają tam objętość ~3500m³.

Wracając jednak do odpadów promieniotwórczych z energetyki jądrowej w Wielkiej Brytanii, to choć rzecz jasna należą one do niebezpiecznych odpadów, to jednak przynajmniej pod względem ich objętości stanowią niewielki "%" wszystkich odpadów powstających w UK — oto przykładowe dane, ze str CIRE:

"Tak przedstawiała się roczna ilość wszystkich odpadów w Wielkiej Brytanii w połowie lat 90. ub.w.:

116 520 040 m³ = 100% wszystkich odpadów, z czego:

  40 000 000 m³ = 34,3% – odpady domowe
  40 000 000 m³ = 34,3% – odpady przemysłowe
  25 000 000 m³ = 21,5% – odpady kopalniane
    7 000 000 m³ = 6% – popioły lotne
    3 100 000 m³ = 2,7% – stałe odpady toksyczne
    1 400 000 m³ = 1,2% – ciekłe odpady toksyczne
        20 040 m³ = 0,017% – odpady radioaktywne, z czego:

        16 000 m³ = 79,8% to odpady niskoaktywne
          4 000 m³ = 20% to odpady średnioaktywne
              40 m³ = 0,2% to odpady wysokoaktywne
(...i tylko te ostatnie wymagają najwięcej uwagi i barier ochronnych)

Dane wg: Wot Notes – Scottish Nuclear, East Kilbride, 1996 r."



Ciekawostką jest też to, że Wielka Brytania dysponuje specjalną flotą okrętów do przewożenia odpadów promieniotwórczych — jako jedyna taka flota na świecie. Świadczy w tym zakresie usługi dla różnych państw (głównie Japonii).
Sześć statków: "Pacific Swan", "Pacific Crane", "Pacyfic Teal", "Pacific Sandpiper", "Pacific Pintail" i "European Shearwater" wykonują ok. 150 przewozów rocznie. W ciągu dwudziestu lat, przewieziono nimi ponad 8000 t wypalonego paliwa, pokonując trasę 4,5 mln mil morskich (= >8,3 mln km albo 208× opłynięć obwodu Ziemi!) — a nie było jak dotąd uwolnienia promieniotwórczości do środowiska podczas tych transportów.
Wyżej wymienione okręty mają bowiem specjalną konstrukcję i wiele zabezpieczeń: wzmocnione kadłuby o podwójnych ścianach, zdublowane systemy napędowe i nawigacji oraz dodatkowe wyposażenie p.poż. Dla ochrony przed ewentualnym atakiem terrorystycznym — którzy mogliby mieć na celu na przykład zdobycie wypalonego paliwa, aby szantażować świat użyciem tzw. "brudnej bomby" — okręty te posiadają na dziobie i rufie dwa działka 30 mm, jak również ich załogi dysponują w razie potrzeby bronią ręczną.

Przykładowo "Pacyfic Teal" ma długość 104 m, szerokość 16 m i wyporność 7725 ton może on transportować jednorazowo 17 pojemników TN 12 z wypalonym paliwem, bądź 14 pojemników z zeszklonymi odpadami po jego przeróbce (w pojemnikach TN 28).


— do największej awarii jądrowej w Wielkiej Brytanii doszło w 1957 w Windscale (obecnie Sellafield), kiedy to uległ zapaleniu reaktor wojskowy i uwolniły się do otoczenia substancje promieniotwórcze w ilości:
– ok. 0,16 g I-131 o aktywności 740 TBq (= 20000 Ci) – T½ 8 dni
– ok. 7 g Cs-137 o aktywności 22 TBq (= 595 Ci) – T½ 10950 dni (30 lat)
– ok. 1,7 g Xe-133 o aktywności 12000 TBq (= 325000 Ci) – T½ 5 dni
Największe zagrożenie dla ludzi stanowi promieniotwórczy izotop Jodu, z uwagi na jego wysoką aktywność i kumulacje w tarczycy, z tego względu że Jod ten mógł się dostać np. w skażonym nim mlekiem krów, które jadły skażoną trawę, przez okres od 25-44 dni po awarii panował zakaz spożywania mleka na obszarze o promieniu ok. 10 km od miejsca awarii = 300 km²; a mleko wylewano do morza Irlandzkiego. Przypuszcza się, że pomimo tych środków ostrożności mogło u 33–120 osób z okolic Windscale dojśc do (szacowanego) wzrostu ryzyka zachorowania na raka
— innym poważniejszy wypadek dotyczy też zakładów Sellafield, kiedy w 2005 roku z pękniętej rury wyciekł do otoczenia roztwór z rozpuszczonym 20000 kg Uranu i 140 kg plutonu.


++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Na koniec minizestawienie obecnego stanu
energetyki jądrowej w Wielkiej Brytanii
(dane WNA — aktualizacja 3.V.2013)

— obecna produkcja energii elektrycznej rocznie 62,7 TWh
— udział energetyki jądrowej w krajowej produkcji elektr. 17,8%
— reaktory pracujące: 16
— sumaryczna moc elektryczna tychże bloków: 10038 MWe
— reaktory w budowie: 0
— planowane do budowy: 4 bloki (6680 MWe)
— wstępna propozycja budowy: 9 bloków (12000 MWe)
— obecne zapotrzebowanie na uran: 1775 ton rocznie

(dla porównania Polska ma obecnie 0 reaktorów energetycznych, ale w planach mogłyby powstać u nas ok. 6 bloków (6000 MWe)

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++




BIBLIOGRAFIA:

G.Jezierski, Energia jądrowa wczoraj i dziś, WNT 2005
http://world-nuclear.org/NuclearDatabase/rdResults.aspx?id=27569
http://www.cire.pl/pliki/2/wplyw_ejadr_otoczenie.pdf


(rosyjska energetyka jądrowa poniżej)

ROSJA
=====

Energetyka Jądrowa powstała i rozwinięta została w czasach Związku Radzieckiego. Pierwszy reaktor energetyczny został uruchomiony w Obnińsku w 1954 roku. Był to reaktor o konstrukcji kanałowej z moderatorem grafitowym i chłodzony ciekłą wodą. Miał moc zaledwie 5 MWe. Ciekawostką jest, że został wycofany z eksploatacji dopiero w... 2002 roku!

Tego typu reaktory są radzieckim "wynalazkiem" i nigdzie poza Rosją nie eksploatowane — w zachodniej literaturze zwie się je LWGR (Light Water Graphite Reactor), natomiast najbardziej kojarzy się je z konstrukcja pewnego typu LWGR — zwaną jako RBMK (taki był w Czarnobylu).

Prócz LWGR-ów innymi popularnymi w Rosji reaktorami są WWER-y, czyli rosyjskie odpowiedniki zachodnich PWR-ów. Różnią się one tylko pewnymi szczegółami technicznymi, np. sześciokątny kształt kaset paliwowych, albo że separatory pary są w nich poziome (tzw. "walczaki"), a nie pionowe...

Kolejne radzieckie/rosyjskie elektrownie jądrowe powstały w:
► Beloyarsk — w 1964, 1969, 1981 (dwa pierwsze bloki LWGR wyłączone w 1983 ; natomiast trzeci to FBR "Beloyarsk-3" {PRACUJE} od 1981.; czwarty blok też będzie FBR jest w budowie od 2006 r.)
► Novovoronezh — w 1964, 1970, 1972, 1973, 1980 (zbudowano tam 5 bloków PWR, z czego dwa pierwsze wyłączono w 1988 i 1990 r., pozostałe trzy {PRACUJĄ})
► Kola — w 1973, 1975, 1982, 1984 (4 bloki PWR — wszystkie {PRACUJĄ})
► Bilibino — w 1974, 1975, 1976, 1977 (4 bloki LWGR o małej mocy 11 MWe/blok — wszystkie {PRACUJĄ}. Ciekawostką jest to, że pomimo swej niewielkiej mocy, pełnią ważną rolę w zaopatrywaniu mieszkańców dalekiej Syberii w energię elektryczną i jeszcze bardziej potrzebne tam ciepło... Dostarczają tam prąd nawet do odległego aż o 500 km portu Pewek!)
► Leningrad — w 1974, 1976, 1980, 1981 (4 bloki LWGR — wszystkie {PRACUJĄ})
► Kursk — w 1977, 1979, 1984, 1986 (4 bloki LWGR — wszystkie {PRACUJĄ})
► Kalinin — w 1985, 1987, 2005, 2012 (4 bloki PWR — wszystkie {PRACUJĄ})
► Smolensk — w 1983, 1985, 1990 (3 bloki LWGR — wszystkie {PRACUJĄ})
► Balakovo — w 1986, 1988, 1990, 1993 (4 bloki PWR — wszystkie {PRACUJĄ})
► Rostov-1,2 (Volgodonsk-1,2) — w 2001, 2010 (2 bloki PWR — wszystkie {PRACUJĄ} — kolejne dwa w budowie, p. niżej ↓ )


BUDOWANE:
~~~~~~~~~~

► Novovoronezh-II — dwa PWR-y w budowie, pierwszy z nich ma być uruchomiony w 2014 r.
► Leningrad-II — dwa bloki PWR w budowie od 2008 i 2010 r. — dotychczas budowano w tamtym miejscu LWGR-y
► Rostov-3,4 (Volgodonsk-3,4) — w budowie od 2009 i 2010 r. kolejne dwa bloki PWR — dotychczas pracują już tam dwa PWR-y
► Baltic-1 — PWR w budowie od 2012 r. — ma być uruchomiony w 2017 r.
► Akademik Lomonosov 1,2 (Vilyuchinsk) — dwa nieduże PWR-y o mocy 32 MWe/blok — planowane oddanie do użytki w 2019 r.


Z powyższego zestawienia widac, że w ZSRR budowano zarówno bloki LWGR (RMBK) oraz bloki reaktorów typu PWR (WWER). Jedak już pod koniec lat. 80 ub.w. ZSRR było już nieco więcej tych drugich... I tak: jeszcze w 1985 r. przeważały LWGR-y (29 bloków) nad ilością PWR-ów (19 bloków), to w 1989 r., pracowało 25 bloków LWGR oraz... 27 PWR-ów).

Prócz budowy dużych elektrowni jądrowych, w ZSRR, prowadzono też prace nad możliwością zbudowania małych przenośnych (np. koleją) minielektrowni, które mogłyby dostarczać prądu i ciepła mieszkańcom niedostępnych rejonów tajgi, czy skutej lodem Syberii. W 1961 r., w Obmińsku testowano reaktor TES-3 o mocy 1,5 MWe, która składała się z czterech segmentów możliwych do transportu czterema ciężarówkami bądź na jednym wagonie kolejowym. W 1966 uruchomiono następny rodzaj minielektrowni jądrowej ARBUS o mocy 0,75 MWe, zaś w 1965 r. uruchomiono też pilotową siłownie o większej mocy 50 MWe — VC 50.

Pierwsza radziecka elektrociepłownia jądrowa, została uruchomiona w latach 70. ub.w. w miejscowości Bilibino. Dzięki niej koszt energii jest tam do 2× mniejszy, a ciepła do 3× mniejszy niż uzyskiwany z wcześniej tam używanych elektrowni zasilanych silnikiem Diesla czy węglowej — nota bene po uruchomieniu EJ Bilibino poprawił się tam w okolicy stan środowiska naturalnego.

Planowano uruchomić też ciepłownie jądrowe typu AST-500 w miejscowości Gorki i Woroneżu, ale nie weszły one do eksploatacji.

ZSRR rozważano pomysł odsalania wody morskiej na dużą skale, dzięki wykorzystaniu ciepła reaktorów jądrowych. W 1973 r., uruchomiono w miejscowości Aktau w Kazachstanie (wówczas Szewczenko, reaktor na neutrony prędkie BN-350 o wydajności odsalania wody 80000 ton/dzień.

Innym ciekawym pomysłem, są plany pływających elektrowni jądrowych, które mogłyby dostarczać prąd i ciepło mieszkańcom nadmorskich rejonów północno-wschodniej Rosji...

Rosja posiada własne zasoby rudy uranowej głównie w Priagursku koło granicy Chińskiej, choć większe zasoby tejże rudy posiadają Kazachstan i Uzbekistan.
Rosja posiada własne zakłady wzbogacania uranu w Jekaterinburgu, Krasnojarsku i Angarsku, oraz zakłady produkujące paliwo i elementy paliwowe (Nowosybirsk i Elektrostal k.Moskwy).
Jeśli chodzi o cykl paliwowy po eksploatacji w elektrowniach jądrowych, to Rosja dysponuje też własnymi zakładami przerobu wypalonego paliwa: RT-1 — zwane Majak — w Czelabińsku (Czelabińsk-65) k. miasta Kyszym. Dodatkowym tego typu zakładem miał być RT-2 w rejonie Krasnojarska (Krasnojarsk-26), jednakże jego budowę rozpoczętą w 1977 r., przerwano w 1989 r., z powodu braku funduszy.
W rejonie Krasnojarska znajduje się jedyne w Rosji wyspecjalizowane przejściowe składowisko wypalonego paliwa z reaktorów WWER, obecnie zapełnione w 1/3.
Tego typu dodatkowy zakład byłby przydatny, gdyż w eksploatowanych od wielu lat elektrowniach typu RBMK wypalone paliwo obecnie składuje się w basenach obok reaktorów i już dziś pomału zaczyna brakować tam w nich miejsca...

Jeżeli chodzi o współczesną (rosyjską) energetykę jądrową, to jednym z wielu z ciekawych programów, jest amerykańsko-rosyjski projekt "Megatony na Megawaty", prowadzony od 1994 r.
Program polega na przekształcaniu wysoko-wzbogaconego uranu (HEU) np. w 90% U-235 z głowic jądrowych w nisko-wzbogacony ok.4% uran reaktorowy (LEU), poprzez "rozcieńczenie" go w odpowiedniej proporcji z uranem naturalnym, czy zubożonym. W podobny sposób można "rozcieńczyć" wysokowzbogacony ~93% pluton z głowic w ok. 7% paliwo MOX.
Prócz jakże ważnej idei rozbrojenia po relikcie "zimnej wojny", jakim jest wciąż utrzymywana w dużych ilościach broń jądrowa — idea "Megatons to Megawatts" pozwala uzupełnić rosnący popyt światowej energetyki jądrowej na uran, bowiem przykładowo z 500 ton uranu militarnego , da się uzyskać aż 150000 ton paliwa do reaktorów!



++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Na koniec minizestawienie obecnego stanu
energetyki jądrowej w Rosji
(dane WNA — aktualizacja 3.V.2013)

— obecna produkcja energii elektrycznej rocznie 162,0 TWh
— udział energetyki jądrowej w krajowej produkcji elektr. 17,6%
— reaktory pracujące: 33
— sumaryczna moc elektryczna tychże bloków: 24164 MWe
— reaktory w budowie: 10 bloków (9160 MWe)
— planowane do budowy: 24 bloki (24180 MWe)
— wstępna propozycja budowy: 20 bloków (20000 MWe)
— obecne zapotrzebowanie na uran: 5073 ton rocznie

(dla porównania Polska ma obecnie 0 reaktorów energetycznych, ale w planach mogłyby powstać u nas ok. 6 bloków (6000 MWe)

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++




BIBLIOGRAFIA:

G.Jezierski, Energia jądrowa wczoraj i dziś, WNT 2005
http://world-nuclear.org/NuclearDatabase/rdResults.aspx?id=27569