11.07.2015 Views

ENErGEtYka jĄDroWa – za I PrzEcIW W WaruNkach ... - Poznań

ENErGEtYka jĄDroWa – za I PrzEcIW W WaruNkach ... - Poznań

ENErGEtYka jĄDroWa – za I PrzEcIW W WaruNkach ... - Poznań

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

66 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012235Jeden z możliwych przypadków:U + 1n → 90 146Kr + Ba 92 0 36 56 +21n + energia01 izotop U-235 + 1 neutron →→ 1 izotop Kr-90 + 1 izotop Ba-146 + 2 neutrony+ 200 MeV ciepła200 MeV/rozszczepienie = 32 · 10 –12 J/rozszczepienieW rdzeniu reaktora o mocy elektrycznej 1000 MW <strong>za</strong>chodzi ok. 10 20 rozszczepieńna sekundę.W elektrowni konwencjonalnej (EK) energia chemiczna spalanego paliwa(węgla, ropy, gazu, drewna) <strong>za</strong>mieniana jest na energię cieplną spalin.Reakcja chemiczna spalania węgla:C + O 2→ CO 2+ energia12 kg C + 32 kg O 2→ 44 kg CO 2+ 36 MJ ciepłaGorące spaliny w EK lub rozgr<strong>za</strong>ne paliwo jądrowe w EJ podgrzewają i odparowująwodę. W turbinie energia cieplna pary wodnej <strong>za</strong>mieniana jest naenergię mechaniczną. Turbina napęd<strong>za</strong> generator, w którym energia mechaniczna<strong>za</strong>mieniana jest na energię elektryczną. W skrócie powyższe przemianyenergii można przedstawić następująco:EK: energia chemiczna → energia cieplna →→ energia mechaniczna → energia elektrycznaEJ: energia jądrowa → energia cieplna →→ energia mechaniczna → energia elektrycznaNa rys. 7 poka<strong>za</strong>no schemat EJ z reaktorem PWR.


WYKŁAD INAUGURACYJNY – ENERGETYKA JĄDROWA...671 – reaktor,2 – pompa cyrkulacyjna,3 – wytwornica pary,4 – stabili<strong>za</strong>tor ciśnienia,5 – kolektor parowy,6 – turbina wysokiego ciśnienia,7 – turbina niskiego ciśnienia,8 – skraplacz,9 – pompa <strong>za</strong>silająca niskiego ciśnienia,10 – podgrzewacz wody,11 – pompa <strong>za</strong>silająca wysokiego ciśnienia,12 – generator,13 – transformator,14 – chłodnia kominowa,15 – pompa wody chłodzącej skraplacz16 – obudowa bezpieczeństwaRys. 7. Schemat EJ z reaktorem PWR.Istotna różnica pomiędzy EJ i EK podc<strong>za</strong>s normalnej eksploatacjiW elektrowni konwencjonalnej paliwo dostarc<strong>za</strong>ne jest w sposób ciągłydo kotła. Elektrownia węglowa o mocy 1000 MW spala ok. 3,15 milionówton węgla kamiennego w ciągu roku (360 ton/godz). Spaliny w elektrownikonwencjonalnej (CO 2, SO x, NO x, H 2O) usuwane są na bieżąco do otoczenia.Na każdy kilogram spalonego węgla (czystego pierwiastka) przypada44/12 = 3,67 kg dwutlenku węgla (CO 2).Do uruchomienia elektrowni jądrowej o mocy elektrycznej 1000 MWpotrzeba <strong>za</strong>ledwie 18-20 ton świeżego paliwa. Paliwo jądrowe ma postać pastylekwykonanych z dwutlenku uranu (UO 2) wzbogaconego w izotop U-235maksymalnie do 5%. (rys. 8). Pastylki umieszc<strong>za</strong>ne są wewnątrz szczelnychrurek (prętów paliwowych) wykonanych ze stopu cyrkonu. Pręty tworzą zestawyzwane kasetami (rys. 9). Kasety umieszc<strong>za</strong>ne są w zbiorniku ciśnieniowymreaktora i tworzą tzw. rdzeń (rys. 10).


68 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012Rys. 8. Pastylki paliwa jądrowego [7]Rys. 9. Kaseta z paliwemjądrowym [8]Rys. 10. Rdzeń i zbiornikciśnieniowy reaktora EPR [8]Raz w roku 1/3 paliwa (czyli ok. 6 ton) ulega wymianie. Procedura wymianytrwa kilka dni. Zużyte paliwo przez minimum kilka lat przechowywane jestna ternie elektrowni. Najpierw w specjalnych basenach wodnych, a następniew szczelnych kontenerach (rys. 11).Produkty rozszczepienia <strong>za</strong>warte w zużytym paliwie jądrowym (np. kryptonKr-90) oraz produkty ich naturalnego rozpadu promieniotwórczego (np. rubid-90,stront-90, cyrkon-90), pozostają uwięzione w elementach paliwowych.Naturalny rozpad promieniotwórczy produktów rozszczepienia na przykładziekryptonu przebiega następująco:


WYKŁAD INAUGURACYJNY – ENERGETYKA JĄDROWA...6990Kr 90Rb 90Sr 90Y 90Zr36 32.3 s 37 2.6 min 38 29.1y 39 2.67 d 40W miarę upływu c<strong>za</strong>su aktywność promieniotwórc<strong>za</strong> produktów rozszczepieniai rozpadu oraz wytwar<strong>za</strong>ne przy tym ciepło maleją. Jest proces naturalny,którego nie można w żaden sposób przyspieszyć ani opóźnić.Rys. 11. Kontener na wypalonepaliwo (składowisko tymc<strong>za</strong>sowe– teren elektrowni) [9]Rys. 12. Kontener kolejowydo transportu wypalonegopaliwa jądrowego [9]Po kilku lub kilkunastu latach przebywania na terenie elektrowni zużytepaliwo jest transportowane (rys. 12) do <strong>za</strong>kładu przerobu, w celu odzyskaniacennych izotopów i produkcji nowego paliwa. Jest to tzw. cykl paliwowy<strong>za</strong>mknięty. Drugą z możliwości jest tzw. cykl paliwowy otwarty. W tym przypadkuzużyte paliwo jest transportowane na składowisko wysokoaktywnychodpadów promieniotwórczych.Rys. 13. Elementy kontenera do ostatecznego składowaniawypalonego paliwa [10]


70 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012Na rys. 13 poka<strong>za</strong>no elementy składowe najnowszego szwedzko-fińskiegokontenera (miedź-stal-beton) przeznaczonego do ostatecznego składowaniakaset ze zużytym paliwem jądrowym. Takie kontenery będą przechowywanew sztolniach wykutych w skale na głębokości kilkuset metrów pod dnemBałtyku (składowisko Forsmark, ok. 150 km na północ od Sztokholmu).Istotna różnica pomiędzy EJ i EK w sytuacjach awaryjnychZ uwagi na ciągłe usuwanie produktów spalania w EK – spalin i popiołu,poważna awaria takiej elektrowni (np. na wybuch kotła, lub pożar generatora),nie grozi uwolnieniem dużych ilości groźnych substancji do otoczenia.Substancje te bowiem już zostały uwolnione. W przypadku EJ potencjalne skutkiawarii mogą być znacznie poważniejsze. Rdzeń reaktora typu PWR o mocyelektrycznej 1000 MW, po roku pracy z pełną mocą, <strong>za</strong>wiera ok. 400 izotopóww dużej części promieniotwórczych, których aktywność wynosi ok. 10 23 Bq(1Bq (beckerel) = 1 rozpad/sekundę). Maksymalna Hipotetyczna Awaria EJ(MHA) polega na stopieniu rdzenia reaktora. Aby nie dopuścić do uszkodzeniardzenia, a tym bardziej do jego stopienia, elektrownia wyposażana jestw bardzo rozbudowany układ bezpieczeństwa. W skład tego układu wchodzikilkanaście systemów zbudowanych według <strong>za</strong>sad: nadmiarowości (4‐krotnaredundancja), rozmaitości, przestrzennego rozdzielenia, bezpiecznego kierunku,materiałowej i technologicznej elitarności [2, 3, 6]. Na rysunkach 14 i 15poka<strong>za</strong>no rozmieszczenie budynków i główne cech bezpieczeństwa EJ III generacji.Rys. 14. Układ przestrzenny obiektów bloku energetycznegoz reaktorem EPR [8]


WYKŁAD INAUGURACYJNY – ENERGETYKA JĄDROWA...71Rys. 15. Główne cechy bezpieczeństwa reaktora EPR [8]Zadaniem systemów układu bezpieczeństwa jest nie dopuścić do uszkodzeniardzenia, a w przypadku gdyby jednak do tego doszło – <strong>za</strong>pobiec wydostaniusię (uwolnieniu) substancji promieniotwórczych do otoczenia. Na rys. 16 poka<strong>za</strong>nosystem barier <strong>za</strong>pobiegających takiemu uwolnieniu.1 – siatka krystaliczna UO 2, 2 – pręty paliwowe,3 i 4 – zbiornik ciśnieniowy i osłonabiologiczna (ściany obiegu pierwotnego),5 – obudowa bezpieczeństwaOd lewej:pastylki paliwowe UO 2, pręty paliwowe,kasety paliwowe, obieg pierwotny,obudowa bezpieczeństwaRys. 16. Bariery uniemożliwiające wydostaniu się substancjipromieniotwórczych do otoczeniaKoszt układu bezpieczeństwa EJ III generacji stanowi 35-40% kosztów całejelektrowni. Oznac<strong>za</strong> to, że przeznac<strong>za</strong>my 1,5–2 mld EUR/1000 MW nawyposażenie EJ w układ, który chcielibyśmy, aby nigdy nie musiał <strong>za</strong>działać.Wysokie koszty inwestycyjne EJ są ceną jaką płacimy <strong>za</strong> wysokie bezpieczeństwo.


72 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012Specyfika warunków polskich – na czym polega?Wybór miejsca lokali<strong>za</strong>cji EJ u<strong>za</strong>leżniony jest od wielu czynników. W przypadkuPolski są to:• na południu kraju mamy duże złoża węgla kamiennego i małe <strong>za</strong>sobywody,• w pasie środkowym występują duże pokłady węgla brunatnego i małe ilościwody,• na północy brak jest złóż paliw konwencjonalnych, ale dużo wody(Bałtyk),• w całym kraju brak odpowiednio dużych rzek i śródlądowych zbiornikówwodnych, w związku z tym brak możliwości znaczącego rozwoju energetykiwodnej oraz konieczność stosowania chłodni kominowych w elektrowniachcieplnych zlokalizowanych w głębi kraju,• umiarkowane warunki do rozwoju <strong>za</strong>wodowej energetyki wiatrowej z wyjątkiemwybrzeża i części pasa środkowego (rys. 17),• słabe warunki do rozwoju energetyki słonecznej, możliwość rozwoju źródełmałej mocy w systemie rozproszonym (rys. 18),Rys. 17. Warunki wietrzne w PolsceŹródło: Ecomanager 2/2010, str. 26Rys. 18. Nasłonecznienie PolskiŹródło: GeoModel Solar• dobre warunki do rozwoju energetyki wykorzystującej biopaliwa,• ponad 80% rocznej produkcji energii elektrycznej pochodzi z elektrowniwęglowych,• blisko 90% mocy jest <strong>za</strong>instalowane w starych elektrowniach (30–40-letnichi starszych) – tablica 1,


WYKŁAD INAUGURACYJNY – ENERGETYKA JĄDROWA...73• przewidywany wzrost <strong>za</strong>potrzebowania na energię elektryczną z obecnych160 TWh do 210 TWh w roku 2030 i mocy <strong>za</strong>instalowanej z 34 tys. MWdo 51 tys. MW,• nie zrealizowany w latach 80. XX w. pierwszy program budowy EJ,• powrót do programu budowy EJ po 30-latach.Tablica 1. Planowana likwidacja mocy wytwórczych w Polsce [11]Rok 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 RazemMW 750 1200 1700 500 2500 1100 2300 10000Pierwszy rządowy program budowy EJ w PolscePierwszy program budowy EJ w Polsce realizowano w latach 80-tychubiegłego wieku. Zaawansowano budowę EJ Żarnowiec (4 bloki VVER-440, rys. 19 i 20) i rozpoczęto przygotowania do budowy EJ-Warta (2 blokiVVER-1000). Program został definitywnie <strong>za</strong>kończony na początku lat 90.XX w. Decyzje o przerwaniu budowy EJ Żarnowiec i wstrzymaniu przygotowańdo budowy EJ-Warta podjęto kilka lat wcześniej. Głównym powodemrezygnacji był gwałtowny spadek <strong>za</strong>potrzebowania na energię elektryczną wynikającyz restruktury<strong>za</strong>cji przemysłu – likwidacja hut, kopalń i znacznej częściprzemysłu elektromaszynowego. Zmianie uległy plany rozwoju gospodarczego– zrezygnowano z rozbudowy energochłonnych gałęzi gospodarki w tym przemysłuzbrojeniowego. Nie bez znaczenia był bardzo niski poziom akceptacjispołecznej spowodowany awarią w Czernobylu (26.04.1986) oraz faktem, żewszystkie 6 planowanych bloków jądrowych miało pochodzić z kraju, w którymdo wspomnianej awarii doszło (ZSRR).Rys. 19. EJ Żarnowiec – zdjęcie z czerwca 1989 r. z okresu<strong>za</strong>trzymania budowy (fot. Stanisław Wiesiołowski) [7]


74 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012Rys. 20. Budowa EJ Żarnowiec – bloki nr 1 i 2 (I etap inwestycji),zdjęcie zrobione w chwili <strong>za</strong>trzymania prac decyzją rządową,czerwiec 1989 r. (fot. Stanisław Wiesiołowski) [7]Działania w PP w latach 80. XX w.Politechnika Poznańska w latach 1979–1993 uczestniczyła w działaniachna rzecz budowy EJ w Polsce. Udział obejmował <strong>za</strong>równo kształcenie,jak i badania naukowe. Powstało laboratorium izotopowe. Na WydzialeElektrycznym uruchomiono 2 edycje studiów podyplomowych. Na WydzialeMaszyn Roboczych i Pojazdów (obecnie WMRiT) powołano Zespół NaukowoBadawczy Siłowni Jądrowych. W zespole tym, we współpracy IBJ (późniejIEA) w Świerku, zrealizowano 21 projektów badawczych, obroniono 3 pracedoktorskie i wypromowano kilkunastu dyplomantów.Drugi rządowy program rozwoju EJPo 30 latach od rozpoczęcia pierwszego programu, w roku 2009 powróconodo koncepcji wybudowania EJ w Polsce. Tym razem u podstaw takichplanów legły:• wzrost cen energii pochodzącej z elektrowni węglowych wynikający z opłatśrodowiskowych <strong>za</strong> emisję CO 2(pakiet energetyczno-klimatyczny, [14]),• prognozowany wzrost zużycia energii elektrycznej do roku 2050,


WYKŁAD INAUGURACYJNY – ENERGETYKA JĄDROWA...75•bardzo duży stopień technicznego zużycia większości węglowych elektrowni<strong>za</strong>wodowych (Tablica 1),brak realnych możliwości pokrycia prognozowanego <strong>za</strong>potrzebowania naenergię elektryczną z OZE (Odnawialne Źródła Energii: woda, Słońce,wiatr, biopaliwa).W ciągu trzech lat reali<strong>za</strong>cji programu (2009–2012):powołano Pełnomocnika Rządu do spraw EJ,utworzono Departament Energii Jądrowej w Ministerstwie Gospodarki,wska<strong>za</strong>no inwestora strategicznego (PGE – Polska Grupa Energetyczna),opracowano Program Polskiej Energetyki Jądrowej wraz z harmonogramemjego reali<strong>za</strong>cji [12], <strong>za</strong>proponowano 27 potencjalnych miejsc lokali<strong>za</strong>cjiEJ pierwszej polskiej EJ (Tablica 2, rys. 21), na czele listy znalazły sięEJ-Żarnowiec (rys. 22) i EJ-Warta-Klempicz (rys. 23),opracowano Prognozę Oddziaływania na Środowisko Program Polskiej EJ[13],znowelizowano Prawo Atomowe,powołano Narodowe Centrum Badań Jądrowych,na początku 2012 roku inwestor strategiczny (PGE) przedstawił 3 swojepreferencje lokali<strong>za</strong>cyjne dla pierwszej EJ: Żarnowiec, Choczewo, Gąski– wszystkie nadmorskie,we wrześniu 2012 roku 4 firmy: PGE, KGHM, TAURON i ENEA podpisałyporozumienie o współinwestowaniu budowy EJ w Polsce.••••••••••Tablica. 2. Lista rankingowa lokali<strong>za</strong>cji EJ w Polsce [12]L.p. Lokali<strong>za</strong>cja Punkty L.p. Lokali<strong>za</strong>cja Punkty1 Żarnowiec 65,6 15 Wyszków 48,02 Warta-Klempicz 59,9 16 Pniewo 47,93 Kopań 55,8 17 Pniewo-Krajnik 47,94 Nowe Miasto 55,3 18 Lubiatowo-Kopalino 47,25 Bełchatów 53,1 19 Dębogóra 46,26 Nies<strong>za</strong>wa 52,0 20 Stepnica-1 45,37 Tczew 51,8 21 Stepnica-2 45,38 Choczewo 51,0 22 Wiechowo 45,29 Połaniec 49,7 23 Karolewo 44,810 Chotc<strong>za</strong> 49,6 24 Lisowo 44,811 Małkina 49,1 25 Gościeradów 43,612 Krzywiec 49,0 26 Chełmno 42,213 Krzymów 48,8 27 Pątnów 39,614 Kozienice 48,2


76 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012Rys. 21. Potencjalne lokali<strong>za</strong>cje elektrowni jądrowych w Polsce [12]Ramowy harmonogram działań przedstawiony w połowie 2009 roku przewidywał4 etapy:• Etap I do 31.12.2010: opracowanie i przyjęcie przez Radę MinistrówProgramu polskiej energetyki jądrowej,• Etap II 2011–2013: ustalenie lokali<strong>za</strong>cji i <strong>za</strong>warcie kontraktu na budowępierwszej elektrowni jądrowej,• Etap III 2014–2015: wykonanie projektu technicznego i uzyskanie wszystkichwymaganych prawem uzgodnień i zezwoleń,• Etap IV 2016–2020: budowa pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce.Powyższy harmonogram jest dzisiaj nieaktualny. Nie ma s<strong>za</strong>ns na oddaniepierwszego bloku w roku 2020. Ostatnie korekty wskazują na rok 2023, a nawet2025.


WYKŁAD INAUGURACYJNY – ENERGETYKA JĄDROWA...77Rys. 22. Proponowana lokali<strong>za</strong>cja EJ Żarnowiec [13]Rys. 23. Proponowana lokali<strong>za</strong>cja EJ Warta-Klempicz [13]


78 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012Aktualnie <strong>za</strong>angażowanie PP w <strong>za</strong>kresie EJW styczniu 2009 roku JM Rektor PP powołał Pełnomocnika ds. EJ w PP.W marcu 2009 utworzony został Międzywydziałowy Zespół ds. Kształcenia w <strong>za</strong>kresieEJ. W skład Zespołu weszli przedstawiciele 5 wydziałów: Elektrycznego,Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Technologii Chemicznej, FizykiTechnicznej i Maszyn Roboczych i Transportu.W maju 2009 Rada Wydziału Elektrycznego podjęła uchwałę o uruchomieniuspecjalności EJ w ramach kierunku studiów „Energetyka”. W połowie2012 roku specjalność EJ studiuje 30 studentów studiów stacjonarnych1-stopnia.Od ponad 40 lat w PP (obecnie na Wydziale Technologii Chemicznej)działa Laboratorium Izotopowe <strong>za</strong>jmujące powierzchnię ok. 150 m 2 . W składLaboratorium wchodzi: pomieszczenie laboratoryjne klasy III (licencja PAAD-14947), pomieszczenie laboratoryjne klasy Z (licencja PAA D-14947), magazynradioizotopów i magazyn odpadów promieniotwórczych.Od blisko 3 lat przedstawiciele PP regularnie uczestniczą w spotkaniach organizowanychprzez Departament Energii Jądrowej Ministerstwa Gospodarki(DEJ MG). Biorą udział w spotkaniach z Misjami Międzynarodowej AgencjiEnergii Atomowej (IAEA) oraz przedstawicielami przemysłu jądrowego goszczącymiw Polsce. Politechnika Poznańska jest członkiem trzech grup roboczychutworzonych w DEJ MG.Przedstawiciele PP od roku 2009 współpracują z Urzędem Mars<strong>za</strong>łkowskimWojewództwa Wielkopolskiego w ramach w Zespołu Doradczego ds. EJ.Uczestniczyli między innymi w wyjazdach edukacyjno-szkoleniowych do elektrownijądrowych we Francji, Szwecji, Kanady i USA.Pracownicy PP są <strong>za</strong>pras<strong>za</strong>ni przez władze samorządowe, dyrekcje szkółoraz organi<strong>za</strong>cje techniczne (NOT, SIMP, SEP) na spotkania o charakterzeinformacyjno-edukacyjnym w całej Wielkopolsce (Poznań, Piła, C<strong>za</strong>rnków,Trzcianka, Krzyż Wlkp., Gorzów, Leszno, Lubasz).W latach 2010–2011 dwóch pracowników naszej uczelni ukończyło wielomiesięczny3-etapowy program szkolenia „Edukatorów EJ” we Francji.Latem 2012 roku kilkoro studentów PP wyjechało na 3-miesięczne stażenaukowe „Kadry dla polskiej EJ” do USA.W sierpniu 2012 Politechnika Poznańska przystąpiła, jako członek <strong>za</strong>łożyciel,do ogólnopolskiego klastra EUROPOLBUDATOM wspierającego planybudowy EJ w Polsce.


WYKŁAD INAUGURACYJNY – ENERGETYKA JĄDROWA...79Argumenty <strong>za</strong> budową EJ w PolsceCzynniki sprzyjające planom budowy elektrowni jądrowych są kombinacjąwcześniej omówionych cech EJ oraz krajowej specyfiki. Niżej zebrano i rozwiniętoargumenty <strong>za</strong> budową elektrowni jądrowych w Polsce.• Obecna trudna sytuacja energetyczna Polski – duży stopień wyeksploatowaniaelektrowni i elektrociepłowni <strong>za</strong>wodowych (Tablica 1).• Ograniczone możliwości <strong>za</strong>spokojenia przewidywanego wzrostu <strong>za</strong>potrzebowaniana energię elektryczną ze źródeł alternatywnych w tym odnawialnych(OZE), rys. 24 i 25.Rys. 24. Koszty wytwar<strong>za</strong>nia energii elektrycznej w 2010 r.w różnych źródłach wytwórczych w wybranych krajach z uwzględnieniem Polskina podstawie danych IEA i NEA/OECD [7]; WK – węgiel kamienny,WB – węgiel brunatny, PV – fotowoltaika; koszty dla węgla kamiennegoi brunatnego bez kosztu uprawnień do emisji CO 2• S<strong>za</strong>nsa na obniżenie emisji CO 2i uniknięcie zwią<strong>za</strong>nych z tym wysokichkosztów <strong>za</strong> <strong>za</strong>nieczyszc<strong>za</strong>nia atmosfery. Przyjęty przez Polskę pakiet energetyczno-klimatyczny„3 razy 20%” [14] przewiduje między innymi koniecznośćzmniejszenia do 2020 roku emisji gazów cieplarnianych o co najmniej20%, w porównaniu do 1990 roku (Tablica 3).• S<strong>za</strong>nsa na znaczące <strong>za</strong>angażowanie i rozwój krajowego przemysłu, zwłaszc<strong>za</strong>przedsiębiorstw z branży budowlanej, instalacyjnej, elektromaszynowej.Bezpośrednio na budowie EJ, przez kilka lat, <strong>za</strong>trudnionych jest od 2000


80 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012do 3500 pracowników. Liczba pracowników <strong>za</strong>trudnionych przy eksploatacjijednego bloku jądrowego wynosi od 700 do 900 osób. W większościjest to kadra o bardzo wysokich kwalifikacjach. Szczegółowe dane podanow Tablicach 4, 5 i 6 oraz na rysunkach 26 i 27.Rys. 25. Projekcja kosztów wytwar<strong>za</strong>nia i ceny energii na polskim rynkudo 2030 roku, wykonana przez Agencję Rynku Energii S.A.(aktuali<strong>za</strong>cja z 2011 r.) [7], WK – węgiel kamienny, WB – węgiel brunatny,CCS – Carbon Capture and Storage, GTCS – Gas Turbine Combined Cycle,IGCS – Integrated Gasification Combined CycleRys. 26. Struktura <strong>za</strong>wodów/specjalności na budowie EJ – ekipabudowlana. Udział specjalistów w szczycie robót (minimalna <strong>za</strong>łoga,dla bloku referencyjnego 1300 MW, warunki amerykańskie) [7, 15]


WYKŁAD INAUGURACYJNY – ENERGETYKA JĄDROWA...81Rys. 27. Struktura <strong>za</strong>trudnienia podc<strong>za</strong>s budowy EJ– pozostałe grupy (EJ 1 blok) [7, 15]• S<strong>za</strong>nsa na wejście na nowy poziom rozwoju technologicznego i organi<strong>za</strong>cyjnegooraz na awans cywili<strong>za</strong>cyjny terenów w otoczeniu EJ (infrastruktura,szkolnictwo, usługi).• S<strong>za</strong>nsa na znaczący rozwój instytutów naukowo-badawczych (NCBJ –Narodowe Centrum Badań Jądrowych, CELOR – Centralne LaboratoriumOchrony Radiologicznej, ICHiTJ – Instytut Chemii i Techniki Jądrowej,IFJ – Instytut Fizyki Jądrowej).Wyniki poka<strong>za</strong>ne na rys. 25 otrzymano przy następujących, niekorzystnychdla EJ, <strong>za</strong>łożeniach: współczynnik wykorzystania mocy taki sam dla wszystkichźródeł – 0,9, koszty mocy <strong>za</strong>instalowanej w EJ na poziomie 3,5 mld EUR/1000MW, projektowy okres eksploatacji EJ – 40 lat (<strong>za</strong>miast 60 lat).Tablica 3. Emisja CO 2na jednostkę wytwar<strong>za</strong>nej energii elektrycznej (pełen cykl:budowa, eksploatacja usuwanie odpadów, [g/kWh])WęgielbrunatnyWęgielkamiennyRopa Gaz Hydro Biomasa Wiatr EJMax. 1372 1026 775 469 90 49 22 40Min. 1062 834 657 399 5 15 7 3Średnio 1217 930 716 434 47,5 32 14,5 21,5Źródło: Word Energy Council, London 2004


82 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012Tablica 4. Struktura <strong>za</strong>wodów/specjalności na budowie EJ – ekipa budowlana.Udział specjalistów w szczycie robót (minimalna <strong>za</strong>łoga, dla bloku referencyjnego1300 MW, warunki amerykańskie) [7, 15]SpecjaliściUdziałprocentowyLiczba(EJ 1 blok)Liczba(EJ 2 bloki)spawacze (boilermakers) 4 60 96cieśle s<strong>za</strong>lunkowi, stolarze (carpenters) 10 160 256elektrycy, monterzy instalacji i urządzeń elektrycznych(electricians/instrument fitters)18 290 464zbrojarze (ironworkers) 18 290 464izolerzy (insulators) 2 30 48robotnicy niewykwalifikowani (laborers) 10 160 256betoniarze, murarze, tynkarze (masons) 2 30 48technicy mechanicy (millwrights) 3 50 80technicy automatycy (operating engineers) 8 130 208malarze (painters) 2 30 48hydraulicy, monterzy instalacji wodno-kanali<strong>za</strong>cyjnej i rurociągówtechnologicznych (pipefitters)17 270 432blacharze (sheetmetal workers) 3 50 80kierowcy pojazdów budowlanych (teamsters) 3 50 80Łącznie ekipa budowlana 100 1600 2560Tablica 5. Struktura <strong>za</strong>trudnienia podc<strong>za</strong>s budowy EJ– pozostałe grupy (EJ 1 blok) [7, 15]GrupaUdziałprocentowyLiczbaosóbekipa budowlana (craft labor) 67 1600nadzór robót – inżynierowie, kierownicy robót, bez brygadzistów (craft supervision) 3,3 80pracownicy <strong>za</strong>plec<strong>za</strong>, ochrona (site indirect labor) 6,6 160kontrola jakości (quality control inspectors) 1,7 40pracownicy dostawcy JUWP i poddostawców (NSSS vendor and subcontractor staffs) 5,8 140pracownicy Generalnego Wykonawcy (EPC contractor`s managers, engineers and schedulers) 4,2 100pracownicy inwestora – <strong>za</strong>łoga ruchowa i remontowa (owner`s O&M staff) 8,4 200<strong>za</strong>łoga rozruchowa (start-up personnel) 2,5 60rezydenci dozoru jądrowego 0,8 20Łącznie na budowie 100 2400


WYKŁAD INAUGURACYJNY – ENERGETYKA JĄDROWA...83Tablica 6. Kategorie wymaganego personelu dla elektrowni jądrowej [7, 16]Kategoria personeluPrzybliżonaliczebność1 Personel ochrony fizycznej, straż pożarna 702 Inżynierowie projektu 303 Technicy chemicy 204 Inżynierowi jądrowi 255 Obsługa administracyjna, analitycy, pozostały personel 3356Technicy utrzymania ruchu – w tym elektrycy, technicy układów pomiarowych i sterujących,mechanicy1357 Inżynierowie mechanicy 158 Inżynierowi budowlani 59 Personel szkoleniowy 3510 Operatorzy sterowania i wyposażenia bloku 7511Inżynierowi komputerowi, inżynierowie elektrycy oraz inżynierowie systemów pomiarowychi sterujących2012 Technicy ochrony radiologicznej i <strong>za</strong>rząd<strong>za</strong>nia odpadami promieniotwórczymi 35SUMA 800• Niskie koszty eksploatacyjne EJ.• Długi c<strong>za</strong>s eksploatacji EJ (60 lat).• Wysokie wykorzystanie mocy <strong>za</strong>instalowanej w EJ (idealne warunki eksploatacjiEJ to praca ciągła z pełną mocą).• Stabilność rynku dostawców paliwa jądrowego (światowe pokłady uranu:Australia 24%, Ka<strong>za</strong>chstan 17%, Kanada 9%, USA 7%, RPA 7%) z możliwościąsięgnięcia po <strong>za</strong>soby własne.• Brak konfliktu planów rozwoju OZE i budowy EJ. Elektrownie jądrowepokrywają podstawowe (tzn. stałe, nie<strong>za</strong>leżne od pory dnia i roku) <strong>za</strong>potrzebowaniena energię elektryczną. Współczesna energetyka wiatrowai słoneczna nie ma takich możliwości.• Niskie negatywne oddziaływanie na środowisko podc<strong>za</strong>s normalnej eksploatacji.Brak emisji CO 2, SO x, NO x, pyłów. EJ nie powoduje efektu cieplarnianego,nie niszczy warstwy ozonowej, nie powoduje kwaśnych deszczy.


84 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012Argumenty przeciw budowie EJ w PolsceArgumenty przeciw EJ w Polsce zebrano poniżej.• Wysokie koszty inwestycyjne EJ 3–5 mld EUR/1000 MW.• Długi c<strong>za</strong>s reali<strong>za</strong>cji inwestycji w praktyce 6–8 lat (planowy 5 lat).• Brak sieci przesyłowych najwyższych napięć, konieczność dodatkowych inwestycjii zwią<strong>za</strong>nych z nimi szkód w środowisku (np. wyręby lasu).• Niski poziom wiedzy na temat EJ i niski poziom akceptacji społecznej(spowodowany między innymi poważnymi awariami jądrowymi TMI-1979(USA), Czernobyl-1986 (ZSRR), Fukushima-2011 (Japonia)).• Duże <strong>za</strong>grożenie dla środowiska w sytuacjach awaryjnych. Po 1 roku eksploatacjirdzeń EJ o mocy elektrycznej 1000 MW <strong>za</strong>wiera blisko 400 izotopóww dużej części promieniotwórczych, których aktywność wynosi ok.10 23 Bq (1 Bq = 1 rozpad/s).• Konieczność długoterminowego <strong>za</strong>bezpiec<strong>za</strong>nia odpadów promieniotwórczych,nawet przez 10 4 lat, konieczność budowy składowiska odpadów nisko-i średnio aktywnych równocześnie z budową elektrowni i składowiskaodpadów wysokoaktywnych po kilkunastu latach od uruchomienia pierwszegobloku.• Niżs<strong>za</strong> niż elektrowni konwencjonalnych sprawność termodynamiczna EJ(rzędu 35%) i zwią<strong>za</strong>ne z tym większe <strong>za</strong>potrzebowanie na wodę do chłodzeniaskraplaczy turbin. Niżs<strong>za</strong> sprawność EJ w porównaniu z elektrowniąkonwencjonalną jest efektem niższej temperatury pary wodnej na dopływiedo turbiny. W typowej elektrowni konwencjonalnej temperatura paryświeżej przekrac<strong>za</strong> 600°C, natomiast w EJ z reaktorami typu PWR lubBWR nie przekrac<strong>za</strong> 300°C.• Minimalny przepływ wody w rzece dla EJ z reaktorem PWR o mocy elektrycznej1000 MW wynosi 125 m 3 /s. Średni przepływ Warty na wysokościKlempic<strong>za</strong> ma wartość 118 m 3 /s. Średni przepływ Wisły w Wars<strong>za</strong>wie to560 m 3 /s. Ponieważ przepływy minimalne są znacznie mniejsze od średnichto nie mamy w Polsce wystarc<strong>za</strong>jąco dużej rzeki do <strong>za</strong>pewnienia otwartegoukładu chłodzenia dla EJ z dwoma reaktorami. W przypadku <strong>za</strong>mkniętegoukładu chłodzenia, ilość wody konieczna do uzupełniania strat z chłodnikominowych jest ponad 100 razy mniejs<strong>za</strong> niż dla układu otwartego. DlaEJ o mocy elektrycznej 1000 MW ilość ta wynosi ok. 1,1 m 3 /s.• Brak, w aktualnych ofertach dostawców technologii, możliwości skojarzonegowytwar<strong>za</strong>nia energii elektrycznej i ciepła. W przypadku kogeneracji(elektryczność + ciepło) możliwy byłby wzrost sprawności z 35% do 50%,a trójgeneracji (elektryczność + ciepło + chłód) nawet do 65%.• Specyfika percepcji ryzyka. Zdarzenia częste, ale o małych skutkach jednostokowychsą łatwiej akceptowane przez ludzi niż zdarzenia r<strong>za</strong>dkie


WYKŁAD INAUGURACYJNY – ENERGETYKA JĄDROWA...85o potencjalnie dużych skutkach. Podobnie zdarzenia będące następstwemindywidualnie podjętej decyzji budzą mniejsze opory niż zdarzenia będąceefektem decyzji o charakterze społecznym, czyli decyzji na które mieliśmyjedynie częściowy wpływ. Niedobrowolność sytuacji ryzyka czynipostrzegane ryzyko większym. Ryzyko <strong>za</strong>wsze odbierane jest subiektywnie.Tajemniczość zjawiska, jego naukowa kontrowersyjność zwięks<strong>za</strong>ją poziomodczuwanego ryzyka [17].Kwestia gwarancji 100% bezpieczeństwaZdarzeniom jakie mogą wystąpić w przyszłości przypisujemy prawdopodobieństwa(p) i skutki ich wystąpienia (S). Skutki (S) wyrażamy najczęściejw jednostkach pieniężnych. W przypadku awarii, skutek oznac<strong>za</strong> całkowitykoszt jaki będziemy musieli ponieść, aby zlikwidować wszelkie (nie tylko materialne)szkody. Iloczyn prawdopodobieństwa (p) wystąpienia awarii i jej skutków(S) nosi nazwę ryzyka: R = p × S.Prawdopodobieństwo p przyjmuje wartości z przedziału otwartego (0, 1),bez 0 i 1. Oznac<strong>za</strong> to, że w odniesieniu do przyszłości nie możemy oczekiwaćzdarzeń 100% pewnych (p = 1), ani całkowicie niemożliwych (p = 0). Zatemkolokwialne stwierdzenie „wszystko może się zdarzyć” jest prawdziwe. Nie możnacałkowicie wykluczyć niebezpieczeństwa wystąpienia awarii i nie możnazbudować absolutnie skutecznego systemu bezpieczeństwa. Jest to fizycznieniemożliwe. Innymi słowy, 100% bezpieczeństwo jest nieosiągalne, nie tylkoze względów techniczno-ekonomicznych, ale ze względów fizycznych. Ryzykomożemy minimalizować, ale nie jesteśmy w stanie zmniejszyć go do zera.W przypadku EJ III generacji podjęto wszelkie technicznie możliwe i ekonomicznieu<strong>za</strong>sadnione kroki mające na celu uzyskanie maksimum bezpieczeństwa.Niebezpieczeństwo wystąpienia MHA (maksymalnej hipotetycznejawarii) wyliczone metodyką PRA (Probabilistic Risk Assessment) wynosi3·10 –7 /rok [18].Podsumowanie• Nie da się wybudować i uruchomić EJ bez akceptacji społecznej.• Nie da się <strong>za</strong>gwarantować 100% bezpieczeństwa żadnego obiektu technicznego.• Posiadanie EJ nie jest wyznacznikiem poziomu cywili<strong>za</strong>cyjnego kraju (np.Norwegia, Dania, Włochy, Austria, Portugalia, nie mają EJ, rys. 2).• Budowa EJ jest s<strong>za</strong>nsą na złagodzenie stojących przed Polską problemówenergetycznych. Jest s<strong>za</strong>nsą na rozwój.


86 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012• Presja c<strong>za</strong>su, wynikająca z aktualnego stanu polskiej energetyki, w najmniejszymstopniu nie może wpływać na obniżenie standardów jakościowychzwłaszc<strong>za</strong> w <strong>za</strong>kresie bezpieczeństwa.• Decyzja o budowie EJ powinna mieć wyłącznie podstawy techniczno-ekonomicznei w maksymalnym stopniu uwzględniać kwestie ochrony zdrowiai ochrony szeroko rozumianego środowiska.• Budowa tylko jednej EJ (2 bloki po 1000–1500 MW) jest z ekonomicznegopunktu widzenia nieopłacalna.• Najlepsze warunki do lokali<strong>za</strong>cji pierwszej EJ w Polsce istnieją na północykraju – nad morzem. Tylko tam możliwe jest <strong>za</strong>stosowanie otwartego układuchłodzenia skraplaczy turbin. Jest to rozwią<strong>za</strong>nie tańsze od układu <strong>za</strong>mkniętegoz chłodniami kominowymi i umożliwia uzyskiwanie większychsprawności ze względu na niższą temperaturę wody chłodzącej skraplacze.Ponadto lokali<strong>za</strong>cja nad Bałtykiem stwar<strong>za</strong> możliwość dostaw materiałówbudowlanych drogą morską.• Druga lub ewentualnie trzecia EJ powinna powstać w głębi kraju.• Gaz łupkowy może oka<strong>za</strong>ć się ważną s<strong>za</strong>nsą na uniknięcie kłopotów energetycznychw najbliższych kilku latach. Elektrownie gazowe buduję sięszybko (2–3 lata) i stosunkowo tanio. Jednak koszty ich eksploatacji, zewzględu na wysokie ceny gazu, są bardzo wysokie. Uruchomienie kilkuelektrowni gazowych przed oddaniem do eksploatacji pierwszych EJ byłobydobrym rozwią<strong>za</strong>niem.• Lokali<strong>za</strong>cja Warta-Klempicz jest pod wieloma względami bardzo korzystna.Oficjalna ocena lokali<strong>za</strong>cji EJ Warta–KlempiczOcenę <strong>za</strong>warto w Prognozie Oddziaływania na Środowisko ProgramuPolskiej Energetyki Jądrowej [13]. Cytaty:• Oddziaływania zwią<strong>za</strong>ne z budową i eksploatacją elektrowni będą dotykałyniewielkiej liczby ludności.• Nie <strong>za</strong>chodzi potrzeba wysiedleń ludności zwią<strong>za</strong>nych z budową elektrowni.• Okolica charakteryzuje się korzystną strefą energetyczną wiatru, dziękiktórej nie będzie dochodziło do kumulowania się potencjalnych <strong>za</strong>nieczyszczeńemitowanych z terenu elektrowni oraz z innych obiektów położonychw pobliżu.• Dzięki położeniu w pobliżu rzeki Warty i wystarc<strong>za</strong>jącym <strong>za</strong>sobom wodnym(SSQ = 118 m 3 /s, SNQ = 53,4 m 3 /s) możliwy jest do <strong>za</strong>stosowania w EJ<strong>za</strong>mknięty system wody chłodzącej. SSQ – średnia z przepływów średnichrocznych, SNQ – średnia z najmniejszych przepływów rocznych.


WYKŁAD INAUGURACYJNY – ENERGETYKA JĄDROWA...87• Na obs<strong>za</strong>rze przewidzianym pod budowę oraz w jego okolicy brak jest stanowiskarcheologicznych, nie <strong>za</strong>chodzi tu więc <strong>za</strong>grożenie naruszenia dóbrkulturowych podc<strong>za</strong>s robót ziemnych.• W pobliżu planowanej inwestycji nie stwierdzono występowania surowcównaturalnych i innych kopalin użytkowych, a więc nie istnieje <strong>za</strong>grożenieutrudnienia dostępu i eksploatacji złóż.• Głębokość do głównego użytkowego poziomu wód podziemnych wynosiod 2 do 5 metrów. Poziomy wodonośne wykazują średnią wrażliwość na<strong>za</strong>nieczyszczenia.• Z punktu widzenia bilansu mocy w KSE (Krajowy System Elektroenergetyczny)lokali<strong>za</strong>cja jest bardzo korzystna, ponieważ w tym rejoniekraju brak jest dużego źródła systemowego. Najbliżej położone elektrownie:Dolna Odra oraz ZE PAK nie stanowią alternatywy dla tej lokali<strong>za</strong>cji.• Wybór tej lokali<strong>za</strong>cji zwią<strong>za</strong>ny jest z potencjalnie negatywnym wpływemna cele ochrony obs<strong>za</strong>ru Natura 2000.• Lokali<strong>za</strong>cja pod względem różnorodności flory i siedlisk przeciętna na tlepozostałych, znajduje się jednak w obrębie kompleksu leśnego na Obs<strong>za</strong>rzeChronionego Krajobrazu i z tego względu niekorzystna.Uwagi końcowe• Opinie na temat EJ są silnie emocjonalne i często wynikają z niewiedzy.• Istnieje ogromne pole do działań informacyjno-edukacyjnych na tematEJ.• Działania informacyjne nie mogą mieć w żadnym razie charakteru propagandowego.• W dyskusjach o EJ nie wolno mies<strong>za</strong>ć kompetencji. Jest to kwestia wiarygodności.Literatura[1] Nuclear Power Plant Information, International Atomic Energy Agency,URL accessed 19, Wiena, March 2012.[2] Energetyka Jądrowa. Perspektywy rozwoju w Polsce. Raport PolskiegoTowarzystwa Nukleonicznego, W-wa, 2009.[3] Murray R. L., Nuclear Energy. Systems, and Applications of NuclearProcesses. (6th Ed.). Elsevier BH, Amsterdam, 2009.[4] www.areva.com. Image courtesy of Areva.[5] www.ap1000.westinghousenuclear.com.[6] Strupczewski A., Nie bójmy się energetyki jądrowej. StowarzyszenieEkologów na Rzecz Energii Nuklearnej SEREN, W-wa, 2010.


88 Biuletyn inauguracyjny PP – PAŹDZIERNIK 2012[7] Wpływ energetyki jądrowej na polska gospodarkę. Próba os<strong>za</strong>cowania.Raport Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ), Otwock-Świerk, 2011.[8] AREVA: U.S. EPR – First generation III reactor under construction inFinland and France. Image courtesy of Areva.[9] Nuclear Energy. Just the Facts. NEI (Nucler Energy Institute), WashingtonDC 2011.[10] Nuclear energy in Finland. Ministry of Employment and Economy (MEE)of Finland. Energy Department, Helsinki, 2011.[11] Studium BSiPE·Energoprojekt, Wars<strong>za</strong>wa 2006 (z późniejszymi korektami).[12] Ramowy harmonogram działań dla energetyki jądrowej. MinisterGospodarki, W-wa, 2009.[13] Progno<strong>za</strong> oddziaływania na środowisko programu polskiej energetyki jądrowejMinisterstwo Gospodarki, Departament Energii Jądrowej, W-wa,2011.[14] http://dlaklimatu.pl/UE-a-pakiet-energetyczno-klimatyczny.[15] DOE NP2010 Nuclear Power Plant Construction InfrastructureAssessment, US DOE, Woshington D.C., 2005.[16] R. L. Long: „Education & Training for the NPP Workforce”, MiędzynarodowaKonferencja Elektrownie Jądrowe dla Polski, Wars<strong>za</strong>wa,1–2 czerwca 2006.[17] Jaracz P. Percepcja społeczna ryzyka jądrowego. Państwowa AgencjaAtomistyki, Departament Nauki, Szkolenia i Informacji Społecznej.Referat na Kongresie Elektryki Polskiej, SEP, W-wa 2–4.09.2009.[18] U.S. NRC United States Nuclear Regulatory Commission,http://www.nrc.gov.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!