ÚJ FEJLESZTÉSEK A BIZTONSÁGOSABB ATOMREAKTO-ROK LÉTREHOZÁSÁRA – NEGYEDIK GENERÁCIÓS ATOMERŐMŰVEK

1. ÚJ FEJLESZTÉSEK A BIZTONSÁGOSABB ATOMREAKTO-ROK LÉTREHOZÁSÁRA – NEGYEDIK GENERÁCIÓS ATOMERŐMŰVEK Dr. Csom Gyula professor emeritus BME Nukleáris Technikai Intézet Dr. Csom Gyula, Pécs

2. TARTALOM • Bevezetés • Szóba jöhető üzemanyagciklusok • Alapelvek a jövő atomenergia-rendszereinek kiépítéséhez • Generation IV International Forum (GIF) • A Generation IV fejlesztési irányai • Magyarországi lehetőségek és teendők Irodalom Dr. Csom Gyula, Pécs

3. 1. BEVEZETÉS Az atomenergetika fejlődése a elmúlt fél évszázadban 1. ábra Az atomerőművi kapacitás és az atomerőművekben termelt villamosenergia-részesedés időbeli alakulása a világon Dr. Csom Gyula, Pécs

4. 1. BEVEZETÉS (folyt.) 2002-ben:441 atomerőművi blokk ~360 GWe összkapacitás 2543 Md kWh villamosenergia-termelés atomerőművekben Ennek aránya a teljes villamosenergia-termelésen belül: 16% Néhány országban az atomerőművek dominanciája Dr. Csom Gyula, Pécs

5. 1. BEVEZETÉS (folyt.) 1.táblázat. Az üzemben lévő és építés alatt álló atomerőművi blokkok a világon (2002 december) Dr. Csom Gyula, Pécs

6. 1. BEVEZETÉS (folyt.) 1980-as évektől kezdve:Visszaesés, ill. stagnálás Okai:Atomerőművi balesetek Néhány kulcskérdés megoldásra vár (biztonság, nagyakt-ú hulladékok, proliferáció, ü.a. hasznosítás) Antinukleáris mozgalmak felerősödése  Lakossági elfogadottság visszaesése sok országban A politika elbizonytalanodása Változás az 1990-es évek közepétől Cél: Kulcskérdések megoldása Dr. Csom Gyula, Pécs

7. 2. SZÓBA JÖHETŐ ÜZEMANYAGCIKLUSOK Nyitott üzemanyagciklus Zárt üzemanyagciklus Hulladék-recirkulációs zárt üzemanyag-ciklus Szimbiotikus atomenergia-rendszer Hulladék-recirkulációs szimbiotikus atomenergia- rendszer Atomerőmű-generációk Dr. Csom Gyula, Pécs

8. 3. ALAPELVEK A JÖVŐ ATOMENERGIA-RENDSZEREINEK KIÉPÍTÉSÉHEZ • Fenntarthatóság Tiszta környezet megőrzése Nukleáris üzemanyag hatékony felhasználása (zárt, szimbiotikus a.e. rendszer) Radioaktív hulladékok minimalizálása (transzmutáció) Más energiaforrások felhasználásából származó környezeti terhelés enyhítése (hozzájárulás a H-termeléshez) b)Gazdasági versenyképesség Jelenleg: vill. en. egységköltsége versenyképes egységköltség belső szerkezete előnyös  árstabilitás, előretervezhetőség, stratégiai készlet képzése műszakilag könnyű, gazd-lag olcsó (hozzájárulás az ellátás- biztonsághoz) Cél: Ezen előnyök megőrzése a várható változások mellett is. Dr. Csom Gyula, Pécs

9. 3. ALAPELVEK A JÖVŐ ATOMENERGIA-RENDSZEREINEK KIÉPÍTÉSÉHEZ (folyt.) Megoldás:Vill. en. mellett más termékek (H, folyamathő stb.) előállítása (magasabb hőmérsékletek) Különböző blokk nagyságok (különböző rendszernagyságokhoz) Fajlagos beruházási költség csökkentése (tipizálás, modularitás, engedélyezési eljárások korszerűsítése stb.)→ beruházói bizalom javítása c) Nukleáris létesítmények biztonsága és megbízhatósága Egyik kulcskérdés Megoldás:Mélységi védelem fejlesztése Belső (inherens) biztonság Passzív védelmi tulajdonságok és eszközök Balesetek valószínűségének csökkentése (Valószínűségi biztonsági elemzések – PSA – fejlesztése) Mindezek új kihívások mellett Dr. Csom Gyula, Pécs

10. 3. ALAPELVEK A JÖVŐ ATOMENERGIA-RENDSZEREINEK KIÉPÍTÉSÉHEZ (folyt.) d) Radioaktív hulladékok kezelése és elhelyezése Másik kulcskérdés Megoldás a lakosság számára is meggyőző módón Megoldás: mennyiség (radiotoxicitás) csökkentése lebomlási idő rövidítése  Transzmutáció - P&T technológia – ipari méretű alkalmazása Mélységi tárolók kiépítése Dr. Csom Gyula, Pécs

11. 3. ALAPELVEK A JÖVŐ ATOMENERGIA-RENDSZEREINEK KIÉPÍTÉSÉHEZ (folyt.) e) Proliferációállóság és fizikai védelem Harmadik kulcskérdés Terrorizmus terjedésével nő a jelentősége Eszközei:Belső eszközök, ill. jellemvonások (technikai) Külső eszközök, ill. jellemvonások (állami döntések és kötelezettségek) Dr. Csom Gyula, Pécs

12. 4. GENERATION IV INFORMATION FORUM (GIF) (folyt.) Multinacionális kezdeményezések a fejlesztésre Michelangelo Network 8MICANET): 1997 - EU INPRO projekt: 2001 - NAÜ GIF: 2000 – USA kezdeményezés GIF célja: Az ismertetett alapelveket kielégítő kereskedelmileg hasznosítható atomerőművek kifejlesztése 2030-ig Alapító országok (9+1): Argentína, Brazília, Dél-Afrika Dél- Korea, Franciaország, Japán, Kanada, Nagy-Britannia, USA, majd Svájc Dr. Csom Gyula, Pécs

13. 4. GENERATION IV INFORMATION FORUM (GIF) (folyt.) 2 éves tanácskozás eredménye:~100-ból 6 reaktortechnológia (4. generációs reaktor) kiválasztása, melyek vizsgálandók és fejlesztendők a jövő számára. Sajátossága: Az üzemanyagciklus valamennyi elemére a kiterjed a K+F projekt. Nemzetközileg koordinált K+F projekt Definiált üzemanyagciklusok: nyitott ü.a. ciklus Pu részleges recirkulációja Pu teljes recirkulációja Pu teljes recirkulációja Kialakult a teljes irányítási séma Dr. Csom Gyula, Pécs

14. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI • Gázhűtésű gyorsreaktor (GFR) - He-hűtésű gyorsreaktor zárt ü.a. ciklus (2025) • Nagyon magas hőmérsékletű reaktor (VHTR) - Grafit mod. He-hűtésű nyitott ü.a. ciklus (2020) • Szuperkritikus vízhűtésű reaktor (SCWR) (2025) • Na-hűtésű gyorsreaktor (SFR) - zárt ü.a. ciklus (2015) • Ólomhűtésű gyorsreaktor (LFR) - zárt ü.a. ciklus (2025) • Sóolvadékos reaktor (MSR….. ADS) (2025) Dr. Csom Gyula, Pécs

15. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI (folyt.) • Gázhűtésű gyorsreaktor (GFR) 2. ábra. A GFR-rel szerelt atomerőmű egyszerűsített sémája Dr. Csom Gyula, Pécs

16. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI (folyt.) b) Nagyon magas hőmérsékletű reaktor (VHTR) 3. ábra. A VHTR-rel üzemelő hidrogéntermelő üzem sémája Dr. Csom Gyula, Pécs

17. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI (folyt.) Dr. Csom Gyula, Pécs

18. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI (folyt.) c) Szuperkritikus vízhűtésű reaktor (SCWR) 4. ábra. Az SCWR-rel szerelt atomerőmű egyszerűsített sémája Dr. Csom Gyula, Pécs

19. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI (folyt.) 4. táblázat. A termikusneutron-spektrumú SCWR jellemző tervezési paraméterei Dr. Csom Gyula, Pécs

20. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI (folyt.) d) Nátriumhűtésű gyorsreaktor (SFR) 5. ábra. Medence típusú SFR-rel szerelt atomerőmű egyszerűsített sémája Dr. Csom Gyula, Pécs

21. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI (folyt.) 6. ábra. Hurok típusú SFR-rel szerelt atomerőmű egyszerűsített sémája Dr. Csom Gyula, Pécs

22. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI (folyt.) e) Ólomhűtésű gyorsreaktor (LFR) 7. ábra. Az LFR-el szerelt atomerőmű egyszerűsített sémája Dr. Csom Gyula, Pécs

23. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI (folyt.) Dr. Csom Gyula, Pécs

24. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI (folyt.) f) Sóolvadékos reaktor (MSR) 8. ábra. Az MSR-rel szerelt atomerőmű egyszerűsített sémája Dr. Csom Gyula, Pécs

25. 5. A GENERATION IV FEJLESZTÉSI IRÁNYAI (folyt.) 6. táblázat. Egy referencia MSR jellemző paraméterei Dr. Csom Gyula, Pécs

26. 6. MAGYARORSZÁGI LEHETŐSÉGEK ÉS TEENDŐK Irodalom Dr. Csom Gyula Nemzetközi összefogás a 21. század atomenergetikájáért http://www.reak.bme.hu/balmaz/IV_generacio.doc Dr. Csom Gyula, Pécs