Wieści z Chin – uzupełnienie

Okazuje się, że próba zrobienia czegoś przed czasem nie musi prowadzić do sukcesu. Tak się stało z moimi ostatnimi podsumowaniami. W ostatnich dniach z Chin napłynęły bowiem nowe wieści dotyczące nowych bloków.

27 grudnia rozpoczęto prace przy wykonywaniu konstrukcji betonowych bloku nr 3 Elektrowni Jądrowej Tianwan w Lianyungang. Rozpoczęcie budowy bloków 3 i 4 w tej elektrowni zatwierdziła 19 grudnia Rada Państwa Chińskiej Republiki Ludowej co pozwoliło na niezwłoczne wydanie licencji na budowę przez Państwową Agencję Dozoru Jądrowego.

Nowe bloki będą wyposażone w rosyjskiej konstrukcji reaktory wodne ciśnieniowe typu Gidropress WWER-1000 W-428 należące do generacji III i osiągać będą moc 1060 MW brutto. Generalnym wykonawcą wysp reaktorowych jest ZAO Atomstrojeksport. Za realizację części konwencjonalnej odpowiada strona chińska a systemy sterowania dostarczą natomiast Areva i Siemens. Umowę na realizację bloków z rosyjskim wykonawcą strona chińska podpisała jeszcze w końcu 2010 roku. W marcu 2011 podpisano zresztą także umowę na realizację dwóch kolejnych bloków (nr 5 i 6) – choć jej realizacja z uwagi na przegląd chińskiego programu jądrowego opóźniła się – a rozważana jest budowa dalszych dwóch z wykorzystaniem nowszych reaktorów WWER-1200.

Warto zwrócić uwagę, że nowe bloki oparte będą o starszy model reaktora rodziny WWER niż budowane obecnie jednostki w rosyjskich elektrowniach nowoworoneskiej i lenigradzkiej, za to analogiczny z dwoma już eksploatowanymi w EJ Tianwan. Dwa pierwsze bloki wybudowano tam w latach 1999-2007 w ramach realizacji porozumienia między rządami Federacji Rosyjskiej i Chińskiej Republiki Ludowej z 1992 r. Zastosowany w nich reaktor stanowi zmodernizowaną wersję konstrukcji stosowanej w radzieckich elektrowniach jądrowych u schyłku lat 80. oraz w czeskiej elektrowni w Temelínie, również w ich przypadku dostarczono zachodnie układy automatyki i sterowania. Bloki Tianwan-1 i 2 były też pierwszymi jednostkami na świecie, w których zastosowano tzw. chwytacz rdzenia, czyli konstrukcję umożliwiającą zatrzymanie stopionego materiału rdzenia w wypadku niepowstrzymanej awarii związanej z przerwaniem chłodzenia reaktora. Teoretycznie w takiej sytuacji niepowstrzymane wydzielanie ciepła powyłączeniowego mogłoby doprowadzić do stopienia materiałów rdzenia (w tym paliwa jądrowego zawierającego silnie radioaktywne produkty rozszczepienia), które następnie mogą przerwać zbiornik ciśnieniowy reaktora, choć warto podkreślić, że do tej pory takie zdarzenie nigdy nie miało miejsca. Mimo to w konstrukcjach nowych bloków energetycznych chwytacze stały się już standardem.

Komunikat prasowy korporacji Rosatom (której częścią jest Atomstrojeksport) dotyczący budowy nowych bloków dostępny jest w języku angielskim oraz rosyjskim (obie wersje nie są identyczne).

 

 

Kolejna wiadomość z Chin nadeszła dzień później: jak informuje portal World Nuclear News 28 grudnia po raz pierwszy zsynchronizowano z systemem elektroenergetycznym blok nr 1 Elektrowni Jądrowej Ningde. Blok wyposażony jest w chińskiej konstrukcji reaktor wodny ciśnieniowy CPR-1000 stanowiący ewolucyjne rozwinięcie francuskiego reaktora M310 i rozwija moc 1080 MW brutto i 1000 MW netto. W budowie pozostają kolejne trzy bloki (realizację bloków 1 i 2 rozpoczęto w 2008 roku, a 3 i 4 – w 2010). Blok nr 1 czeka teraz seria prób eksploatacyjnych, które w przypadku każdej elektrowni muszą poprzedzać jej przekazanie do normalnej eksploatacji. Próby takie typowo trwają kilka miesięcy.

Rok 2012 w energetyce jądrowej [aktualizacja]

Pod wpływem konstruktywnego komentarza (za który bardzo dziękuję! Zachęcam do dalszych!) zaktualizowałem wpis, aktualizacja wyróżniona kolorem. Kolejna aktualizacja pod wpływem chińskich postępów.

Koniec roku to zawsze okres podsumowań. Przyjrzyjmy się więc pokrótce co zdarzyło się w światowej energetyce jądrowej w kończącym się roku. Wedle statystyk Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej:

• Uruchomiono 2 nowe bloki w Republice Korei: Shin-Wolsong-1 oraz Shin-Kori-2, oba o mocy zainstalowanej 960 MW netto, wyposażone w koreańskiej konstrukcji reaktory wodne ciśnieniowe OPR-1000 oraz blok Ningde-1 w Chińskiej Republice Ludowej z chińskim reaktorem CPR-1000 o mocy 1000 MW netto (jeszcze nie wykazany w statystykach MAEA).
• 2 bloki Elektrowni Jądrowej Bruce w Kanadzie (nr 1 i nr 2) przywrócono do eksploatacji po długoterminowym odstawieniu połączonym z modernizacją. Oba bloki wyposażone są w kanadyjskie reaktory ciężkowodne AECL CANDU-791 i osiągają moc netto po 772 MW; do remontu zostały odstawione odpowiednio w 1997 i 1995 roku.
• Ostatecznie wyłączono dwa bloki w Wielkiej Brytanii: Oldbury-A1 (217 MW netto) oraz Wylfa-2 (490 MW netto). Oba wyposażone były w pierwszej generacji brytyjskie reaktory chłodzone dwutlenkiem węgla (GCR – Magnox).
• Rozpoczęto budowę trzech nowych bloków:
• Bałtijsk-1 z rosyjskiej konstrukcji reaktorem wodnym ciśnieniowym WWER-1200 W-491 w Obwodzie Kaliningradzkim Federacji Rosyjskiej, 1082 MW netto,
• Schin-Ulchin-1 z koreańskim reaktorem wodnym ciśnieniowym APR-1400 w Republice Korei, 1340 MW netto,
• Barakah-1 z koreańskim reaktorem wodnym ciśnieniowym APR-1400 w Abu Zabi, 1345 MW netto.
• Zdecydowano o przerwaniu budowy Elektrowni Jądrowej Belene w Bułgarii (2 x WWER-1000, 2 x 953 MW netto). Budowę tej elektrowni rozpoczęto jeszcze w latach 80., następnie zawieszono po transformacji ustrojowej w 1990 roku. Plac budowy został jednak zakonserwowany, co umożliwiło podjęcie decyzji o reaktywacji budowy w roku 2002. Niestety oferty na ukończenie bloków zostały uznane za niesatysfakcjonujące, nie udało się też pozyskać zagranicznego inwestora. Władze bułgarskie zdecydowały jednak o zainstalowaniu jednego z wykonanych już dla EJ Belene reaktorów w nowym, siódmym bloku pracującej EJ Kozłoduj.
• Zadecydowano także o nieprzywracaniu do eksploatacji dwóch bloków kanadyjskiej EJ Pickering (nr 2 i nr 3, 2 x 515 MW netto, reaktory ciężkowodne CANDU-500) odstawionych do potencjalnej modernizacji w roku 1997. Oficjalnie uznano je za permanentnie wyłączone od roku 2007 (blok 2) i 2008 (blok 3).

W chwili obecnej na świecie znajduje się 437 jądrowych bloków energetycznych zdolnych do pracy (choć niekoniecznie w tej chwili eksploatowanych, np. w Japonii) o łącznej mocy niemal 372 GW (czyli przeszło 10-krotnie wyższej niż cała moc zainstalowana w polskim systemie elektroenergetycznym).

 

Jeden reaktor pozostaje oficjalnie w stanie "wyłączenia długoterminowego" – jest to pilotażowy reaktor powielający Monju w Japonii, który jednak nigdy nie wszedł do normalnej eksploatacji. Blok ukończono już w 1995 r., jednak w czasie prób wybuchł na nim pożar. Uszkodzenia naprawiono, jednak do dziś władze japońskie nie zezwoliły na jego eksploatację.

 

W budowie z kolei znajdują się 64 nowe bloki. Warto zauważyć, że statystyki Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej, z których pochodzą wszystkie cytowane liczby, uznają blok za znajdujący się "w budowie" dopiero po rozpoczęciu prac nad konstrukcjami związanymi z bezpieczeństwem eksploatacji reaktora, co może nastąpić nawet w dwa lata po rzeczywistym rozpoczęciu prac na placu budowy. Stąd też statystyki te nie uwzględniają np. dwóch bloków budowanych już w amerykańskiej EJ Vogtle, drugiego bloku w EJ Barakah w ZEA ani trzech nowych instalacji, których budowa rozpoczęła się w Chinach.

 

Ogólnie widać, że pod względem mocy bloków jądrowych globalna energetyka jądrowa cały czas się rozwija, choć niespiesznie. Warto jednak zwrócić uwagę także na kluczowe wydarzenia, które nie odbiły się jeszcze na tegorocznej statystyce. Takie wydarzenia miały miejsce w kilku krajach:

• W Chińskiej Republice Ludowej władze podjęły decyzję o powrocie do szeroko zakrojonego programu rozbudowy energetyki jądrowej. Od czasu katastrofy w Fukushimie w kraju tym, który wyrósł w ostatnich latach na głównego gracza jeśli chodzi o nowe inwestycje, nie rozpoczynano budowy nowych jednostek. Od przyszłego roku ma się to jednak zmienić, co powinno zaowocować ponownym wzrostem liczby nowych inwestycji.
• W Wlk. Brytanii wydano pierwsze decyzje formalne prowadzące do budowy nowych bloków, w tym pierwszą licencję zezwalającą na lokalizację nowej instalacji. W kraju tym planowana jest obecnie budowa czterech nowych instalacji wyposażonych w dwa różne typy reaktorów.
• W Czechach zrewidowano politykę energetyczną uwzględniając dużo wyższy planowany udział energetyki jądrowej w kolejnych dekadach. Zaplanowana jest budowa nowych bloków oraz przedłużenie eksploatacji istniejących.
• We Francji nowowybrany prezydent François Hollande zapowiedział zmniejszenie udziału energetyki jądrowej w krajowym bilansie energetycznym do poziomu ok. 50% w roku 2025 (obecnie pomiędzy 75 i 80%). Nie podjęto jeszcze konkretnych decyzji, wydaje się także, że drogą do osiągnięcia tego celu będzie raczej niezastępowanie istniejących bloków nowymi, a nie przedwczesne wyłączanie instalacji pracujących. Zapowiedziano co prawda wycofanie z eksploatacji dwóch bloków EJ Fessenheim do 2017 r., niemniej są to najstarsze obecnie eksploatowane jednostki we Francji i w tym terminie osiągną projektowy czas eksploatacji na poziomie 40 lat. Jest to zatem raczej decyzja o nieprzedłużaniu eksploatacji niż jej skróceniu. Szczegółowe plany transformacji francuskiej energetyki mają zostać opracowane dopiero w najbliższym czasie, choć zapewne można spodziewać się zaniechania budowy wstępnie planowanego nowego bloku z reaktorem EPR w EJ Penly (stnaowisko prezydenta w tej sprawie nie jest całkowicie jasne, jednak z pewnością nie rozpoczęto jego budowy w roku 2012 tak jak to oryginalnie planowano).
• Na Litwie obywatele w referendum wypowiedzieli się znaczną większością głosów przeciwko budowie elektrowni jądrowej w tym kraju, co najprawdopodobniej spowoduje rezygnację z budowy dwublokowej EJ Visaginas.

Rok wydaje się zatem umiarkowanie optymistyczny dla przemysłu jądrowego. Wydaje się, że – szczególnie w świetle decyzji chińskich władz – można już z całą pewnością powiedzieć, iż katastrofa w Fukushimie nie spowoduje globalnego krachu energetyki jądrowej. Wbrew pozorom decyzje podejmowane przez rządy Niemiec, Szwecji czy Szwajcarii a nawet  nie mają tu wielkiego znaczenia, gdyż kraje te i tak nie planowały budowy nowych instalacji. Także zmiana francuskiej polityki nie oznacza krachu dla branży, gdyż w kraju tym nie planowano także wielkiej rozbudowy energetyki jądrowej – natomiast jest to dla branży bez wątpienia spory cios wizerunkowy. Bardziej poważną sprawą może być przestawienie energetyki amerykańskiej z atomu na gaz łupkowy, które w horyzoncie kilkunastu lat. Warto jednak pamiętać, że Europa Zachodnia i Ameryka Północna od dawna nie są już głównymi placami budowy instalacji jądrowych – podobnie jak w obszarze innych inwestycji środek ciężkości przesuwa się dziś ku Azji. Jednak także w Unii Europejskiej nie zabraknie nowych projektów, w najbliższej przyszłości przede wszystkim w Wlk. Brytanii, Czechach i Finlandii.

Chińska polityka nie tylko na papierze

W ciągu zaledwie dwóch miesięcy, jakie upłynęły od ogłoszenia wznowienia programu jądrowego przez władze Chińskiej Republiki Ludowej, w kraju tym rozpoczęto budowę trzech nowych jądrowych bloków energetycznych. Są to oczywiście projekty, które przygotowane były już wcześniej, a których realizację wstrzymało tymczasowe zawieszenie wydawania pozwoleń na budowę nowych instalacji. Niemniej ich realizacja wskazuje, że Chińczycy traktują swoje zapowiedzi zupełnie serio.

 

Dwa spośród nowych projektów to kolejne bloki w ramach większych inwestycji. Bloki Fuqing-4 (w prowincji Fujian) oraz Yangjiang-4 (w prowincji Guangdong, dawniej znanej jako Kanton) wyposażone będą w chińskie reaktory wodne ciśnieniowe CPR-1000. Konstrukcja ta stanowi wersję rozwojową francuskiego reaktora M310 zastosowanego w pierwszych chińskich elektrowniach jądrowych w latach 90. W obu elektrowniach obecnie znajdują się w budowie po cztery takie bloki o planowanej mocy po 1080 MW brutto i 1000 MW netto. W obu elektrowniach planuje się także budowę kolejnych dwóch bloków wykorzystujących bardziej zaawansowaną wersję reaktora CPR-1000, wolną przy tym od elementów, do których prawa posiadają firmy francuskie. Docelowo zatem każda elektrownia ma dostarczać chińskiemu systemowi po 6 GW.

 

Znacznie ciekawszy jednak jest trzeci projekt – budowa bloku Shidaowan z reaktorami wysokotemperaturowymi HTR-PM w prowincji Szantung. Reaktory w tej instalacji będą chłodzone helem pod ciśnieniem 7 MPa i będą wykorzystywały paliwo w postaci kul (tzw. złoże usypane). Opuszczający reaktor gorący hel (o temperaturze na poziomie 750 °C) posłuży do wytwarzania przegrzanej pary wodnej w wytwornicach pary (parametry pary 13.2 MPa, 566 °C, a więc porównywalne z np. polskimi blokami konwencjonalnymi). Rozwiązanie takie pozwalać będzie na osiągnięcie nietypowo wysokiej (dla bloków jądrowych) sprawności na poziomie 40%. W tradycyjnych reaktorach wodnych jest to niemożliwe ze względu na zbyt niską temperaturę pracy reaktora nieprzekraczającą 320 °C.

 

Model elementu paliwowego reaktora wysokotemperaturowego ze złożem usypanym na ekspozycji Edelstein-Museum w Idar-Oberstein w Niemczech. Tego rodzaju paliwo wykorzystywać będzie instalacja HTR-PM.
Fot. Stefan Kühn via Wikipedia.

 

 

Koncepcja nowego bloku jest w zasadzie powtórzeniem zachodnioniemieckiego eksperymentalnego bloku THTR-300 zbudowanego w latach 80. W Niemczech badania jednak przerwano po niespełna trzech latach od ukończenia budowy bloku ze względu na rosnące koszty związane z nową technologią. Szczegółowych informacji technicznych o THTR-300 można zasięgnąć tutaj (materiał w języku niemieckim).

 

Podobny projekt realizowali wcześniej także Amerykanie, choć również w tym przypadku nie zakończył się on powodzeniem. Pilotażowy blok Fort St. Vrain pozostawał w eksploatacji przez 10 lat, jednak trapiony był przez liczne problemy eksploatacyjne związane z zastosowaną technologią (choć bardziej dotyczyły one urządzeń pomocniczych niż samego reaktora – przede wszystkim dmuchaw podających hel o niesprawdzonej wcześniej konstrukcji). Ze względu na koszty i ogólne załamanie programu jądrowego w USA po awarii Three Miles Island rozwoju tej technologii nie kontynuowano.

 

Na przełomie stuleci rozwój technologii wysokotemperaturowej podjęto w RPA (na podstawie odkupionej technologii niemieckiej), w USA oraz w Chinach (również wg wzorców niemieckich). Projekt południowoafrykański (PBMR) zakładał modyfikację technologii i wykorzystanie gorącego helu bezpośrednio w turbinie gazowej (co pozwalać miało na osiągnięcie sprawności powyżej 45%), jednak został zawieszony w końcu ubiegłej dekady ze względu na kryzys finansowy oraz społeczne protesty przeciwko rozwojowi energetyki jądrowej. Projekt amerykański (GT-MHR) pozostaje głównie na papierze i nie należy spodziewać się rychłej realizacji. 

 

Tymczasem w Chinach od roku 2003 pracuje (zbudowany na wzór wcześniejszch instalacji niemieckich) wysokotemperaturowy reaktor badawczy tego typu, HTR-10, opracowany przez pekiński Uniwersytet Tsinghua. Obecnie, mimo swojego statusu (reaktor badawczy), napędza on turbogenerator o mocy 20 MW zsynchronizowany z krajowym systemem energetycznym. Nowa instalacja będzie już prototypem rozwiązania o skali przemysłowej. Blok Shidaowan ma składać się z dwóch reaktorów i pojedynczej turbiny. Jego moc zainstalowana ma wynieść 210 MW.

 

Szczegółówe informacje o instalacji HTR-PM można znaleźć w prezentacji tutaj.

Ogólną analizę chińskiej energetyki jądrowej wykonaną przez stowarzyszenie World Nuclear Association tutaj.

Informacja prasowa (China Daily) dotycząca budowy instalacji HTR-PM tutaj.

Wszystkie materiały w języku angielskim.

 

Warto zauważyć, że żaden z trzech opisanych bloków nie jest jeszcze uwzględniony w statystykach Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (system PRIS), ponieważ nie rozpoczęto jeszcze prac nad konstrukcjami bezpośrednio związanymi z bezpieczeństwem reaktora.

Atomowe plany

Po wczorajszej wypowiedzi prezesa Polskiej Grupy Energetycznej sugerującej, iż polski program jądrowy nie będzie traktowany priorytetowo, dziś głos w tej sprawie zabrał Prezes Rady Ministrów Donald Tusk. Cytowany przez Polską Agencję Prasową premier zapowiedział, że "dla polskiego rządu energetyka jądrowa i oczywiście inwestycje w gaz łupkowy to są priorytety. Tutaj nic się nie zmieniło. Będziemy rozmawiali z polskimi firmami, co do których mamy przekonanie, że powinny i w jednym i w drugim przedsięwzięciu uczestniczyć".

Warto przy tym przypomnieć, że wprowadzenie energetyki jądrowej do bilansu energetycznego jest jednym z głównych celów obowiązującej w Polsce polityki energetycznej.

Tymczasem swoje plany atomowe precyzuje także kraj prowadzący obecnie najszybszy rozwój energetyki jądrowej - Chińska Republika Ludowa. Jak informuje portal World Nuclear News rząd chiński przyjął nowe plany rozwoju energetyki jądrowej oraz zapewnienia bezpieczeństwa jądrowego opracowane z uwzględnieniem wniosków z katastrofy w Fukushimie. Bezpośrednio po wydarzeniach w Japonii władze ChRL zawiesiły wydawanie licencji na nowe instalacje do czasu wypracowania odpowiednich zaleceń. Obecnie, zgodnie z oświadczeniem szefa rządu, proces zostanie wznowiony i kraj stopniowo powróci do pełnoskalowego rozwoju energetyki jądrowej w ramach kolejnych planów pięcioletnich. Jeszcze ramach aktualnego 12. Planu Pięcioletniego (2011-2015) każdego roku ma być zatwierdzana budowa "niewielkiej liczby" nowych bloków. Choć nie podano dokładnych liczb, zapowiedź tę odczytywać należy w kontekście wcześniejszego tempa rozbudowy chińskiej energetyki jądrowej - w roku 2009 rozpoczęto budowę dziewięciu nowych bloków, a w 2010 - dziesięciu. Ważną decyzją podjętą w ramach zweryfikowanej polityki jest też stosowanie w nowych blokach jedynie reaktorów co najmniej III generacji.

Obecnie w Chinach pracuje 16 jądrowych bloków energetycznych, a kolejnych 26 jest w różnych stadiach budowy. W zeszłym roku chińska energetyka jądrowa wytworzyła 87,4 TWh energii elektrycznej (dla porównania cała polska energetyka wyprodukowała nieco ponad 163 TWh), co jednak stanowiło zaledwie 1,85% całkowitej produkcji energii elektrycznej w ChRL (wg danych Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej - http://www.iaea.org/pris/CountryStatistics/CountryDetails.aspx?current=CN).

Artykuł WNN zilustrowano ciekawym zdjęciem przedstawiającym montaż górnej części stalowej obudowy bezpieczeństwa reaktora bloku Changjiang-1. Stalowa obudowa stanowi jedną z barier bezpieczeństwa zapobiegających wydostaniu się materiałów radioaktywnych poza obiekt w wypadku ciężkich awarii. Na zdjęciu widoczne są też zewnętrzne ściany budynku reaktora wykonane ze zbrojonego betonu - jedną z ich funkcji jest ochrona reaktora przed działaniem czynników zewnętrznych. Przedstawiony na fotografii blok wyposażony jest w chińskiej konstrukcji reaktor wodny ciśnieniowy (PWR) typu CNP-600 reprezentujący II generację i będzie osiągał moc elektryczną brutto 650 MW.

Artykuł (w języku angielskim) dostępny jest tutaj: http://www.world-nuclear-news.org/NP_Chinas_emerging_nuclear_power_policy_2410121.html