Reaktory wrzące w ofensywie

W ostatnich dniach miały miejsce dwa wydarzenia przybliżające zastosowanie reaktorów wodnych wrzacych w nowych blokach energetycznych. Technologia reaktorów wrzących, znanych też jako reaktory BWR (od ang. Boiling Water Reactor), jest drugą najpopularniejszą technologią reaktorową na świecie: obecnie wykorzystuje ją 58 z 390 eksploatowanych na świecie bloków (oraz 26 spośród 48 długoterminowo odstawionych - jak niedawno zaklasyfikowano niepracujące bloki japońskie). Zasadnicza różnica pomiędzy reaktorami wrzącymi a najpopularniejszymi na świecie reaktorami wodnymi ciśnieniowymi (PWR) polega na tym, że reaktory wrzące bezpośrednio wytwarzają parę kierowaną następnie do turbiny parowej bloku. Bardziej szczegółowy polskojęzyczny opis tej technologii można znaleźć tutaj.

 

Historycznie technologia BWR została opracowana w Stanach Zjednoczonych przez firmę General Electric – w bezpośredniej konkurencji do rozwijanej przez firmę Westinghouse technologii PWR. Konstrukcje tej klasy, w oparciu o technologię amerykańską, rozwijały później także firmy niemieckie, szwedzkie i japońskie. Obecnie oferowane są one głównie przez firmy powiązane z grupami GE, Hitachi i Toshiba. W ostatnich dekadach nowe reaktory wrzące powstawały głównie w Japonii i to tam skupiały się prace badawczo-rozwojowe nad urządzeniami tej klasy, teraz jednak planowana jest instalacja nowych jednostek w Wlk. Brytanii i USA.

W Wlk. Brytanii budowę nowych bloków spółka Horizon Nuclear Power, przejęta niedawno przez japoński koncern Hitachi (patrz wcześniejszy wpis). Nowe jednostki mają powstać przy istniejących elektrowniach jądrowych Wylfa oraz Oldbury i wykorzystywać reaktory typu ABWR (ang. Advanced Boiling Water Reactor) dostarczone przez Hitachi-GE Nuclear Energy Ltd. Konstrukcja ta została opracowana na przełomie lat 80. i 90. ubiegłego stulecia w wyniku współpracy firm GE, Hitachi, Toshiba oraz TEPCO. Do chwili obecnej powstały cztery bloki z tego typu reaktorami (wszystkie w Japonii). Rozpoczęto także budowę kolejnych czterech: dwóch w Japonii oraz dwóch na Tajwanie. Przyszłość tych inwestycji jest obecnie niepewna, choć nie ma to związku z wybraną dla nich technologią.

 

W Europie reaktory ABWR są obecnie oferowane przez Toshibę dla fińskich bloków Hanhikivi-1 oraz Olkiluoto-4 (choć w przypadku żadnej z tych inwestycji nie dokonano jeszcze ostatecznego wyboru dostawcy i technologii). Reaktor tego typu był także planowany dla litewskiej EJ Visaginas, jednak w wyniku przeprowadzonego w ubiegłym roku na Litwie referendum ten projekt zapewne nie doczeka się realizacji.

 

Choć w wypadku inwestycji realizowanej przez zależny od Hitachi Horizon kwestia wyboru technologii wydaje się oczywista, w celu zastosowania reaktora typu ABWR w Wlk. Brytanii jego projekt (w wariancie dostosowanym do warunków brytyjskich i nieco zmodernizowanym) musi zostać wcześniej zatwierdzony przez odpowiednie władze w procesie tzw. Oceny Projektu Standardowego (ang. Generic Design Assesment, GDA). Inwestor wystąpił o wszczęcie procedury administrcyjnej do brytyjskiego Ministerstwa Energii i Zmian Klimatu na początku tego roku, w wyniku czego 15 stycznia minister polecił rozpoczęcie odpowiednich prac brytyjskiemu dozorowi jądrowemu ONR oraz Agencji ds Środowiska. Proces akceptacji projektu jest szczegółowy i długotrwały, w przypadku francuskiego reaktora EPR (jedynej konstrukcji, która jak do tej pory przeszła GDA) postępowanie zakończone w grudniu 2012 r. trwało pięć lat. Pomyślne zakończenie GDA jest jednak niezbędne dla uzyskania licencji na budowę nowego reaktora danego typu w konkretnej lokalizacji.

 

14 stycznia z kolei amerykański dozór jądrowy NRC poinformował o pomyślnym zakończeniu procesu Oceny Oddziaływania na Środowisko dla nowego bloku nr 3 w Elektrowni Jądrowej Enrico Fermi w stanie Michigan. Proces zmierzający do wydania licencji na budowę i eksploatację nowej instalacji został zapoczątkowany przez inwestora, Detroit Edison Company, we wrześniu 2008 r. Nowy blok ma zostać wyposażony w najnowszą konstrukcję reaktora wodnego wrzącego, ESBWR (ang. Economic Simplified Boling Water Reactor) opracowaną przez GE-Hitachi Nuclear Energy. W porównaniu ze wcześniejszym typem ABWR reaktor wyposażony ma być w więcej pasywnych (a więc niezależnych od zasilania i reakcji operatorów) systemów bezpieczeństwa. Ogólny projekt techniczny reaktora ESBWR został zaakceptowany przez NRC w marcu 2011 r., jednak do wydania ostatecznej licencji na budowę i eksploatację konieczne jest także ukończenie raportu bezpieczeństwa dla nowej jednostki, które oczekiwane jest w ciągu bieżącego roku. Dokumentacja dotycząca projektu dostępna jest tutaj.

 

Z polskiego punktu widzenia przygotowania do budowy nowych bloków z reaktorami wrzącymi sa o tyle warte uwagi, że można oczekiwać, iż jednostki takie zostaną zaoferowane także polskiemu inwestorowi (o czym świadczą choćby liczne działania promocyjne i wystąpienia przedstawicieli GE-Hitachi). Na dziś trudno jednak przewidywać która ze wspomnianych konstrukcji ma szansę pojawić się w polskim przetargu, zadecydują o tym zapewne jego warunki, na dziś jeszcze nieznane.

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.

Brytyjskiego atomu ciąg dalszy

Z Wielkiej Brytanii nadchodzą kolejne informacje dotyczące postępów w planowaniu budowy nowych jądrowych bloków energetycznych. W zeszłym miesiącu pisałem już o wydaniu pierwszej od lat licencji lokalizacyjnej dla nowej instalacji realizowanej przez spółkę NBB GenCo z Grupy EDF. Kolejną ważną datą dla obu planowanych przez NBB GenCo inwestycji stał się 13 grudnia, kiedy to brytyjski organ dozoru jądrowego ONR wydał decyzję zatwierdzającą ogólny projekt opracowanego przez firmy AREVA oraz EDF reaktora UK EPR do zastosowania na terenie Zjednoczonego Królestwa, tzw. General Design Acceptance (GDA). Decyzja taka otwiera drogę do zastosowania tej konstrukcji w konkretnych instalacjach, choć samo rozpoczęcie budowy wymaga osobnych pozwoleń opartych o dokumentację konkretnego obiektu.

 

NBB GenCo nie jest jednak jedynym podmiotem, który planuje budowę nowych bloków jądrowych w Wlk. Brytanii. Drugim inwestorem jest spółka Horizon Nuclear Power. Została ona powołana w styczniu 2009 r. jako wspólne przedsięwzięcie niemieckich koncernów energetycznych E.ON oraz RWE specjalnie dla przygotowania i realizacji projektu nowych bloków jądrowych przy istniejących elektrowniach Oldbury i Wylfa. Prawo do budowy nowych instalacji w tych lokalizacjach spółka otrzymała w wyniku wygrania aukcji zorganizowanej w kwietniu 2009 r. (podobnie jak grupa EDF w przypadku swoich projektów). W początkowej fazie oceniano możliwośc zastosowania reaktora EPR konstrukcji francuskiego koncernu AREVA lub reaktora AP1000 oferowanego przez Toshibę i Westinghouse; nowe bloki miały być budowane na początku drugiej dekady XXI w.

 

W marcu 2012 r. niemieccy właściciele ogłosili chęć wycofania się z projektu i wystawili Horizon Nuclear Power na sprzedaż, co zapowiadało problemy z realizacją nowych bloków. 30 listopada opublikowano jednak informację o przejęciu spółki przez japoński koncern Hitachi, który zamierza kontynuować oba projekty, choć w oparciu o technologię reaktorów wodnych wrzących GE Hitachi – konkretnie odpowiednio zaadaptowaną konstrukcję reaktora ABWR. Planuje się budowę dwóch lub trzech bloków w każdej z dwóch wybranych lokalizacji; pierwsze z nich przekazane mają być do eksploatacji w pierwszej połowie lat 20. Oczywiście konstrukcja ABWR będzie musiała także zostać zatwierdzona przez dozór jądrowy przed rzeczywistym zastosowaniem; zgodnie z oświadczeniem inwestora stosowne działania zostaną podjęte "niezwłocznie", choć oczywiście uzyskanie GDA zajmie sporo czasu. Z drugiej jednak strony ABWR to jedyny z rozważanych dla nowych brytyjskich elektrowni typ reaktora, który jest już eksploatowany – cztery takie urządzenia zainstalowane są w japońskich elektrowniach jądrowych w blokach Kashiwazaki-Kariwa 6 i 7, Hamaoka-5 oraz Shika-2.

 

Istniejące elektrownie Oldbury oraz Wylfa posiadają po dwa bloki energetyczne z brytyjskiej konstrukcji reaktorami I generacji chłodzonymi dwutlenkiem węgla (GCR, znane także jako Magnox) uruchomione na przełomie lat 60. i 70. XX w. Trzy z nich (Oldbury-A1, Oldbury-A2 oraz Wylfa-2) zostały niedawno wyłączone, blok Wylfa-1 pozostaje jeszcze w eksploatacji, a jego wyłączenie planowane jest na rok 2014.

 

Poza planami budowy nowych bloków spółka EDF Energy – operator 15 spośród 16 pracujących w Wlk. Brytanii bloków jądrowych (wszystkich poza Wylfa-1) – ogłosiła chęć przedłużenia eksploatacji dwóch bloków w elektrowni Hinkley Point B oraz dwóch w Hunterston B do roku 2023. Dotychczasowe plany mówiły o wyłączeniu tych jednostek w roku 2016 – miały być to pierwsze 4 z 15 bloków jądrowych tego operatora przeznaczone do trwałego odstawienia. Wszystko wskazuje zatem na utrzymanie znacznej roli energetyki jądrowej w brytyjskim bilansie energetycznym. Obecnie bloki jądrowe wytwarzają ok. 18 procent zużywanej w tym kraju energii elektrycznej.

(Nuclear) Power is Back!

W dniu dzisiejszym brytyjski organ nadzoru jądrowego – Office for Nuclear Regulation (ONR) – wydał po raz pierwszy od 25 lat nową licencję zezwalającą na lokalizację nowego jądrowego bloku energetycznego na terenie Zjednoczonego Królestwa.

 

Licencja dotyczy nowej inwestycji określanej jako Hinkley Point C zlokalizowanej w hrabstwie Somerset w południowo-wschodniej Anglii. Inwestor, którym jest zależna od francuskiego koncernu EDF spółka NNB Generation Company (NNB GenCo), planuje zbudować tam dwa jądrowe bloki energetyczne z reaktorami wodnymi ciśnieniowymi typu EPR konstrukcji francuskiej firmy AREVA. Będzie to już trzecia generacja instalacji jądrowych w tej lokalizacji. Najwcześniej powstała elektrownia Hinkley Point A z dwoma reaktorami gazowymi konstrukcji brytyjskiej (tzw. Magnox). Instalacja ta pracowała w latach 1965-2000. Później w pobliżu wzniesiono elektrownię Hinkley Point B, w której zainstalowano dwa nowocześniejsze reaktory AGR, również brytyjskiej konstrukcji. Oba bloki tej elektrowni ukończono w roku 1976; pozostają one w eksploatacji do dziś, a ich właścicielem jest spółka British Energy, dziś równiez zależna od EDF.

 

Decyzja wydana dziś przez ONR jest bardzo ważnym (i chyba najtrudniejszym formalnie) etapem na drodze do rozpoczęcia budowy nowej instalacji, jednak nie jest ona jeszcze jednoznaczna z pozwoleniem na rozpoczęcie prac. Zgodnie z informacjami podanymi przez organ dozoru inwestor musi najpierw spełnić szczególne warunki określone w wydanej licencji. Ponadto jak informuje serwis BBC News inwestor oczekuje jeszcze na ostateczną decyzję środowiskową, którą wydać ma brytyjska Environment Agency. Według serwisu informacyjnego obie zgody są jednak oczekiwane jeszcze w tym roku.

 

Wydana dziś licencja jest pierwszą tego rodzaju od 1987 roku. Co ciekawe nie jest to pierwsze podejście do budowy instalacji Hinkley Point C. Poprzedni projekt, po otrzymaniu wstępnej pozytywnej decyzji o warunkach zabudowy, został zarzucony w I połowie lat 90. z uwagi na przewidywaną niską opłacalność. Z kolei współczesny inwestor NNB GenCo planuje również budowę drugiej podobnej instalacji w Wlk. Brytanii – elektrowni Sizewell C.

 

Komunikat ONR dostępny jest tutaj.

Informacja o licencji dla Hinkley Point C wraz ze szczegółową oceną projektu – tutaj.

Szczegółowe informacje na temat procesu zatwierdzania budowy instalacji jądrowej w Wlk. Brytanii dostępne są w tym dokumencie.

Informacje BBC News na temat inwestycji można przeczytać pod tym linkiem, natomiast strona internetowa projektu prowadzona przez inwestora znajduje się tutaj.