Strategie rozvoje jaderné energetiky směrem k udržitelnosti a

Strategie rozvoje jaderné energetiky
směrem k udržitelnosti a participace
Ústavu jaderného výzkumu na vývoji
vyspělých technologií
Ivo Váša
Ústav jaderného výzkumu Řež a.s.
The basic energy facts
Energy self sufficiency is impossible to achieve
The Union’s growing dependence on external sources of supply
Europe-30: total energy
(reference scenario in mtoe)
2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
1990
EU 30: external dependence per energy product
consumption
net imports
production
2000
2010
2020
2030
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Solid fuels
1990
Oil
2000
Impact on the European Union
Natural gas
2010
Total
2020
GIF R&D Organisation
Policy Group
Chair
Experts Group
Secretariat
Chair*
System Steering
Committees (MSR-NRI)
Policy
Director+
Secretary
Technical
Director*
Co-Chairs
Crosscutting
Evaluation
Methodology Groups
and Management
Board
Co-Chairs
* Technical Director is Chair
of the Experts Group
Technical Secretariat
Project Management
Boards
(specific or common
projects)
NEA, Paris
Reports to
Provides Secretariat for
Communicates closely with
Sustainable Nuclear Energy
Technology Platform
Sept
07
Jan 09
Průmyslové iniciativy EU
European Wind Initiative: velké turbiny, validace a demonstrace (přímořské i
vnitrozemské systémy)
Solar Europe Initiative: Demonstrace velkých systémů.
Bio-energy Europe Initiative: zaměření na „novou generaci“ biopaliv vč. celkové
„bio-strategie“.
European CO2 capture, transport and storage initiative: zaměření na komplexní
řešení vč. účinnosti, bezpečnosti a akceptovatelnosti veřejností, vývoj pro
průmyslová měřítka.
European electricity grid initiative: Vývoj „smart grid“, vč. skladování energie,
výzkum pro vytvoření Evropského centra pro sítě (resp pro přenos energií) a
jejich řízení.
Sustainable nuclear fission initiative: Vývoj reaktorových technologií Generace IV.
EII « Sustainable Fission »
2008
SFR
2012
2020
Reference (proven)
technology
SFR Prototype (>500MWe)
2-4 G€
LFR
ETPP European
Technology Pilot Plant
(LFR)
Alternative technology
600-800 M€
ALLEGRO experimental
reactor (GFR)
GFR
Supporting infrastructures, research facilities
loops, testing and qualification benches,
Irradiation facilities incl. fast spectrum facility (Myrrha)
AND fuel manufacturing facilities
600 M€
• Test bed of GFR technologies
• Fuel qualification and Minor Actinides
transmutation
• Flexible fast spectrum material testing
reactor
• Test of coupling components and high
temperature heat applications
750 M€ - 1 G€
R&D (15 years) 1,5 - 3 G€
600 + (250-450)
M€
Total 6 – 10 G€
SET Plan
Launch of
Steering Group
EII
EC Com “Sustainable
3rd GB
Funding Nuclear” ?
SNE-TP
SET
nd
st
2 TF Plan
1 TF
meetin
meetin
g
g
2008
2009
2010
Study on financial
& legal aspects
TH loops, hot labs, severe
Accident facilities,
Irradiation facilities
Meeting in Rez 29/01/09
CEA, NRI, FZK, FZD, IRSN,
PSI, SCK, AEKI, ENEA
Decision on
prototype
2011
2012
Formal set up of EII management team
(industry, research, financial & legal experts, EC)
Consortium SFR
Prototype ASTRID
Preliminary design phase &
Technical options
Network of supporting research
Infrastructures (7th FP Euratom)
Consortium LFR or
GFR Demonstrator
Research infrastructure
Construction/operation
French R&D programme (AREVA, CEA, EDF)
R&D SFR
Other national R&D programmes, EC/JRC
7th FP Euratom Project ESFR
National R&D programmes (Italy, …)
7th FP Euratom Project LFR Project LEAD
National R&D programmes (France, Switzerland, …, EC/JRC
7th FP Euratom Project GFR Project GoFASTR
National R&D programmes (France, Switzerland, …), EC/JRC
7th FP Euratom Project ACSEPT Project, 6th FP EUROTRANS, …
R&D LFR
R&D GFR
R&D Fuel Cycle
EURATOM
Rozpočet 2007-11(mil.€)
• Jaderná fůze:
1947
• Jaderné štěpení a radiační ochrana: 287
• JRC-jaderná oblast:
517
• Celkem
2751
ADRIANA
(1 mil €, 18 m)
ADvanced Reactor Initiative And Network
Arrangement
Koordinace: ÚJV Řež a.s.
Zaměření projektu EU - ADRIANA
• Rychlé reaktory chlazené sodíkem (SFR)
• Rychlé reaktory chlazené olovem (LFR)
• Rychlé reaktory chlazené plynem(He) a
navazující H technologie
• Instrumentace, diagnostika a experimentální
zařízení
• Ozařovací zařízení a horké komory
• Reaktory nulového výkonu
• „Road map“ výzkumné infrastruktury
Účastníci projektu
Ústav jaderného výzkumu Řež a.s.
Experimentální zařízení CO2
Účast UJV Řež na vývoji reaktorů G IV
•
•
•
•
•
SFR (Sodium Fast Reactor)
VHTR (Very High Temperature Reactor)
SCWR (Super Critical Water Reactor)
MSR (Molten Salt Reactor)
Tato orientace vychází z těchto souvislostí
– Zkušenosti z minulosti (Spolupráce se SSSR)
– Zkušenosti z vývoje a výstavby plynem chlazených
reaktorů a tlakovodních reaktorů (A1, VVER - PWR)
– Vývoj fluoridových technologií pro přepracování
vyhořelého paliva
Parametry zařízení pro účast na
vývoji Reaktorů G IV
Zařízení
Výstupní
tepl. [C]
Tlak
[MPa]
Průtok
[kg/h]
Průměr test.
kanálu [mm]
Neutron. tok
[n/m2s]
SCWR
600
25
200
24
1,5x1018
VHTR
900
7
72
30
1,5x1018
Palivová kazeta MSR v reaktoru LR-0
v ÚJV Řež
Experimentální vložná zóna MSR-SR-0
v reaktoru LR-0
Fluoridové soli U
Palivové kazety VVER
Grafit
236 mm
Vývoj fluoridových technologií
Experimentalní systém FERDA v ÚJV
FUEL
F2 N2
H
UF6
R
C2
K5
K1 K2 K3
C1
K4
R – flame fluorination reactor,
K1, K2, K3, K4 and K5 – condensers,
C1 – trap sorption column [ NaF ],
C2 – rectification column, H – catch tank
Palivová kazeta MSR
ČVUT--FJFI
ČVUT
– VR 1 Rea
Reakktor
Nová experimentální hala v ÚJV
Experimentální modul pro superkritické
parametry vody
Financování
Celkové investiční náklady:
5,5 mil. €
Příspěvek ÚJV ŘEŽ:
1,5 mil. €
Souvislost s projekty EU FP-6
• HPLWR - High Performance Light Water
Reactor, FZK, Germany, STREP
• NURESIM - European Platform for
Nuclear Reactor Simulation, CEA,
France, IP
• RAPHAEL - Reactor for Process Heat,
Hydrogen and Electricity Generation,
EdF, France, IP
• SNFTP – Sustainable Nuclear Fission
Technology Platform, CEA, France, CA
Účast ÚJV v Integrovaném projektu
FP 6 - V/HTR-IP
Subproject
Vedoucí
organizace
Účast ÚJV Řež
Workpackage
Activity
Scope
(man-month)
Safety
Tractebel,
Belgium
WP1:
Codes for system
transient analysis
Codes validation
10
Reactor
Physics
NRG,
the Netherlands
WP2, 4:
Codes validation
Validation of V/HTR
reactor physics
codes
13
Materials
NNC,
United Kingdom
WP1, 4:
Reactor materials
Research and
testing of steel and
graphite materials
8
Strukturální fondy EU - 2
• Záměr:
Navázat na 1. fázi strukturálních fondů a vybudovat
experimentální zařízení pro potřeby výzkumu v
Evropském prostoru pro návazný výzkum udržitelné
energetiky EU : Jaderné (G III+ a GIV) i klasické (clean
coal)
Struktura projektu
• Regionální projekt
Experimentální smyčky
– Řež a Plzeň
Strukturální a systémová diagnostika
– Řež a Plzeň
Jaderný palivový cyklus
– Řež
Limitní stavy materiálů a materiálový výzkum
– Plzeň
Spolupracující organizace
• Univerzity
– ČVUT Praha
– ZČU Plzeň
• Výzkumné a průmyslové organizace
– AEA Technology and Sumitomo Corporation, AREVA, CEA, ČEZ a.s.,
ČEZ Energoservis s.r.o., Česká geologická služba, Envinet a.s., ČKD
PRAHA DIZ a.s., EURATOM, JRC Institute for Transuranium Elements,
MAAE, MOSTRO a.s., NIREX, SE a.s. (ENEL), SIGMA GROUP a.s.,
ŠKODA JS a.s., ŠKODA POWER a.s., ŠKODA Praha a.s., ŠKODA
TRANSPORTATION a.s., SÚJB, SÚRAO, TVEL, United Energy, VGB,
ZAT a.s., ., …
Časový harmonogram
• Now
- pre-feasibility study
• May 2009
- call for project applications
• Sept. 2009
- termination of application form (including all
appendices etc.)
• 2009 - 2010 - negotiation with grant provider, possible revisions,
preparation for approving process in EC
• 2010
- expecting of decision of EC
- start-up grant
• 2010 – 2014 - realization
FCZ – H2 BUS
Autobus s palivovými články
Český energeticko – ekologický projekt
roku
Záměr:
Uvedení vodíkových technologií v ČR
– Návrh, realizace a provoz transportního systému
založeného na vodíku jako nosiči energie
• Provoz autobusu s palivovými články
• Výstavba a provoz první vodíkové čerpací stanice v
ČR
• Získávání a úprava vodíku jako vedlejšího produktu
z chemických výrob
Projekty
•
•
•
Vodíkové technologie pro palivové články, dopravu
energetické využití
Vývoj technologií na čištění vodíku ze Spolany Neratovice,
možnosti jeho využití pro vozidla s palivovými články
Nové jaderné energetické technologie a jejich využití pro
výrobu vodíku
Projekty
Strukturální fondy EU
MD ČR (Operační program Infrastruktura):
1. Vývoj a výzkum v oblasti vodíkových technologií pro dopravu v ČR vývoj a projektové zpracování autobusu a čerpací stanice, bezpečnostní a
legislativní problematika
2. Realizace a provoz vodíkového autobusu s palivovými články
Kompletace, ověření a provoz autobusu a vodíkové čerpací
stanice
Partneři
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Spolana Neratovice a.s. – Výroba vodíku a jeho čištění
Škoda Electric s.r.o. – Trakční systém, řízení a kompletace
Linde Gas – Vývoj a výstavba vodíkové čerpací stanice
VŠCHT Praha – Vývoj technologie čištění vodíku
Proton Motor – Vývoj a výroba palivového článku
Nerabus – provoz autobusu (MHD Neratovice)
Neratovice – město
Středočeský kraj – oddělení dopravy
JRC Petten – konzultace a podpora v oblasti skladování H2
IFE Halden – MMI, diagnostika
Autobus – technická data
• 12m IRISBUS (Karosa)
• 100kW Palivový článek
• Rekuperace energie: NiCD
akumulátory a superkapacitory
pro pokrytí odběrových špiček
• 8 tlakových lahví na střeše vozu (1600 l při 35MPa = 41kg H2)
• Dojezd 200 - 300km
Vodíková čerpací stanice
• Kompresní stanice
- Rozměry – 5 x 2,6 x 2,9 m
- Typ uskladnění – stlačený vodík ve
avysokotlakých nádobách (300 bar)
- Objem nádrží 8x600 l
- Maximální plnicí tlak - 450 bar
• Čerpací stojan
- Rozměry - 1,6 x 0,7 x 3,1 m
- Plnicí kapacita 1 – 3 kgH2/min
Další aktivity ÚJV v oblasti vodíkových
technologií
Projekt ZEMSHIP: součást ambiciózního projektu HafenCity
(Hamburg), jehož cílem je vybudovat komplexní energetický systém v
městské části Hamburku založeném na využívání vodíku.
ZEMSHIP (Zero Emmision
Ship) - cílem projektu je vývoj,
výroba a provoz lodí s
palivovým článkem. Možné
rozšíření na Prahu a Bratislavu
ÚJV: zpracování dat, MMI
Situace v EU
Založením EU platformy pro vodík a palivové články se
významně zkoordinovaly aktivity v oblasti
Vodíková platforma ČR
Poslání Platformy: podpora vývoje vodíkových technologií a
zavádění vodíkového hospodářství v České republice.
Nejvýznamnější činnosti platformy:
1.
Koordinace aktivit subjektů vodíkového hospodářství mezi sebou a v
návaznosti na programy a finanční zdroje domácí i zahraniční.
2.
Definice, podpora a prosazování společných zájmů svých členů s cílem
vytváření vhodného prostředí pro rozvoj vodíkového hospodářství.
3.
Zapojení do činnosti EU Platformy, partner pro obdobné instituce
v zahraničí.
4.
Poskytování expertíz pro orgány a agentury státní správy a samosprávy
v oblastech souvisejících s rozvojem vodíkového průmyslu.
Nejvýznamnější projekty EU v oblasti vodíkového
hospodářství
Cíl projektu: Cestovní mapa
pro uvedení H2 do EU
energetického systému do roku
2030 a výhled do 2050
Největší světový projekt
27 vodíkových autobusů v 9ti městech (Londýn,
Madrid…Praha). Kompletní řetězec výroby a
využití vodíku
Uvedení vodíku mezi veřejnost: 150
elektrických vozítek s FC (skůtry, minivozy,
minibusy, trojkolky…)
Vodíková dálnice v EU
Iniciativa Linde Gas
1800km dálnic spojujících
v první fázi
nejvýznamnější německá
města; v druhé fázi je
zahrnuta mj. i Praha
Infrastruktura:
vybudování vodíkových
stojanů v rámci stávajících
čerpacích stanic