Sun & Wind Bio & Hydro Nuclear Fossile fuel

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Sun & Wind Bio & Hydro Nuclear Fossile fuel"

Else Olafsen
8 år siden
Visninger:

1 Sun & Wind Bio & Hydro Nuclear Fossile fuel

2 Svein Nøvik Senior Research Scientist / Reactor and fuel physicist Criticality Officer

3 Kjernekraft i dag og potensialet for kommende generasjoner Halden reaktoren Fisjon Teknologien i dagens kjernekraft Kjernekraft i dagens energiforsyning Resurser, miljø og sikkerhet (risiko) Kjernekraft i framtiden / Thorium.

dagens kjernekraft Kjernekraft i dagens energiforsyning

4 Kjernekraft i dag og potensialet for kommende generasjoner Halden reaktoren Fisjon Teknologien i dagens kjernekraft Kjernekraft i dagens energiforsyning Resurser, miljø og sikkerhet (risiko) Kjernekraft i framtiden / Thorium.

Haldenreaktoren - HBWR Outlet Coolant Thermocouples Fuel centre line Thermocouple (TF) Double He- 3 Coil Fu Neutron el Detector (V-type) Diameter ro Gauge d

5 Haldenreaktoren - HBWR Outlet Coolant Thermocouples Fuel centre line Thermocouple (TF) Double He- 3 Coil Fu Neutron el Detector (V-type) Diameter ro Gauge d Differential Transformer (LVDT) (here used as Cladding Extensometer) Shroud (Ø 73/71mm) Inlet Coolant Thermocouples Inlet Turbine Flowmeter Calibration Valve

ro Gauge d Differential Transformer (LVDT) (here used as Cladding

6 Institutt for energiteknikk OECD HALDEN REACTOR PROJECT

7 Kjernekraft i dag og potensialet for kommende generasjoner Halden reaktoren Fisjon Teknologien i dagens kjernekraft Kjernekraft i dagens energiforsyning Resurser, miljø og sikkerhet (risiko) Kjernekraft i framtiden / Thorium.

8 Radioaktivitet Ustabile atomkjerner sender ut ioniserende stråling (slår ut elektroner der de treffer) Tre typer: Alfa-stråling (α to protoner og to nøytroner) Beta-stråling (β elektroner) Gamma-stråling (γ - elektromagnetisk stråling) Årlig strålingsdose i Norge er ca 4,2 msv (millisievert)

to nøytroner) Beta-stråling (β elektroner) Gamma-stråling (γ -

9 Energi fra fisjon 2 E mc Albert Einstein ( ) Energi kan ikke oppstå eller forsvinne, men den kan bli overført fra en form til en annen. Fisjon ble først oppdaget i 1938 av : Lise Meitner, Otto Hahn og Fritz Strassmann

10 Number of protons Chart of Nuclides About 3000 isotopes Number of neutrons Fissile isotopes (to be used in thermal reactors) U-233 U-235 Pu-239 Svein Nøvik

11 Chicago Pile Desember 1942 Verdens første reaktor drevet med kjedereaksjoner av fisjoner: Reaktoren går kritisk Enrico Fermi ( ) S afety C ontrol R od A xe M an

12 Fremstilling av uran til energiproduksjon Gruvedrift Torbernite UO 2 Autunite Bekblende UF 6 Uranmetall U Anrikning med sentrifuger eller gassdiffusjon

13 Kjernekraft i dag og potensialet for kommende generasjoner Halden reaktoren Fisjon Teknologien i dagens kjernekraft Kjernekraft i dagens energiforsyning Resurser, miljø og sikkerhet (risiko) Kjernekraft i framtiden / Thorium.

14 Reaktorbrensel Naturlig uran Isotop anrikning Uran i reaktorbrensel 0,7% U ,3% U-238 4% U % U-238

15 Kjernekraftverk

Water Reactor (PWR) 266 stk CANDU (Canadian Deuterium

16 Mye brukte reaktortyper KOKVANNSREAKTOR Boiling Water Reactor (BWR) 86 stk TRYKKVANNSREAKTOR Pressurized Water Reactor (PWR) 266 stk CANDU (Canadian Deuterium Uranium) PHWR (Pressurized Heavy Water Reactor) 45 stk

17 Reactor types

Temperature: 50-56 C 240 C 290/330 C Pressure: 1 bar 34 bar 155 bar Moderator/Coolant: D 2 O D 2 O H 2 O Fuel Elements: 19 ~

18 IFEs research reactors vs. commercial power reactor (PWR) Comparison of technical data JEEP II HBWR PWR Thermal Power: 2 MW 20 MW 3000 MW Coolant Temperature: C 240 C 290/330 C Pressure: 1 bar 34 bar 155 bar Moderator/Coolant: D 2 O D 2 O H 2 O Fuel Elements: 19 ~ 110 ( max ~ 300) 160 (bundles) Enrichment (U-235) 3.5 w% max 20 w% 3-4 w% Height of core 90 cm 80 cm 360 cm UO2-amount: 253 kg 500 kg kg Neutron flux: n cm 2 s n cm 2 s-1 ~ n cm 2 s

19 Et kraftverk kan produsere 3000 MWt ~1000 MWe (Halden-reaktoren produserer 20 MW) Video Video

20 Kjernekraft i dag og potensialet for kommende generasjoner Halden reaktoren Fisjon Teknologien i dagens kjernekraft Kjernekraft i dagens energiforsyning Resurser, miljø og sikkerhet (risiko) Kjernekraft i framtiden / Thorium.

21 Energy in The World Electricity Generation by Fuel 1843 Mtoe Total Primary Energy Supply (Olje,gas and coal ~ 81 % ) Total Final Consumption (Olje,gas and coal ~ 78 % ) **Other includes geothermal, solar, wind, heat, etc. ***Other includes geothermal, solar, wind, biofuels and waste, and heat.

22 Energy in The World Total Final Consumption (Olje,gas and coal ~ 78 % )

23 NUCLEAR ELECTRICITY GENERATION REACTORS OPERABLE Reaktorer REACTORS UNDER CONSTRUCTION REACTORS PLANNED REACTORS PROPOSED i drift MWe / under bygging MWe / planlagt URANIU M REQUIRE D 2011 May 2013 May 2013 May 2013 May TWh % e No. MWe net No. gross No. gross No. MWe gross tonnes U El.Norway 125 TWh El.World TWh Svein Nøvik 23

25 Kjernekraft i dag og potensialet for kommende generasjoner Halden reaktoren Fisjon Teknologien i dagens kjernekraft Kjernekraft i dagens energiforsyning Resurser, miljø og sikkerhet (risiko) Kjernekraft i framtiden / Thorium.

Uran Felles rapport fra OECD/NEA og IAEA: Verdens uranforekomster vil dekke brenselsbehovet til kjernekraft med dagens teknologi og forbruk i minst 200 år.

26 Uran Felles rapport fra OECD/NEA og IAEA: Verdens uranforekomster vil dekke brenselsbehovet til kjernekraft med dagens teknologi og forbruk i minst 200 år. Kjente uranforekomster med kostnader under ca 650 kr/kg Ny teknologi kan gi brensel for mange tusen år. Formeringsreaktorer (breeder) som utnytter U-238 og Th-232

Sikkerhetsfaktorer Internt OECD Halden Reactor Project Tekniske Normaldrift Vedlikehold Feilsituasjoner Mennske Prosesstyring Operatørfeil Prosedyrefeil / mangler Kompetanse Kommunikasjon og

27 Sikkerhetsfaktorer Internt OECD Halden Reactor Project Tekniske Normaldrift Vedlikehold Feilsituasjoner Mennske Prosesstyring Operatørfeil Prosedyrefeil / mangler Kompetanse Kommunikasjon og psykososiale forhold Eksternt Natur Jordskjelv. Skred. Tsunami. Vulkanutbrudd. Meteorologiske fenomen. Flom. Meteorer... Menneske Terrorhandlinger. Krig... (Misbruk av fissilt materiale) Samfunn Nasjonalt Politisk: Maktstruktur, stabilitet, økonomi Ansvarsplassering Kompetanse Ressurstilgang Energiavhengighet Internasjonalt Samarbeid, myndighet, kontroll

28 Plassering av kjernekraftverk

Restvarme etter shutdown Tid etter shut-down Resterende effekt % MW Full Power 100 2300

29 Restvarme etter shutdown Tid etter shut-down Resterende effekt % MW Full Power sek 6, time 1, døgn 0, måned 0,2 5 8 måneder 0,1 2,

30 Radiotoxicity

31 Det internasjonalt aksepterte konseptet for sikring av brukt reaktorbrensel - geologisk dypdeponering etter barriereprinsippet - valgte løsninger i Finland og i Sverige Kapslingsrør Brukt reaktorbrensel Deponi for brukt reaktorbrensel 500 m Brenselbrikett av urandioksid Kobberkapsel med innsats av støpejern Krystallinsk grunnfjell Deponeringstunneler Nedre del av dypdeponiet

32 Kull Kraftverk på 1500 MWe : Forbruker ca 8 tonn kull pr minutt Avgir ca 25 tonn CO 2 pr minutt Verden har kullreserver for mer enn 200 år

33 1500 MWe tilsvarer ca 1600 store (3,6 MW) vindmøller En rekke fra Oslo til Trondheim med avstand 330 m (I bildet er det ca 400 møller)

34 KULL 7,5 tonn OLJE 34 fat á 200 liter (5,5 tonn) VED 16 favner (13 tonn) URAN 60 gram

36 Antall dødsfall som følge av helseskader pr TWh for elkraft produksjon i EU EUs ExternE-project / Paul Scherrer Institute, PSI,

37 Antall akutte dødsfall i store ulykker per TWh for de viktigste elkaftkilder. Verdiene gjelder for hele verden i perioden 1969 til EUs ExternE-project / Paul Scherrer Institute, PSI,

38 Kjernekraft i dag og potensialet for kommende generasjoner Halden reaktoren Fisjon Teknologien i dagens kjernekraft Kjernekraft i dagens energiforsyning Resurser, miljø og sikkerhet (risiko) Kjernekraft i framtiden / Thorium.

39 Bruk av kjernekraft i framtiden

40 El-kraft produksjon i 2050

41 Teknologisk utvikling innen kjernekraft

42 1000 year year

43 The closed nuclear fuel cycle

Thorium is fertile material - not fissile as Thorium must be converted to fissile material : Reactor Th-232 + n Th-233 Pa-233 (159 000 y) 22

44 Thorium is fertile material - not fissile as Thorium must be converted to fissile material : Reactor Th n Th-233 Pa-233 ( y) 22 min 27 d In uranium fuel the analog process will occur: Reactor U n U-239 Np-239 ( y) 24 mi 2,4 d Svein Nøvik

45 Reactor fuel U ,30 % Natural URANIUM U-238 not burnable Must be converted to Pu239 U-238+n U-239 U-235 0,70 % Existing reactors 23.4 m Np β 2.4 d Pu β Gen IV reaktorer and reprocessing of fuel Th-232+n Th m Pa β 27 d U β Natural THORIUM Th % Th-232 not burnable Must be converted to U-233 Svein Nøvik

46 Breeder (Norsk: Formerings-reaktor) U ,30 % Natural URANIUM U-238+n U-239 U-235 0,70 % Existing reactors 23.4 m Np β 2.4 d Pu β Gen IV reaktorer and reprocessing of fuel Th-232+n Th m Pa β 27 d U β Natural THORIUM Th % Existing reactors Svein Nøvik

47 Thorium Ny teknologi kan gi reaktorbrensel i uoverskuelig tid

49 Hvordan utnytte thorium. En mulighet er saltsmeltereaktor. 7.4 MWth Molten-Salt Reactor Experiment ( )

50 Hvordan utnytte thorium. En mulighet er saltsmeltereaktor. 7.4 MWth Molten-Salt Reactor Experiment ( )

51 Kunnskap og informasjon om kjernekraft Informasjon Informasjonsformidlere har ofte for lite kunnskap. Informasjonsformidlere har ofte forutinntatte holdninger. Kronisk motstand fra miljøorganisasjoner. Informasjon blir ofte gitt med en hensikt om å skape et negativt inntrykk («skremselspropaganda» i media). Utfordringer med å formidle kunnskap Krever mye kunnskap for å ha god forståelse. Kjernekraft blir assosiert med atomvåpen og krig. Vanskelig å formidle sannsynlighet og konsekvens ved uhell. Radioaktivitet er ukjent og en usynlig fare. Tidsperspektiv på lagring av brukt brensel

52 SLUTT

Like dokumenter

Institutt for energiteknikk

Institutt for energiteknikk IFE Halden ~ 220 ansatte IFE Kjeller ~ 340 ansatte Nukleær sikkerhet og pålitelighet (NUSP) Menneske Teknologi Organisasjon (MTO) Energi- og Miljøteknologi (EM) (Vind,sol,hydrogen,...)