Kjernekraft og klima får kjernekraften en renessanse?

Transkript

1 NTVA Trondheim KBe Kjernekraft og klima får kjernekraften en renessanse? Kjell Bendiksen, Institutt for energiteknikk Olkiluoto

2 NTVA Trondheim KBe Institutt for energiteknikk (IFE) Bredt energiteknologisk FoUmiljø Olje & gass, nye energisystemer, nukleær teknologi og kjernekraftsikkerhet Omsetning: 500 mill.kr 520 fast ansatte (Kjeller og Halden) Fokus på teknologi spin-offs Kontraktforskning Internasjonalt rettet (40% av inntektene fra utlandet) JEEP II reactor at Kjeller JEEP TheII Halden Reactor reactor Kjeller

3 STYRET Stig Bergseth (formann) ADM. DIREKTØR Kjell H. Bendiksen VISEADM. DIREKTØR Arne Råheim HALDENPROSJEKTET Wolfgang Wiesenack Nukleærteknologi Eva S. Dugstad Nukleær sikkerhet og pålitelighet Wolfgang Wiesenack Sikkerhet Menneske Teknologi Organisasjon Fridtjov Øvre Energi-, Miljøteknologi og Fysikk Arne Råheim Petroleumsteknologi Liv Lunde NTVA Trondheim KBe

4 NTVA Trondheim KBe Kjernekraft og klima Globale energi- og klimarealiteter

5 toe Globalt energiforbruk Kjernekraft Fornybar Fossil MtCO Kilde: IEA WEO 2002, BP, WEC NTVA Trondheim KBe

6 Veksten i globalt energiforbruk 6000 Mtoe OECD Non-OECD Kilde: IEA WEO 2002 NTVA Trondheim KBe

7 NTVA Trondheim KBe Verdens elektrisitetsproduksjon etter energikilde TWh Kull Olje Nye fornybare Kjernekraft Vannkraft Gasskraft Kilde: IEA WEO

8 NTVA Trondheim KBe OECD Fornybar elektrisitetsproduksjon % 2% 1%0% 13% 3% % 1% 87% TWh TWh Hydro Bioenergi Geotermisk Vind Sol, annet Kilde: IEA WEO 2002

9 Globale energi-klimapolitiske realiteter Tre hovedutfordringer som ikke er tilfredsstillende adressert i Kyoto-protokollen: 1 Den enorme kortsiktige veksten i energibehovet i U-landene 2 Nødvendigheten av å utvikle og utplassere nye lavutslipps teknologier i meget stor skala 3 Klimautfordringene etter Kyoto; Nødvendigheten av å stabilisere CO 2 -konsentrasjonen i atmosfæren på et akseptabelt nivå hvis FNs klimapanel er i nærheten av sannheten i sine langtids scenarier NTVA Trondheim KBe

10 Kjernekraften mot en renessanse? Historisk bakgrunn Hovedproblemer Ressursgrunnlag Komparative klima- og miljøfordeler (?) Drivkrefter Nye teknologier Mot en renessanse? NTVA Trondheim KBe

11 NTVA Trondheim KBe

12 JEEP 1 reaktoren går kritisk (Juli 1951) NTVA Trondheim

13 Kjernekraften - får den en renessanse? Kjernekraftens hovedproblemer Sikkerhet risiko for større ulykker Deponering av høyaktivt avfall Fysisk sikring mot terrorisme Safeguards Økonomi Kapitalkostnader Lisensieringsprosessen Public acceptance NTVA Trondheim KBe

14 Kjernekraften - får den en renessanse? Kjernekraftsikkerhet Større ulykker IAEAs INES skala (0-7) Windscale (1957) Three Mile Island (1979: 5) Tsjernobyl (1986: 7) Tokai Mura (1999: 4) Militære og andre mindre kjente (Kyshtym, Ural 1959: 6) Sikkerhetsforbedringstiltak Ny teknologi Sikkerhetsforskning (Halden-prosjektet) Betydelig driftserfaring (30-40 år) Dagens kraftverk relativt gamle design Dagens teknologi er ikke idiotsikker NTVA Trondheim KBe

15 Internasjonal kjernekraftsikkerhet Halden-prosjektet Internasjonal sikkerhetsforskning i regi av OECD/NEA Forskningsområder Brensel- og materialteknologi MTO-sikkerhet Vel 100 deltakende bedrifter og organisasjoner fra 18 land Treårige programperioder Budsjett på ca. 320 mill.kr. over 3 år; 70% finansiert internasjonalt NTVA Trondheim KBe

16 Avfallsproblemet Lav og mellomaktivt (LM) avfall Deponeres i dag relativt uproblematisk LM avfall utgjør nesten alt (i volum) radioaktivt avfall Høyaktivt (HA) avfall Testanlegg for HA avfall er i drift i mange land Metodene utviklet og sikkerhetsmessig akseptable Deponier for høyaktivt avfall (brukt brensel) er fortsatt ikke i drift, men vedtatt i enkelte land (USA, Finland) Vil bli satt i drift i løpet av år (USA, Finland, Frankrike) Public acceptance et betydelig problem i de fleste land NTVA Trondheim KBe

17 NTVA Trondheim KBe Radiotoxicity of deposited fuel scenarios Relative radiotoxicity Spent fuel (Pu + MA + FP) Natural uranium ore FP MA + FP Source: OECD/ NEA Time (years)

18 NTVA Trondheim KBe Verdens uranressurser Betydelig ressursgrunnlag: Ca 14.4 MT Påviste ressurser Anslåtte tilleggsressurser Spekulative ressurser Forbruk: Ca MT/år 3.2 MT 3,7 MT (herav 2,3MT usikre) 7.5 MT Dagens marked dominert av sekundære ressurser Våpen-uran og plutonium Har gitt prisfall og lave investeringer i ny lete- og produksjonskapasitet Ressursene har ingen alternativ anvendelse

19 NTVA Trondheim KBe Verdens uranressurser Påviste konvensjonelle ressurser for ca 200 år Ukonvensjonelle ressurser Sjøvann ~ 4000 MT Fosfater ~ 22 MT Hurtige breeder-reaktorer kan redusere brenselsbehovet og energiutbyttet med en faktor 50 Konklusjon: Ressurstilgangen er ikke et reelt problem på flere hundre år

20 Kjernekraften - får den en renessanse? Drivkrefter Komparative klima- og miljøfordeler Komparative klimagassutslipp for de viktigste kraftgenereringsformer Betydelig bedre sikkerhet de senere år Meget små (~null) utslipp ved normal drift Bedre økonomi Forsyningssikkerhet Ny teknologi NTVA Trondheim KBe

21 NTVA Trondheim KBe 400 Klimagassutslipp fra elektrisitetsproduksjon (gco 2 ekvivalenter/kwh) Kilde: OECD NEA 0 Lignite Coal Oil Gas Solar pv Hydro Biomass Wind Nuclear

22 Kjernekraften - får den en renessanse? Drivkrefter Bedre økonomi Økt energieffektivitet Bedre driftspålitelighet (tilgjengelighet) Lengre levetid (spesielt i USA) Lavere produksjonskostnader PK i fremtiden dominert av materialbruk pr. kwh (Prof. P. Peterson, UCB) Spesielt stål- og betongforbruk: Vindkraft: 460t/kWh 860t/kWh (2000) Kjernekraft: 40t/kWh 190t/kWh (2000) Gasskraft: 3.3t/kWh 3m3/kWh (2000) Lavere brenselskostnader - prissensitivitet Forsyningssikkerhet NTVA Trondheim KBe

23 NTVA Trondheim KBe Midlere global tilgjengelighetsfaktor for kjernekraftverk (%) Kilde : IAEA

24 NTVA Trondheim KBe Elektrisitetspris-sensitivitet for endringer i brenselsprisen + 75 % + 5 % Gasspris x 2 Uranpris x 2 Gasskraft Kjernekraft Kilde: NEA

25 Kjernekraft Nye teknologier Dagens kraftverk relativt gamle design Fra tallet Kjernekraftverkene utvilsomt sikrere de senere år Nye 3. Generasjons reaktorer Nye design; Europeisk PWR, US ABWR (1350 MWe) i markedet de neste 20 år På markedet (Olkiluoto 3) Generation IV Fusjonsenergi NTVA Trondheim KBe IOR

26 Kjernekraft Nye teknologier Generation 3(+) Helt nye enklere og sikrere modulære design Datadesign Samlebåndsprinsipp - mer lik bygging av cruiseskip Logistikk og råvarer, ikke avansert elektronikk og high-tec bestemmer kostnadene Byggetid ABWR nede i 52 mnd (Taiwan, Japan) Avanserte materialer gir høyere T, C p, resirkulasjon av aktinider Hydrogenproduksjon ved direkte (høyt) termokjemiske reaksjoner På markedet om 5-10 år NTVA Trondheim KBe

27 NTVA Trondheim KBe Finlands 5. kjernekraftverk Type EPWR Leverandør Framatome Turbinleverandør Siemens Termisk output 4300MW Netto el-effekt 1600MW Driftstrykk 154 bar Damptemperatur 290C Brensel 128t UO 2 El virkningsgrad 37% Olkiluoto 3 Kilde: TVO

28 jernekraft Nye teknologier Generation IV (GIF) Initiativ fra President Clinton Internasjonalt samarbeidsprosjekt Omfatter 10 land + EURATOM Road-map utarbeidet i 2002: 6 ulike design videreutvikles Idiotsikker konstruksjon Lukket brenselsyklus (20 års drift uten å skifte brensel) På markedet om år NTVA Trondheim KBe

29 NTVA Trondheim KBe VHTR Very High Temperature Reactor Thermal spectrum, oncethrough uranium cycle Prismatic block/ pebble bed fuels Highly economic (efficiency > 50%) Hydrogen production & other process-heat applications Very high temperatures: Above 1000 C

30 NTVA Trondheim KBe GIF Fast Reactors as Fast Reactor 850 C / high P New fuel, materials Core design Helium turbine Sodium Fast Reactor 550 C / low Pressure Lead Fast Reactor 550/800 C / low P. Fuels and materials Lead or lead alloys handling

31 NTVA Trondheim KBe FUSJON Potensielle fordeler Nærmest ubegrenset tilgang på brensel (D2 fra havet; D2 for millioner; Li for tusener av år) 10g D2 (fra 500l sjøvann) og 15g T (breedet fra 30g Li) vil dekke livsenergibehovet for en typisk OECD-pers Klimatisk sunn, lave utslipp og avfallsmengder, inherent sikker Teknologiske utfordringer To typer: Tokamak og Laser design Internasjonale samarbeidsprosjekter: JET (EU), ITER (Globalt) Hovedproblemer Lang tidshorisont; Demoanlegg først om 30 år? Netto energi-output bare demonstrert over sekunder (JET) Økonomisk realistisk overhodet - når?

32 Kjernekraften mot en renessanse? NTVA Trondheim KBe Drivkrefter Alvoret i klimasituasjonen og utviklingen Ingen enkle løsninger: WEC: Keep all options open Konkurransedyktighet vs frykt Den teknologiske utvikling vil føre til Nye (nano-)materialer og design som vil gi Mer robust brensel, lavere utslipp, sikrere avfallsdeponering At sikkerhets- og avfallsproblemene blir løst (teknologisk sett) Endret holdning til kjernekraft i markedet? Vil kjernekraften bli avdemonisert?

33 jernekraften mot en renessanse? Endret holdning til kjernekraften i markedet? Betydelig vekst i Asia Japan, Syd-Korea, Taiwan, Kina, og Ambisiøse planer i India Status: Lav andel på ca 3% kjernekraft av elproduksjonen Planlagt vekst på en faktor 10 de neste par tiår og Basert på hurtige Thorium-breedere; en ny faktor 10 til ca MW (30%) innen 2050 Endringer i USAs policy mht. kjernekraft Forlengede driftslisenser for eksisterende anlegg (10-20 år) Kortere lisensieringstid for nye kraftverk Ny Energilov (Sen. Pete Domenici; Subsidier for nye typer kjernekraftverk som for eksisterende vindkraft (1,8c/kWh)) The Finnish case NTVA Trondheim KBe

34 Kjernekraften mot en renessanse? Er det en holdningsendring til kjernekraften? Enkelte fremtredende forskere og miljøforkjempere har endret oppfatning de siste årene Prof. James Lovelock (UK; Independent 24. Mai 2004) Nobelprisvinner Burton Richter (USA) Generalsekretær i OECD Donald Johnston (Nov. 2004) Lederne for USAs 6 største National Labs (Åpent brev til Bush, 2004) Vil kjernekraften bli avdemonisert? Hovedforutsetninger At sikkerhets- og avfallsproblemene blir løst (ikke bare teknologisk sett) At strålevernmyndighetene opptrer faglig korrekt At kjernekraften vurderes mer nøkternt og komparativt mot andre energikilder, spesielt mht. klimakonsekvensene NTVA Trondheim KBe

35 NTVA Trondheim KBe Konklusjoner Får kjernekraften en renessanse? Drivkrefter: Alvoret i klimasituasjonen Krav om betydelige utslippsreduksjoner Ingen enkle løsninger: WEC: Keep all options open Kan vanskelig utelukke kjernekraft på rasjonelt grunnlag Nye teknologiske design; Generation IV Men avhenger av at folk flest får tillit til at sikkerheten er god nok og aksepterer bruk av kjernekraft som ett alternativ til økte klimagassutslipp