A hazai energiaellátás és Paks biztonsága

Átírás

1 Paks és a nukleáris biztonság kérdései A hazai energiaellátás és Paks biztonsága NKE Katasztrófavédelmi Intézet, Iparbiztonsági Tanszék

2 Tartalom Magyarország energiaellátásával kapcsolatos viták, kérdések Hazánk energia ellátásának helyzete, biztonságának kérdései A példa Németország? biztonságának kérdései Konklúzió

3 Ajánlás apósomnak Sáray Bertalan emlékének!

4 kapcsolatos kérdések, viták A kérdések és viták egy része sajnos politikai hovatartozás kérdésévé silányult! Kell-e fosszilis alapú villamos energia termelés? Kell-e atomenergia alapú villamos energia termelés? Mekkora hazánk reális megújuló energia potenciálja és ennek gazdaságosan hasznosítható része? -e a teljes energiafogyasztásban és a villamos energia fogyasztásban az atomenergia alternatívokkal, megújulókkal? (Szél Bernadett) Lehet-e, szabad- Van-e Paks II-nek -e a 2 új blokk? Biztonságos-e a jelenlegi 4 blokk és biztonságosabb lesz-e a 2 új blokk? Várhatóátvészelni? Valóban nyilvánossá kellkapcsolatban? A válaszokat csak szigorú elemzéssel lehet és gazdasági adatokon alapuló korrekt (potenciál

5 2-3. Hazánk energia ellátásának helyzete, energiaellátásának biztonsági kérdései

6 Primerenergia-termelés, EU-28, 2012 (az összérték %-ában, a tonnában kifejezett olajegyenérték alapján) - Forrás: Eurostat Környezetünk: Az EU tagja vagyunk! Megújuló: 24,30% Fosszilis: 45,22% Atom: 28,65% Az olaj és gáz esetén nagyon magas!!!! ráta, EU-28, toe tonna olaj ekvivalens energia~42gj

7 Primer megújuló energia-termelés, EU-28, 2012 (az összérték %-ában, a tonnában kifejezett olajegyenérték alapján) - Forrás: Eurostat A biomassza és a víz dominál!!!

8 Összes energiatermelés importfüggése 2013 Magyarország: 52,3%

9 mértékben importból élünk!!!!

10 TPES (összes primerenergia ellátás forrásai Magyarországon (ktoe) Források Földgáz Szén, lignit Atom Megújulók Fosszilis: 76%!!! toe tonna olaj ekvivalens energia~42gj

11 Hazai olaj és gáztermelés (Mtoe) Hazai olaj és gáztermelés (Mboe) Folyamatos csökkenés!!! boe- barrel of oil equivalent hordó olaj ekvivalens energia

12 felhasználás kb/d kilobarrel/nap, 1 barrel=119,24 liter Termelés 1/3-ra csökkent és kb/nap termelésen stabilizálódik évig! Import ~110 kb/nap, importfüggés 83-84%

13

14 Hazai kőolajfogyasztás szektoronként, felhasználás lecsökkent.

15 Közép-Európában Hatásterületek

16 Hazai földgáz termelés és felhasználás mcm million cubic meter millió köbméter Termelés 1/2-re csökkent és 2200 mcm/év termelésen stabilizálódik néhány évig! Import ~8000 mcm/év, importfüggés 77-78%

17 Magyarország földgáz infrastruktúrája

18 Hazai földgáz felhasználás szektoronként, felhasználás.

19 Földgáz import függés Magyarország 2012-ben földgáz felhasználásának 76%-át importálta. Ennek mennyisége 2011-ben 8,7 milliárd köbméter gáz volt ben az importált földgáz 65%-a, 2012-ben 44%-a Oroszországból érkezett, a többi import más országokból, bár ennek zöme is orosz eredetű földgáz volt. Földgáz import források szerint, és 2012

20 Stratégiai földgáz tárolók (Európában a 4.)

21 Stratégiai földgáz tárolók (Európában a 4.) Intervenció-piac zavarok esetén beavatkozás Tárolási kötelezettség- piaci zavarok ellensúlyozására Stratégiai tároló- ellátás biztosítására zavarok esetén

22 Hazánk megújuló energia termelése 2010 és a becsült potenciálok Túlbecsült! ,25PJ megújuló!!!!!!!!!!!!!!!!!!

23 A megújuló energiahordozók felhasználása a évben* 2013-ban összesen 82,8 PJ (biomassza 62,5PJ. geotermia 4,5PJ, szél 2,6PJ)!!!

24 A hazai villamosenergia termelés RENDSZERSZINTŰ KOORDINÁCIÓBAN RÉSZTVEVŐ VILLAMOS ERŐMŰVEK

25

26 GWh/év 2010-ig a termelés nagyjából fedezte a fogyasztást, azóta az olcsó import

27 50,7%!! ban a 42,189TWh felhasználásból 30,311 TWh volt a hazai termelés és 11,877TWh az import! Veszélyes hosszútávú kockázat!

28 NEMZETKÖZI KERESKEDELMI VILLAMOSENERGIA-FORGALOM 2013

29 RENDSZERSZINTŰ KOORDINÁCIÓBAN RÉSZTVEVŐ ERŐMŰVEK 2018-tól kb MW e kapacitás szükséges

30 SZÉLERŐMŰVEK KIHASZNÁLTSÁGA

31 4. A német példa!!???!! Volt igazi áttörés?

32 Még mindig a fosszilis energiahordozók dominálnak!!!!!!! Németország energiamixének összetétele PJ Fosszilis 80,2% Atom 8,1% Megújuló 11,1%

33 Németország villamosenergia termelése ,7 TWh Fosszilis 53,2% Megújulók 25,8% Atom 15,9%

34 Magyarország primerenergia fogyasztása ,7411 MToe

35 Magyarország villamosenergia termelése ,83 TWh Fosszilis 32,66% Megújulók 4,1% Atom 61,04%

36 Atomenergia termelés 2013 Megújuló energia részesedése a 2013 Magyarország:3976,8 ktoe Magyarország: 9,8% Németország: 12,4%

37 Valóban ez a biztonságos megoldás számunkra???

38 Villamos energia termelési költsége (US$/MWh) Discount rate leszámítolási kamatláb

39 költségei Forrás: Nuclear Energy and Renewables: System Effects in Low-carbon Electricity Systems, OECD 2012 NEA No NUCLEAR ENERGY AGENCY ORGANISATION FOR ECONOMIC CO-OPERATION AND DEVELOPMENT

40 5. Az atomenergia szerepe és jövője Miért atomenergia? Koncentrált energiaforrás CO2-mentes termelés Nincs oxigén fogyasztás Versenyképes áramár Stabil alaperőművi áramforrás Jó üzemanyag készletezhetőség Ellátásbiztonsági előnyök blokk(48 ideiglenesen áll) 69 blokk építés alatt Konténment - Generátor Szabályozó rudak Nyomásfokozó Turbina Reaktor tartály Kondenzátor

41 Az atomenergia veszélyes, de biztonságos Az OECD országokban az atomenergiai balesetek áldozatainak száma 2- OECD országok ( ) energiaiparában a halálozások száma frekvencia összefüggés (Burgher et. al. 2004)

42 Az atomenergia veszélyes, de biztonságos 5 halálesetnél több esettel járó komolyabb balesetek között Csernobil: eddig 31 meghalt+4000 potenciális áldozat! (a) The Banqiao and Shimantan dam failures of 1975 in China together caused immediate fatalities and indirect fatalities due to epidemic and starvation (Wayne, 1999). (b) According to WHO Factsheet 303 ( the Chernobyl accident caused 28 immediate fatalities due to radiation (to which 3 immediate fatalities due to the explosion itself must be added) as well as up to potential latent fatalities evacuees latter figure was derived by a WHO Expert Group based on the linear no threshold methodology adopted by the International Commission on Radiological Protection. It corresponds to a 3-4% increase in the number of cancers that would have been likely to happen otherwise in the concerned groups. Source: Wayne, Forrás: Nuclear Energy and Renewables: System Effects in Low-carbon Electricity Systems, OECD 2012 NEA No NUCLEAR ENERGY AGENCY ORGANISATION Készítette: Pátzay FOR György ECONOMIC CO-OPERATION AND DEVELOPMENT

43 Nukleáris hányad az országok villamosenergia termelésében 2010-ben Dr. Pátzay György

44 Típuseloszlása (70 blokk) (2014) (VVER) arány!

45 Az biztonsági alapelve: a tervezés, építés, indítás és üzemelés során sohasem bocsáthat ki a lakosságra káros nagy radioaktív anyagot. Ezt a mélységi védelem filozófiájával biztosítják, a radioaktivitás környezetbe való kikerülését nagyszámú egymás utáni gátakkal akadályozzák meg. Az orosz matrjoska hasonló egymásba ágyazott védelmi gátak akadályozzák a radioaktív anyagok környezetbe jutását. - Alapelvek Veszélyek: Primerköri vízelfolyás Zónaolvadás Hidrogén-, CO-robbanás Radioaktív jód, nemesgáz, cézium kijutás Áramkimaradás Természeti katasztrófa Emberi beavatkozás

46 Atomerőművek biztonsága - Alapelvek Több biztonsági szintet alkalmaznak annak megakadályozására, hogy egyik gát se kerüljön veszélybe olyan rendkívüli esemény, mint berendezés meghibásodás, emberi hiba, vagy természeti jelenség következményeként: 1. Maximális biztonságot terveznek a normális üzemre és maximálsi tűrési képességet rendszer hibák esetére. Természeténél fogva (inherens) konstrukciós elveket alkalmaznak a biztonságos üzemeléshez, elsőrendűen fontos: a minőség, a túlméretezés, az ellenőrizhetőség és vizsgálhatóság biztosítása üzembevétel előtt és üzemelés során. (Például negatív reaktivitás biztosítása, sugárzástűrő anyagok alkalmazása.) 2. Feltételezik, hogy a gondos tervezés, konstrukció és üzemeltetés ellenére események és téves műveletek előfordulhatnak. ezért a biztonsági rendszert úgy alakítják ki, hogy a személyzetet és a lakosságot óvják és ilyen események bekövetkezése során a sérüléseket minimalizálják. Például zóna vészhűtő rendszer (ECCS) alkalmazása primerköri hőhordozó veszteség (LOCA) esetén, vagy feszültségkiesés esetére tartalék dízel generátorok alkalmazása.

47 Atomerőművek biztonsága - Alapelvek 3. További biztonsági rendszereket alkalmaznak, hipotetetikus üzemzavarok és balesetek hatásainak kezelésére, feltételezve, hogy egyes biztonsági védelmi rendszerek a baleset során meghibásodnak. nem látható és nagyon kis események hatását is figyelembe veszik. 4. A TMI baleset után ezt a biztonsági elemzést kigészítették az összes új passzív vagy inherens biztonság kialakításánál a meghibásodások biztonságának, a, a megfutások biztonságának és az elnézések biztonságának a figyelembe vételével. A meghibásodások biztonságánál biztosítani kell, hogy egy fontos komponens hibája esetén a rendszer biztonságos állapotba legyen. A biztosítja az bármilyen veszélyes emberi beavatkozással szemben. A megfutások biztonsága teszi, hogy a rendszer ideig biztonságban marad egy baleset kezdete során, miután biztonságos állapotba térítették vissza. Az elnézések biztonsága azt jelenti, hogy a reaktor elvisel egy vagy hibás emberi beavatkozást baleseti helyzetbe kerülés nélkül.

48 Atomerőművek biztonsága - Alapelvek A jelenleg üzemelő 2. generációs atomerőművek néhány biztonsági berendezése A zóna-vészhűtő rendszer (Emergency Core-Cooling System, ECCS). Ha a teljes hűtőközeg elfolyik sorsdöntő, hogy a zóna ne hevülhessen túl. Erről az ECCS gondoskodik. A két legfontosabb LWR típusra eltérő megoldást dolgoztak ki. A PWR-VVER Az ECCS sémája a következő ábrán látható. Általában 3 független (2 aktív és 1 passzív) alrendszert működtetnek: 1. A hűtőközeg kismértékű elfolyása esetén, a nyomás kismértékben csökken (pl. 155 barról, 110 barig). Ekkor beindul a nagynyomású injektor rendszer (HPIS), amely bóros vizet pumpál a reaktorba. 2. Nagyobb törések esetén jelentősebb az elfolyás, gőz fejlődik és a gyors nyomásesés lép fel. Ekkor az akkumulátor injektor rendszer (AIS) lép üzembe. Ez kettő, vagy több független tartályból nitrogén-gáz nyomás segítségével hideg bóros-vizet pumpál (pl bar nyomáson) a főkeringtető szivattyú utáni reaktorba belépő csővezetékbe. Ha a rendszernyomás a gáznyomás alá esik az ellenőrző szelepek kinyitnak és a gáz benyomja a hideg bóros-vizet a zónába. 3. Nagyon nagy elfolyás, azaz igen jelentős nyomás-csökkenés esetén az alacsony nyomású injektáló rendszer (LPIS) lép működésbe. Ez hosszú ideig képes bóros-vizet juttatni a rendszerbe az akkumulátor tartályok kiürülése után is.

49 Atomerőművek biztonsága - Alapelvek berendezései A HPIS és az LPIS rendszer aktív mozgatja a folyadékot, ezért többszörös tartalék energiaforrást biztosítanak számára. A z AIS passzív rendszer, szivattyúk és motoros szelepek nélkül üzemel. Létfontosságú a szint-, nyomás-, -

50 6. A Paksi Atomerőmű jelenlegi és jövőbeni helyzete A Paksi Atomerőmű (4 db VVER-440/213 blokk 2000 MW e 2 vízkörös nyomottvizes Szekunder kör: Primer kör: blokk (349 köteg) Generátor Kondenzátor szivattyú szivattyú és nyomástartó Gáztalanító táptartály Tápszivattyúk Nedvességleválasztó és

51 MW e ) jelenlegi szerepe

52 A Paksi Atomerőmű (4x500 MW e ) jelenlegi szerepe

53 VVER reaktorok a világban Jelenleg a világban 37 VVER reaktorblokk üzemel (20 VVER-1000 és 16 VVER-440) Építés alatt áll 9 VVER egység (6 VVER-1200 (NPP-2006) és 3 VVER-1000 (standard V-320)) 2010-ben 170TWh elektromos energiát termeltek Átlagos teljesítmény tényezőjük (Load factor) 81.3% 31 db INES besorolású esemény történt (28 db 0 és 3 db 1 besorolású a 0-72 fokozatú skálán) A Pakson üzemelő 4 db VVER-440/213 atomerőművi blokk biztonsága Az erőmű biztonságának növelését célzó tevékenység 1986-ban, tehát már az utolsó blokk üzembe helyezése előtt megkezdődött. Később, a biztonságnövelő intézkedések körét fokozatosan bővítették és pontosították a blokkok üzemeltetése során felismert nem megfelelő megoldások, a külföldi erőművekből érkező üzemi tapasztalatok feldolgozása, valamint az erőműben lebonyolított nemzetközi felülvizsgálatok javaslatai alapján.

54 MW e ) biztonsága A világ 25 legjobb atomerőművi blokkja 2002

55 MW e ) biztonsága Load Factor) = biztonság+gazdaságosság Büszkék lehetünk!

56 MW e ) biztonsága Az erőmű primerköri rendszerei túlnyomásra méretezett helyiségrendszerben, az úgynevezett hermetikus térben helyezkednek el. A hermetikus tér kibocsátás visszatartási funkciójának fenntartását egy passzív és három aktív nyomáscsökkentő rendszerrel biztosítják. Ezek az alábbiak: 1. a passzív nyomáscsökkentő rendszer (lokalizációs torony), 2. a sprinkler rendszer, 3. a hermetikus tér izoláló rendszere, 4. a hidrogénkezelő rendszer. A lokalizációs rendszer a hermetikus tér nyomáscsökkentő rendszerének passzív eleme,. A lokalizációs torony két fő részből áll, a buborékoltató kondenzátorból és a légcsapdákból. A sprinkler rendszer a hermetikus tér nyomáscsökkentő rendszerének aktív eleme. A sprinkler rendszer feladata a hermetikus térben az üzemzavar során kialakuló nyomás csökkentése, a hermetikus helyiségek atmoszférájában lévő jód lekötése, valamint az atmoszféra hűtése. A sprinkler rendszer három egymástól független részrendszerből áll. A hidrogénkezelő rendszer feladata üzemzavar esetén a hermetikus térbe jutó hidrogén eltávolítása. A hidrogénkezelő rendszer passzív automatikus rekombinátorokból áll.

57 MW e ) biztonsága A radioaktív izotópok kijutásának akadályai A reaktor aktív zónájának üzemzavari csoportot alkotnak: nagynyomású aktív rendszer, kisnyomású aktív rendszer, passzív rendszer.

58 Paksi Atomerőmű és a környező atomerőművek zónái 3/30/300 km

59

60 Jelenlegi paci követelmények 1. Emberi hibákat is korrigáló passzív biztonsági rendszerek jelenléte 2. 4 éves megépítés, berendezések sorozat éves élettartam 4. Fejlett polgári technológiák, moduláris szerkezetek 5. Az erőmű területének csökkentése 6. A turbina egység gazdaságosságának növelése 7. Üzemelési lehetőség töltés utáni állapotban 8. Digitális I&C automatikus ellenőrzés 9. Maximális kiégési szint 70 MW nap/kg U értékig 10. Töltet csere egyszer 2 évente 11. Karbantartási időkiesések max. 18 nap 12. Általános főjavítás és csere egyszer 8-10 évente 13. Szabványosított dizájn, egyszerű licenc folyamat, lecsökkent és időigény az építésre 14. A teljes életciklus során a folyamatok megnövelt automatizálása, az erőmű, berendezései és komponensei virtuális modelljeinek széleskörű alkalmazása

61 Az új atomerőművek biztonsági alapjai Defense-In-Depth elv; A nemzeti dokumentumok, IAEA előírások és EUR direktívák betartása; A létező atomerőművek biztonsági elemzéseinek figyelembe vétele; Integrált biztonsági értékelési megközelítés (komplemens determinisztikus és valószínűségi elemzések); A támogató kutatások eredményeinek figyelembe vétele. Valószínűségi dizájn kritériumok AES-2006 Kumulatív zónaolvadás gyakorisága kisebb mint 10-5 db/erőmű-év; Olyan baleseti szcenáriók kizárása, melyek nagy kibocsátást eredményeznek a baleset kezdeti szakában; Maximális kumulatív kibocsátási gyakoriság kisebb mint 10-7 db/erőmű-év. A valószínű megoldás: BDBA - Beyond design basis accident, tervezési alapon túli üzemzavar SAM - Severe Accident Management, súlyos baleseti kezelés H 2 -PAR H 2 -Passive Autocatalytic Recombiner, H 2 -passzív autokatalitikus rekombinátor P-CHRS Passive Containment Heat Removal System, passzív konténment hűtő rendszer PHRS-SG - Passive Heat Removal System via Steam Generators, gőzfejlesztők passzív hűtő rendszere

62 VVER-1200 (AES-2006) madártávlatból

63 VVER-1200 (AES-2006) primerkör és reaktor tartály

64 A VVER-

65 A VVER- BDBA kezelő rendszer sémája az AES-2006 reaktor esetén 1 a konténment passzív hűtő rendszere; 2 a gőzfejlesztő passzív hűtő rendszere; 3 PHRS vészhűtővíz tartály; 4 vészhűtő vegyszeres rendszere; 5 hidrogén rekombináló rendszerek a konténmentben; 6 - a hidrogén koncentráció mérő távadói a konténmentben; 7 nyomásfokozó biztonsági szelepe; 8 zónaolvadék csapda; 9 vészhűtő vízellátó rendszer a zsompoktól és a fűtőelem pihentető medencéből; 10 a JNK rendszer bórozott víz tartályai; 11 szelepek; DBA - Design basis accident, tervezési alapba tartozó üzemzavar PHRS Passive Heat Removal System, passzív hőelvonó rendszer JNK borated water storage system, bóros vészhűtő víz tároló rendszer

66 A VVER- (többlet) biztonsága Zónaolvadás átlagos gyakorisága 5.94*10-7 esemény/év; Kumulált, határértéken felüli baleseti kibocsátás gyakorisága 1.8*10-8 esemény/év

67 A VVER-

68 A VVER- PHRS/SG (Passive Heat Removal System via Steam Generators) és CHRS (Containment Heat Removal System) (séma) PHRS/SG (gőzfejlesztő passzív vészhűtése) Tervezési alapon túli üzemzavar esetén a zónaolvadás elkerülésére (pl. teljes áramkimaradás, teljes tápvíz vesztés, primerköri víz kismértékű vesztése), a komolyabb következmények megakadályozására alkalmazzák. CHRS (konténment vészhűtő rendszere) Tervezési alapon túli üzemzavar (áramkimaradás, sprinkler rendszer hiba stb.) esetén a konténment hőtartalmának hosszú távú eltávolítására szolgál. 1 vészhűtő tartályok; 6 gőzfejlesztő; 2 - gőzcsövek; 7 kizáró szelepek 3 kondenzátum csövek; 4 a PHRS-SG szelepei; 5 a PHRS-C hőcserélő kondenzátorai;

69 És a radioaktív hulladék? Egy tipikus 1000 MW e reaktorban évente 30 tonna kiégett fűtőelem (2,73 m 3 ), 4-11 m 3 nagy aktivitású hulladék HLW Max. 400 m 3 kis- és közepes akt. Hulladék keletkezik Radioaktív hulladékok eredete ágazatok szerint Magyarországon

70 1000 MW e teljesítményű erőművek fogyasztása és emissziója Fogyasztás/kibocsátás Szén lignit olaj földgáz uránoxid energiahordozó 2x10 6 t/év 7,6x10 6 t/év 1,3x10 6 t/év 9,2x10 5 t/év 20 t/év oxigén 3,8x10 6 t/év 4,8x10 6 t/év 3,27x10 6 t/év 1,6x10 6 t/év 0 t/év széndioxid 5,2x10 6 t/év 6,6x10 6 t/év 4,49x10 6 t/év 2,2x10 6 t/év 0 t/év Salak 1,5x10 5 t/év 9,5x10 5 t/év 2x10 3 t/év 0 t/év 0 t/év Gipsz 7,5x10 4 t/év 1,1x10 5 t/év 2,2x10 5 t/év 0 t/év 0 t/év radioaktivitás 80 kbq/év 90 kbq/év 0 kbq/év 0 kbq/év * kbq/év * ami a környezetbe kikerül Forrás: Efficiency in Elctricity Generation, VGB Powertech, 2005

71 Összefoglalás A világ és hazánk energetikai helyzetére jellemző, hogy döntő a fosszilisek aránya, az atomenergia szerepe pedig viták tárgya. A jövő energiaellátásában súlyos problémák fogalmazódtak meg és korlátozottak a lehetséges válaszok. A megújuló energián alapuló energiatermelés jelenleg kiegészítő szerepet kap, még Németországban is. Az atomenergia biztonsági kérdései a nyilvánosságot széleskörűen foglalkoztatja, de sajnos számos tévhit került be a köztudatba. A biztonság két szempontja: az energiaellátás biztonsága és az atomerőmű működésével kapcsolatos biztonság. Hazánk energiaellátásának lehetőségei és biztonsága a közeli jövőben indokolják az atomenergia további felhasználását. A Paksi Atomerőmű jelenlegi biztonsága kiváló és szerepe hazánk energiaellátásában kulcsfontosságú. Az atomenergia jövőbeni szerepe hazánkban továbbra is fontos és a tervezett új atomerőmű biztonsága garantáltnak tűnik

72 Köszönöm a megtisztelő figyelmet!

73