Развитие ядерной генерации и обращение с ОЯТ Международный опыт и перспективы Годун Олег Викторович Руководитель службы проектной безопасности и топливоиспользования ОП «Научно-технический центр» ГП НАЭК «Энергоатом» КПИ, 24. 02. 2016
Содержание 1. Прогнозные оценки потребления первичных энергоресурсов 2. Тренды развития ядерной генерации в мире. Экономические аспекты 3. Обращение с ОЯТ. - Мировой опыт и перспективные направления - Опыт Украины. Существующее состояние 4. Сценарии развития ЯТЦ и обращения с ОЯТ в Украине
Прогнозные оценки потребления первичных энергоресурсов
Распределение численности населения по регионам мира
Прогноз изменения потребления первичных ресурсов Прогноз изменения численности населения
USA China Europe India Прогноз изменения потребления первичных ресурсов в США, Западной Европе, Китае и Индии до 2035 года
Прогнозы изменения потребления первичных ресурсов и производства электроэнергии по типам генерации в мире до 2050 года
Тренды развития ядерной генерации в мире
В настоящее время в 30 странах мира эксплуатируется 435 ядерных энергетических реакторов, и в 15 странах строится 72 реактора. В 2013 году на АЭС было произведено 2359 ТВт·ч электроэнергии, что составило менее 11% мирового объема электрогенерации – наименьший показатель с 1982 года.
Доля ядерной энергетики в общем объеме мирового производства электроэнергии сокращается десятый год подряд. Существующие АЭС являются конкурентоспособными и низкозатратными в предположении нулевой амортизации высоких первоначальных капиталовложений, когда операторам оставалось нести капиталовложений расходы на эксплуатацию и топливо. Такой подход является главной причиной, по которой предприятия обращались за продлением лицензий, модернизировали системы безопасности и наращивали мощность. Сегодня ситуация изменилась: очень низкие цены на природный газ, особенно в США, обусловленные быстрым ростом добычи сланцевого газа, коренным образом изменили экономическую картину энергопроизводства. Они привели к снижению конкурентоспособности коммерческой ядерной энергетики. Пример - планы закрытия АЭС в США. Несмотря на наличие лицензии на эксплуатацию до 2033 года, АЭС "Кевони" компании "Доминион" мощностью 574 Мвт (эл. ) была в мае 2013 года закрыта только потому, что в условиях либерализованного рынка она не могла конкурировать с электростанциями, работающими на дешевом природном газе. Компания "Энтерджи"объявила о выводе из эксплуатации своей АЭС "Вермонт янки" мощностью 604 МВТ (эл. ) по финансовым соображениям. Увеличение объема генерирующих мощностей будет по большей части происходить в странах, уже имеющих ядерно-энергетические программы. К 2030 году число стран с действующими АЭС вырастет с 30 до 35. Ожидается присоединение восьми стран с общей установленной мощностью АЭС в 2030 году до 13 ГВт (эл. ). Однако три страны (Армения, Бельгия и Германия), имеющие в общей сложности 18, 4 ГВт (эл. ) мощности, к 2030 году уже выйдут из состава группы.
Директивные меры, обязывающие страны увеличивать долю возобновляемых источников энергии в своем энергобалансе, подкрепленные значительными субсидиями, могут помешать росту ядерной энергетики, когда доля возобновляемых источников в энерготранспортной системе приблизится к 15– 20 процентам. Операторы энерготранспортных систем распределяют потоки энергии исходя из предельной себестоимости производства Большое число экологических преимуществ ядерной энергетики может склонить чашу весов в ее пользу, если эти преимущества можно будет исчислить в денежном выражении и сделать наглядными для директивных органов, инвесторов и общества. Разработка инновационных проектов АЭС и усовершенствованных топливных циклов - первейшая обязанность ядерной отрасли. Быстрые реакторы и высокотемпературные реакторы не будут играть решающей роли до 2030 года, однако могут стать значимым фактором позднее, особенно если в целях обеспечения устойчивости потребуется сведение к минимуму отходов (их объема и продолжительности существования) и сохранение ресурсов.
Основные вызовы для атомной генерации - Общественные и политические восприятие, выраженные в озабоченности: ◦ о безопасности ядерных установок, усугубляется, в частности, несчастные случаи Three Mile Island в США, Чернобыль в Украине и более поздние авария на Фукусима Daiichi (Япония); ◦ о распространении технологий (обогащения и переработки), которые могут быть использованы в немирных целях и привести к распространению ядерного оружия; ◦ о возможности терактов на АЭС и о риске утечки ядерных материалов и возможности производства «грязных бомб» ; ◦ о захоронении радиоактивных отходов и ОЯТ, что является пока нерешенной проблемой - Восприятие инвестора ◦ постоянное повышение требований к безопасности АЭС приводит к необходимости значительных капитальных затрат на модернизацию ◦ либерализация рынков электроэнергии и экономически приемлемый срок окупаемости до 7 лет, что значительно ниже показателя для АЭС (до 20 лет) ◦ снижение стоимости на природные энергоносители ◦ частые переносы сроков ввода АЭС в эксплуатацию
Аспекты экономики
Аспекты экономики
Стратегические направления развития ЯТЦ
Обращение с ОЯТ
Отработавшее ядерное топливо — извлечённые из активной зоны реакторов АЭС тепловыделяющие сборки. Топливо относят к отработанному, если оно неспособно эффективно поддерживать цепную реакцию. Ежегодная выгрузка ОЯТ из АЭС в мире превышает 10. 5 тысяч тонн ТМ. Сегодня в мире накоплено свыше 350 тысяч тонн ТМ ОЯТ. Не существует общепризнанной концепции обращения с отработанным ядерным топливом. Существующие технологии обеспечивают два способа обращение с ОЯТ: - долгосрочное хранение и захоронение; - переработку (регенерацию) ОЯТ. Мировой опыт и перспективные направления по обращению с ОЯТ. Накопление ОЯТ
Мировой опыт и перспективные направления по обращению с ОЯТ. Общая характеристика ОЯТ
Мировой опыт и перспективные направления по обращению с ОЯТ. Переработка ОЯТ
FRANCE SWEDEN Мировой опыт и перспективные направления по обращению с ОЯТ. Геологическое захоронение ОЯТ
Spent nuclear fuel VVER-1000 of Rivne NPP, South-Ukraine NPP and Khmelnitsky NPP (6 Units, annual - 107 t. HM ) is sent for long term storage and reprocessing (before 2025) to RF. Reprocessing waste will be sent back to Ukraine. South. Ukraine NPP (1 Unit) FAs-W storage in reactor pool (reprocessing in AREVA is under consideration - 2020). Spent nuclear fuel VVER-1000 of Zaporizhzhya NPP is being stored in dry SNF storage facility at the site of Zaporizhzhya NPP. Capacity – 380 casks. 50 years storage. Spent nuclear fuel VVER-440 of Rivne NPP is sent for the reprocessing to RF (annual - 14. 4 t. HM). RAW will be obtained since 2017. A centralized Dry SNF storage facility for spent nuclear fuel of WWER type reactors is under construction in the Chernobyl exclusion zone. The commissioning of CSNFDSF is scheduled in end of 2017. Since end of 2016 – not shipping SNF. The design capacity is 16 529 spent nuclear fuel assemblies (480 casks HI-STORM), including 12 010 spent nuclear fuel assemblies of WWER-1000 and 4 519 spent nuclear fuel assemblies of WWER-440. Time storage – 100 years. Waste management. Waste treatment (evaporation of liquid RAW, sorting and compaction of solid RAW) is performed on-site. Facilities on deep reprocessing of RAW is under deployment. In future RAW may be transported to the “Vector” for the storage. Опыт Украины по обращению с ОЯТ. Состояние и перспективы
Total annual SNF accumulation – 246. 4 t. HM (232 t. HM of WWER-1000 and 14. 4 t. HM of WWER-440). Year 0 1990 SNF 408 165, 3 2001 264 108, 6 342 137, 7 144 57, 9 186 76, 2 132 54, 2 204 82, 2 2007 324 130, 3 2008 204 82, 8 2009 0 0 2010 132 53, 1 2011 144 57, 9 2012 204 82, 1 2013 288 117, 1 2014 300 122, 5 2015 300 130, 5 2016 300 130, 5 2017 Опыт Украины по обращению с ОЯТ. Состояние и перспективы 136, 6 2006 2020 330 2005 2015 233, 3 2004 2010 564 2003 2005 186, 6 2002 2000 450 2000 1995 231, 8 1999 2 000 564 1998 WWER-440 Annual t. HM 1997 WWER-1000 4 000 Quantity FAs 1996 6 000 300 130, 5
Опыт Украины по обращению с ОЯТ. Состояние и перспективы
SNF accumulation, U and Pu deposit of WWER-1000 and WWER-440 since 1996 to 2035 SNF accumulation ∑U ∑Pu ∑ (Np+Cm+Am) t. HM FAs t. HM WWER-440 5467 670 643 4. 70 WWER-1000 20730 8652 8306 60. 60 5. 6 bln $ 2. 8 bln $ 8. 4 bln $ 62. 3 bln $ 8618 t. HM U+Pu 70. 0 mln $ 7. 03
Сценарии развития ЯТЦ и обращения с ОЯТ в Украине
Nuclear energy scenario and strategy Energy Strategy of Ukraine up to 2030 (approved in 2006, first strategy) Updated Strategy of Ukraine up to 2030 (2013) – old and legal strategy Energy Strategy of Ukraine up to 2035 (White book of Energy policy) (approve was announced up to 15 July 2015. not approved) New energy strategy of Ukraine: safety, energy efficiency, competition (under consideration)
Strategy 2006 2030 base Update Strategy 2013 2030 min 2030 base Update Strategy 2015 2030 high New Scenario 2030 - GDP, billion. $ 83 Total electricity installed capacity, GW 257 306 390 518 356. 7 - Part of NPPs in total electr. generation, 88. 5 26 33. 3 28 27 25. 4 27 47. 9 52. 1 50 48. 8 46. 3 50 185. 2 Part of NPPs in total installed capacity, % 52 420. 1 234 272 304 276, 3 245 13. 8 29. 5 15, 8 17, 8 18. 0 15. 8 56, 7 65, 5 66. 8 73, 8 % Total electr. generation, billion k. Wh Total installed capacity NPPS, GW 15 Life time extension, years 20 88. 8 Electricity generation by NPPs in 2006 NPPs electricity generation scenarios in 219. 0 118 133 141 126, 0 2030, billion k. Wh Сравнение различных вариантов Стратегий развития ТЭК Украины до 2030 года 122, 0
Nuclear energy scenario and strategy Population prognosis UNO, mln people 7000 6000 5000 4000 3000 Ukraine 2000 non-OECD Europe/Eurasia 1000 0 1990 OECD Europe 2000 2010 2020 2030 2040 2050 Relative electricity demand, k. Wh 2060 2070 2080 2090 2100 Electricity demand prognosis to 2100, billn k. Wh Прогнозные оценки изменения численности населения и потребления электроэнергии
2015 2017 2018 2020 2025 2035 2040 2050 2100 Disposal SNF shipping to RF up to 2016 Long term storage Reprocessing Storage FP return NPPs Disposal Burn in HWR CSNFDSF Life time extension ZNPP_SNFDSF (time storage to 2051) SNF GD Reprosessing Сценарии обращения с ОЯТ Украины до 2100 года
NFC element Natural uranium capacity (deposit) Cost 500 000 t. HM Conversion 10 USD/kg Enrichment 130 USD/SWU 300 USD/kg. HM - LWR 1500 USD/kg. HM MOX 200 USD/kg. HM – Re. U HWR Fabrication Reprocessing 2 000 USD/kg. HM Dry storage 300 USD/kg. HM UOX - LWR, MOX – LWR, Re. U 1000 USD/kg. HM Geological disposal Capital cost 5000 USD/k. We - LWR 4500 USD/k. We – HWR Type of NPP: LWR 1000 -1200 MW, HWR – 730 MW NPPs life time LWR: 20 years extension – old, 60 years – new NPPs life time HWR: 30 years Number of reloaded FAs LWR: 42 (4 years fuel cycle) Dry storage VVER-1000 (380 casks). No expanded. Time storage – 50 years CDSF LWR since 2018 (480 casks). Can be expanded Geological disposal: after 2035 No differences between TVSA and FAs Westinghouse
Open Nuclear Fuel Cycles max base min
Open Nuclear Fuel Cycle and GD max base min
Partially Closed Open Nuclear Fuel Cycle and Re. U max base min
Open fuel cycle Partially-closed NFC 14. 12 USD/МWh 13. 54 USD/МWh Closed fuel cycle on FR-LWR-HWR with CSNFDSF and GD SF LWR 12. 61 USD/МWh
Nuclear Fuel Cycles Trends The results are preliminary (trends) for Ukraine 1. Up to 2040: - 120 TWh for all NFC scenarios electricity production from nuclear power plants will exceed - until 2025 – build Khmelnitsky Unit 3 -4 (type LWR-1000, 2 GW) - between 2030 and 2040 for a 50% share must be commissioned 11 GWe of new units; - will be accumulated SNF 8 000 t. HM (6 000 t. HM must be removed in CSNFDSF) - CSNFDSF-2 commissioned - in the case of reprocessing since 2025 the 1 GW HWR is rational for build up to 2030. 20 t. HM of Pu have been accumulated - in the case of geological disposal - since to 2035 will need GD capacity of 4 000 t. HM
Nuclear Fuel Cycles Trends 3. In the period from 2040 by 2060 - For all the nuclear fuel cycle production of electricity from nuclear power plants will be 90 TWh - 2 GWe LWR and 1 GWe HWR will be commissioned - the accumulation of spent nuclear fuel - up to 13 000 t. HM (3876 t. HM – Z_SNFDSF) - in the case of reprocessing since 2025 (100 t. HM/y) all SNF which was shipped on RF shall be reprocessed. have been accumulated: - 100 t. HM of Pu - 500 t. HM of FP - in the case of geological disposal - since to 2035 will need GD capacity of 8 000 t. HM (4 000 t. HM – Z_SNFDSF) 4. Up to 2100 - 25 000 t. HM accumulated - in the case of reprocessing - capacity RP 200 t. HM/y, 200 t. HM Pu, 1000 t. HM – FP, 3 GWe commissioned (2 HWR, 1 LWR) - in the case of geological disposal - 15 000 t. HM in GD
Спасибо за внимание! 38
Скачать презентацию Развитие ядерной генерации и обращение с ОЯТ Международный
Концепция обращения с ОЯТ АЭС Украины. Международный опыт и перспективы.pptx