De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Derde en vierde generatie kernenergie KIVI NIRIA congres ‘Smart Energy Mix’ Zwolle 12 oktober 2006 Dr.ir. Aliki van Heek.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Derde en vierde generatie kernenergie KIVI NIRIA congres ‘Smart Energy Mix’ Zwolle 12 oktober 2006 Dr.ir. Aliki van Heek."— Transcript van de presentatie:

1 Derde en vierde generatie kernenergie KIVI NIRIA congres ‘Smart Energy Mix’ Zwolle 12 oktober 2006 Dr.ir. Aliki van Heek

2 - Early prototype/ demo reactors - Shippingport - Dresden, Fermi I - Magnox Generation I - First demo of nuclear power on commercial scale - Close relationship with DOD - LWR dominates - LWR-PWR, BWR - CANDU - HTGR/AGR - VVER/RBMK Generation II - Multiple vendors - Custom designs - Size, costs, licensing times driven up - ABWR, System 80+, AP600, EPR Generation III - Passive safety features - Standardized designs - Combined license Generation IV - Highly economical - Proliferation resistant - Enhanced safety - Minimize waste Atoms for Peace TMI-2Chernobyl Generaties kerncentrales

3 Generatie I *Prototypen en demonstratiecentrales *Voorbeeld: Kerncentrale Dodewaard –Diverse leveranciers, b.v.: –Reactorsysteem: General Electric –Reactorvat: RDM –Turbine: VMF –Gebouw: BAM –Start bouw: 1965

4 Generatie II *Commerciële centrales verkrijgbaar bij meerdere leveranciers *Voorbeeld: Kerncentrale Borssele –Turnkey leverancier: Siemens –Start bouw: 1969 –Inbedrijfstelling: 1973

5 Kenmerken Generatie I en II *Initatief bij de overheid *Marktregulering door de overheid *Schaalvergroting *Lock-in op het type lichtwaterreactor (LWR)

6 Centrale vragen *Welke verbeteringen de volgende generaties kernenergiesystemen met zich mee? *Hoe gaan die gerealiseerd worden? *Aan de orde komen: –Generatie III –Generatie III+ –Generatie IV –(Kernfusie)

7 Generatie III *Ontwerpen geëvolueerd uit bestaande ontwerpen met verbeteringen voor de eigenaar *Nieuwe veiligheidsbenaderingen *Gestandaardiseerde ontwerpen

8 Olkiluoto 3, Finland Start bouw 2004 Generatie III *EPR *AP1000 *ABWR *ESBWR

9 Meest voorkomende reactortype: Pressurized Water Reactor (PWR) *koelmiddel/modera- tor (licht) water *koelmiddel verwarmd tot 320 o C *druk 150 bar (drukvat) *lichtverrijkt (3-4%) UO 2 splijtstof *eenheidsgrootte MWe

10 Voorbeeld Generation III ontwerp: European Pressurized water Reactor (EPR) *Extra veiligheidssysteem: Corecatcher vangt radioactieve stoffen uit reactor op in geval van kernsmeltongeval Fabrikant: Areva (F/D)

11 Het andere type lichtwaterreactor: Boiling Water Reactor (BWR) *koelmiddel/mode- rator (licht) water *koelmiddel verwarmd tot 290 o C *druk 7 MPa (drukvat) *lichtverrijkt (3%) UO 2 splijtstof *eenheidsgrootte MWe

12 Voorbeeld Generation III ontwerp: Economic Simplified Boiling Water Reactor (ESBWR) *Meer gebruik van passieve systemen *Geen primaire koelmiddelpompen Fabrikant: General Electric (US)

13 Generatie III+ *Ontwerpen gebaseerd op Generatie I Hoge- Temperatuur Reactoren (HTR) *Modulair *Inherente veiligheid *Ook voor niet-elektrische energieprodukten: –Waterstof –Industriële proceswarmte –waterontzilting

14 Koeberg, Zuid-Afrika Start bouw Fabrikant: PBMR (Pty) Ltd. Generatie III+ *PBMR *HTR-PM *GT-MHR *ANTARES

15 Waarom inherente veiligheid? Hoofdcomponenten PWR

16 Waarom inherente veiligheid? PWR Hoofdcomponenten met veiligheidssystemen

17 Inherente veiligheid *Inherente veiligheid is middel om schaalvergroting te voorkomen *Veiligheidssystemen overbodig maken door: –lage vermogensdichtheid, –materialen met hoge warmtecapaciteit, –kleine eenheden

18 Inherente veiligheid (2) *Per eenheid: 160MWei.p.v. 1600MWe *Als moderator grafiet i.p.v. water *Als splijtstofomhulling keramische coatings i.p.v. metallische huls *Dan splijtstof bestand tegen opwarming na totaal verlies warmteafvoer

19 PWR splijtstof UO 2 pellets fuel rods fuel element

20 HTR splijtstof

21 “Pebble bed” HTR reactorkern

22 Inherente veiligheid: splijtstoftemperatuur na koelmiddelverliesongeval

23 ReactorCore Barrel Conditioning System Maintenance Isolation/Shutdown Valve Generator Power Turbine RecuperatorHigh Pressure Compressor Low Pressure Compressor Gearbox Inter-Cooler Core Conditioning System Pre-Cooler PBMR reactor en energieconversiesysteem

24 HTR in China HTR-10 testreactor Beijing In bedrijf sinds 2000 HTR-PM demonstratie- centrale, Rongcheng City

25 Generatie IV *Ontwerpen met substantiële verbeteringen voor eigenaar en maatschappij *Naast reactorontwerp ook splijtstof en splijtstofcyclus *Samenwerking tussen regeringen (nog geen fabrikanten)

26 Generaties kerncentrales

27 Het Generation IV initiatief *2000: US DOE initieert samenwerking tussen 11 landen met een positieve grondhouding t.a.v.kernenergie *2002: Generation IV Roadmap Generation IV International Forum (GIF) ArgentinaBrazilFrance S. Africa KoreaSwitzerland UKUS Canada Japan Euratom

28 Achtergrond Generation IV initiatief Ontwikkeling wereldenergievraag

29 Generation IV Technology Roadmap (2002) *Identificatie van systemen die significante vooruitgang bieden: –Duurzaamheid –gebruik grondstoffen –minimalisatie hoeveelheid en levensduur radioactief afval –Veiligheid en betrouwbaarheid –veilig en betrouwbaar in bedrijf –lage kans op schade aan reactorkern –eliminatie noodzaak off-site emergency response –Economie –lage life cycle costs –laag financieel risico –Proliferatie: onaantrekkelijk voor misbruik voor wapenproduktie –Terrorisme: verbeterde bestendigheid

30 Meer energieprodukten Waterstof en andere produkten Elektriciteitsopwekking Transmutatie van nucleair afval Aanmaak splijtstoffen Inzet op korte termijn

31 Geselecteerde concepten *Eén concept dat dicht bij de Generatie III LWR staat: Super-Critical Water-Cooled Reactor (superkritische watergekoelde reactor) *Eén concept om de waterstofmarkt te bedienen: Very High Temperature Gas-Cooled Reactor (zeer hoge temperatuur gasgekoelde reactor) *Drie snelle (kweek-)reactorconcepten: –Gas-Cooled Fast Reactor (gasgekoelde snelle reactor) –Sodium-Cooled Fast Reactor (natriumgekoelde snelle reactor) –Lead-Cooled Fast Reactor (loodgekoelde snelle reactor) *Eén ‘bijzonder concept’: Molten Salt Reactor (gesmolten zout reactor)

32 Super-Critical Water-Cooled Reactor *koelmiddel water in superkritische toestand *koelmiddel verwarmd tot o C *hoge druk (>15 MPa) *UO 2 splijtstof *eenheidsgrootte ca MWe *toepassing: elektriciteitsproduktie

33 Very High Temperature Gas-Cooled Reactor *koelmiddel helium *koelmiddel verwarmd tot 1000 o C *hoge druk (7-15 MPa) *UO 2 splijtstof *eenheidsgrootte ca. 250 MWe *toepassingen: waterstof- en elektriciteitsproduktie

34 Achtergrond nadruk op snelle kweekreactorconcepten: Fuel Cycle Study

35 Opgebrande splijtstof (LWR) Verse splijtstofOpgebrande splijtstof

36 Kweken natuurlijk uranium = 0,7 % 235 U en 99,3 % 238 U alleen 235 U is gemakkelijk splijtbaar splijtstof (Pu) kweken uit 238 U 100 x beter gebruik van de grondstof extra neutron benodigd

37 Gas-Cooled Fast Reactor *koelmiddel helium *koelmiddel verwarmd tot 850 o C *hoge druk (7-15 MPa) * 238 U splijtstof *eenheidsgrootte ca. 300 MWe *toepassingen: elektriciteits- en waterstofproduktie

38 Sodium-Cooled Fast Reactor *koelmiddel natrium *koelmiddel verwarmd tot 550 o C *lage druk * 238 U en MOX splijtstof *eenheidsgrootte ca MWe *toepassing: elektriciteitsproduktie

39 Lead-Cooled Fast Reactor *koelmiddel vloeibaar lood (-bismuth) *koelmiddel verwarmd tot o C *lage druk * 238 U splijtstof *eenheidsgrootte MWe *toepassingen: elektriciteits- en waterstofproduktie

40 Vereist: gesloten splijtstofcyclus Mijnbouw van Uranium Conditionering (geologische) Eindberging Splijtstof fabricage OpwerkingConversie en Verrijking Recycle ? ja nee

41 Molten Salt Reactor *koelmiddel fluoridezouten *koelmiddel verwarmd tot o C *lage druk *UF splijtstof in zout *eenheidsgrootte ca MWe *toepassingen: elektriciteits- en waterstofproduktie

42 Prioriteiten geselecteerde 4e generatie concepten (1) *Priority 1 (economically competitive energy products): –Very High Temperature Gas-Cooled Reactor (zeer hoge temperatuur gasgekoelde reactor): demonstratiereactor gepland in Idaho, USA; contract pre-conceptual design verleend aan Westinghouse consortium –Super-Critical Water-Cooled Reactor (superkritische watergekoelde reactor): prioriteit buiten Verenigde Staten

43 Prioriteiten geselecteerde 4e generatie concepten (2) *Priority 2 (advances in proliferation and sustainability): –Gas-Cooled Fast Reactor (gasgekoelde snelle reactor): Frankrijk plant testreactor –Lead-Cooled Fast Reactor (loodgekoelde snelle reactor) –Sodium-Cooled Fast Reactor (natriumgekoelde snelle reactor): maakt come-back *Molten Salt Reactor (gesmolten zout reactor): “vreemde eend” één van deze kiezen

44 Relatie Generation IV - kernfusie Waterstof en andere produkten Elektriciteitsopwekking Transmutatie van nucleair afval Aanmaak splijtstoffen Inzet op korte termijn DEMO fusiecentrale gepland ITER

45 Rol Nederland *R&D vindt plaats bij –NRG (Petten en Arnhem) –Reactor Instituut TU Delft *bilaterale samenwerking met PBMR *participatie via Europese samenwerking in ontwikkeling Generation IV

46 Resumé *Generatie III: momenteel beschikbare verbeterde LWR-concepten *Generatie III+: modulaire HTR *Generatie IV: mondiale samenwerking voor lange termijn

47 Hartelijk dank voor uw aandacht


Download ppt "Derde en vierde generatie kernenergie KIVI NIRIA congres ‘Smart Energy Mix’ Zwolle 12 oktober 2006 Dr.ir. Aliki van Heek."

Verwante presentaties


Ads door Google