Na jak długo wystarczy pierwiastków rozszczepialnych?

(1)

NA JAK DŁUGO STARCZY

PALIWA JĄDROWEGO

Andrzej Grzegorz Chmielewski

Instytut Chemii i Techniki Jądrowej &

(2)

(3)

(4)

Pierwotne żródła energii

0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 Mt oe Oil Natural gas Coal Nuclear power Other renewables Hydro power

(5)

(6)

(7)

Bilans promieniowania

słonecznego

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

Energetyka jądrowa (2004)

USA 20% Rep. Korea 38% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 FRAN CE LITH UAN IA SLOVA KIA BELG IUM SWED EN UKR AINE BULG ARIA SW ITZER LAN D SLOVE NIA ARME NIA S. KO REA HUNG ARY GER MANY CZEC H REPJAPAN FINL AND SPAI N TAI WAN USA UK RUSS IA CAN ADA ROMA NIA ARGEN TINA S. AF RICA MEXI CO NET HER LAN DS BRAZ IL INDI A PAKI STAN_CHIN A Pe rc e n ta g e o f e le c tr ic ity fr o m n u c le a r p o w e r China 2% Sweden 52% France 78% Germany 32% Japan 29% Russia 16%

(14)

EJ i świat

0 50 100 150 200 250 300 350 400 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 G W (e )

NA WE Russia & EE Japan & ROK Developing

North America

Western Europe

FSU / EE

Japan / ROK

(15)

Global Nuclear Energy Partnership

The objective of the Working Group is to

“establish international supply frameworks to

enhance reliable, cost-effective fuel services

and supplies to the world market, providing

options for generating nuclear energy and

fostering developments while reducing

the risk of nuclear proliferation by creating a

viable alternative to acquisition of sensitive fuel

cycle technologies,”

(16)

EURATOM SUPPLY AGENCY



25 March 2007 marked the 50th anniversary

of the signing of the Treaties of Rome, the

basis of the European Community and the

European Atomic Energy Community

(Euratom).

(17)

OECD &

International Atomic Energy

Agency



„Uranium 2007” Resources, Production and

Demand OECD (Nuclear Energy Agency),

International Atomic Energy Agency.

Published by : OECD Publishing, 2008

(18)

Gdzie znajdują się zasoby rud

uranowych

(19)

Znane zasoby rud uranowych

4.8 (+0.24) 2.77 (+0.25) 5.47 (+0.73) <US$130/kgU 16.0 (1.2) 2.98 (idem) ― ― ― Cost range unassigned Speculative Resources Prognosticated Resources Inferred Resources Reasonably Assured Resources 4.46 <US$80/kgU 2.13 3.34 1.77 2.97 2.6 Identified Resources （million ton U）

1.2 <US$40/kgU

1.86

Total Conventional Uranium Resources （million ton U） Undiscovered Resources

（million ton U） Cost ranges 4.8 (+0.24) 2.77 (+0.25) 5.47 (+0.73) <US$130/kgU 16.0 (1.2) 2.98 (idem) ― ― ― Cost range unassigned Speculative Resources Prognosticated Resources Inferred Resources Reasonably Assured Resources 4.46 <US$80/kgU 2.13 3.34 1.77 2.97 2.6 Identified Resources （million ton U）

1.2 <US$40/kgU

1.86

Total Conventional Uranium Resources （million ton U） Undiscovered Resources

（million ton U） Cost ranges

(20)

Dzisiejsze technologie

Availability of uranium resources with LWR only for 2 scenarios (High and Low)

0 10 20 30 40 50 60 2030 2050 2070 2100 C u m u la ti ve a m o u n t o f U ra n iu m co n su m ed o r en g ag ed ( M t) Uconsumed (L) Uconsumed (H) Uengaged (L) Uengaged (H)

Total conventional resources + phosphates Total conventional resources

Electricity production for 2 scenarios, B IIASA (H) and C2 IIASA (L)

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 2000 2050 2100 E le ct ri ci ty p ro d u ct io n in T W h L H

(21)

Recykling i reaktory na neutronach

prędkich

(22)

Co nam da postęp technologiczny?

Potencjalny zysk względem cyklu otwartego

Recykling (uran i pluton) od 20% do 30%

Unowocześnienie paliwa i reaktora od 5% do 10%

Zmniejszenie strat 235_{U (0,2%)} _{ok 20%}

(23)

1 10 102 ₁₀3 ₁₀4 ₁₀5 ₁₀6 Decay Time after Discharge (years)

105 106 107 108 109 1010 1011 1012

Reducing Waste

Toxicity

Total, spent fuel Direct Disposal In Repository Total, with DB-MHR Transmutation no TRISO barrier Total, DB-MHR Transmutation With TRISO barrier

Ing estion T ox icity (m 3 H 2 O /MT HM)

If good performance of TRISO coating as geological barrier is

confirmed, the effective long-term ingestion toxicity for DB-MHR

residual waste could decrease by ~104-105

based on ORNL DWG 95A-534

238_U

(24)

Na jak długo starczy uranu ?

Typ reaktora/cykl paliwowy Lata (2005) – dzisiaj znane zasoby Lata (2005) – wszystkie znane i prognozowane zasoby Lata – konwencjonalne i nie-konwencjonalne zasoby Cykl otwarty/reaktor lekkowodny 85 270 675 Recykling/reaktor na neutronach prędkich 5 000 – 6 000 16 000 – 19 000 40 000 – 47 000

(25)

Uran w różnych surowcach



10-20% wzrost cen uranu

powoduje 2% wzrost cen

e l e k t r y c z n o ś c i



D z i s i e j s z a c e n a 1 3 0

U S D / k g , z k w a s u

fosforowego 200 USD/kg,

z wody morskiej ok..

3 0 0 U S D / k g



Tor, reprocesing paliwa,

reaktory powielające.

Materiał

ppm

Ruda - 2%U

20 000

Ruda - 0,1%

1 000

Granit

4 S.osadowe

2 Woda

morska

0,003

Kwas

fosforowy

40 - 300

(26)

Konwencjonalna i hybrydowa

metoda uzyskiwania uranu

(27)

(28)

(29)

Wnioski

 Zasoby uranu pozwolą na rozwój energetyki jądrowej w

świecie i przy dwu –trzykrotnej wzroście mocy

zainstalowanej ceny energii elektrycznej będą dalej

konkurencyjne z uzyskiwaną ze spalania paliw kopalnych.

 Eksploatacja żródeł niekonwencjonalnych ( ubogie rudy,

fosforyty, procesy ługowania kwasu fosforowego i miedzi) pozwoli zwiększyć dostępne zasoby uranu dwukrotnie.

 Recykling paliwa przy zastosowaniu dostępnych

technologii pozwoli na zaoszczędzenie 20 – 30%

zużywanego w reaktorach uranu, Przy jednoczesnym

zmniejszeniu ilości i radiotoksyczności odpadów.

 Reaktory IV generacji oparte na neutronach prędkich z

recyklingiem paliwa pozwolą w przyszłości zwiększyć

produkcję energii elektrycznej z tej samej masy paliwa 100 krotnie.

 Tor, który jest bardziej rozpowszechniony w skorupie

ziemskiej od uranu, może być wykorzystany do produkcji rozszczepialnego U – 233, co znacznie zwiększa zasoby surowców rozszczepialnych.

(30)