Nowe technologie i energetyka jądrowa

Nowe technologie

Przez czyste technologie węglowe (CTW) rozumiemy technologie zaprojektowane w celu poprawy skuteczności wydobycia, przeróbki, przetwarzania oraz utylizacji węgła i zwiększenia akceptowalności tych procesów z uwagi na ich wpływ na środowisko naturalne.

Można wyróżnić cztery główne podobszary, z którymi wiążą się CTW:

• wydobycie węgla i przeróbka (tzw. mechaniczna przeróbka węgla),
• transport, składowanie węgla i uśrednianie węgla,
• wykorzystanie węgła (w energetyce oraz przetwórstwo węgla),
• zagospodarowanie „pozostałości” z wydobycia i wykorzystania węgla, czyli różnego rodzaju odpadów.

Jedną z najważniejszych obecnie CTW, jest technologia wychwytu i magazynowania dwutlenku węgla (ang. Carbon Capture and Storage – CCS). Technologia CCS uznawana jest za jedyną dostępną obecnie technologię mającą potencjał znacznego ograniczenia emisji CO2 emitowanego z konwencjonalnych, systemowych elektrowni węglowych.

Komisja Europejska  ogłaszając tzw. cele „3x20%”, zakłada m.in. ograniczenie emisji CO2 o 20% do 2020r. W tym celu KE planuje m.in. utworzenie Programu Flagowego budowy 10-12 instalacji CCS w UE. Celem programu będzie przetestowanie w skali komercyjnej funkcjonowania technologii CCS. Według szacunków Komisji ww. program zrealizowany zostanie w latach 2015-2020.

Polska jest zainteresowana, aby na terenie naszego kraju zostały zrealizowane co najmniej dwie instancje CCS oraz włączono je Programu Flagowego. Do Ministerstwa Gospodarki zostały zgłoszone dwie polskie propozycje CCS:

• wychwytywanie CO2 z bloku 858 MW w PGE Elektrowni Bełchatów S.A.,
• obiekt poligeneracyjny w technologii IGCC (Zintegrowany System Parowo-Gazowy) wspólnie dla Elektrociepłowni Blachownia i Zakładów Azotowych Kędzierzyn S.A.

Energetyka jądrowa (synegia węglowo-jądrowa)

Wśród zaawansowanych technicznie reaktorów, występujących aktualnie na światowym  rynku, zwracają uwagę reaktory termiczne. Większość reakcji rozszczepialnych wywołana jest w nich przez spowolnione neutrony o dużej energii kinetycznej. Nazwa „termiczne” wywodzi się od tego, że średnia prędkość odpowiada temperaturze pokojowej. Istnieją trzy typy reaktorów termicznych. Pierwszym jest reaktor lekkowodny Light Water Reactor LWR - moderowany i chłodzony wodą, na paliwie nisko wzbogaconym uranie lub plutonie-uranie w pastylkach MOX – z dwoma najpopularniejszymi w świecie odmianami: wodnociśnieniowy Pressurized Water Reactor PWR i wrzący Boiling Water Reactor BWR. Drugim jest ciężkowodny Pressurized Heavy Water Reactor PHWR – moderowany ciężką wodą D2O, chłodzony ciężką lub lekką wodą, na paliwie nisko wzbogaconym uranie lub uranie naturalnym. Trzecim reaktorem termicznym jest wysokotemperaturowy High Temperature Graphite-moderated Reactor HTGR – moderowany grafitem, chłodzony helem.

Reaktor wysokotemperaturowy wyróżnia się specjalną konstrukcją elementów paliwowych (ceramiczne ziarenka paliwa) oraz chłodziwem helowym. Hel, gaz szlachetny, nie wchodzi w reakcje chemiczne z materiałami konstrukcyjnymi reaktora i posiada wysoką przewodność cieplną. Dzięki wysokiej temperaturze chłodziwa na wyjściu z niego, uzyskana para posiada nadkrytyczne parametry cieplne, umożliwiające uzyskanie wysokiej sprawności wytwarzania energii elektrycznej. Zrzuty ciepła do otoczenia są 2-krotnie mniejsze w porównaniu do reaktorów wodnych. Paliwo reaktorów wysokotemperaturowych, o początkowym stopniu wzbogacenia 15,5%, pozwala na uzyskanie wysokiego stopnia wypalenia – np. 2-krotnie wyższego niż w reaktorach wodnych. Charakterystyki neutronowe omawianych reaktorów umożliwiają wykorzystanie występującego w paliwie plutonu militarnego (nieproliferacja). W uranowym cyklu paliwowym, w wypalonym paliwie znajduje się 2-krotnie mniej tego plutonu na jednostkę wytworzonej energii w porównaniu z reaktorami lekkowodnymi. Ekonomicznie uzasadniona jest budowa małych, modułowych układów z reaktorami wysokotemperaturowymi, które można wytwarzać w fabryce, a montaż prowadzić na placu budowy. Walory reaktorów wysokotemperaturowych pozwalają na ich lokalizacje w pobliżu aglomeracji miejskich.

Więcej informacji nt. synergii węglowo-jądrowej poniżej
 (pobierz plik .pdf)