|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 12/2003
Energetyka jądrowa rozwija się w Japonii. Pamiętają Hiroshimę, ale chcą niezależności
|
|
|
Japonia jest krajem niewiele większym od Polski (372,3 tys. km kw.), ale liczącym znacznie więcej mieszkańców – ok. 126,5 mln. Położona jest na czterech głównych wyspach: Honshu, Kyushu, Shikoku i Hokkaido oraz na prawie czterech tysiącach mniejszych wysepek.
|
Wszystkie wyspy rozciągające się z północnego wschodu na południowy zachód na przestrzeni ok. 3 tys. km kw., są górami pochodzenia wulkanicznego, niektóre z nich przekraczają wysokość 3 tys. m.
Archipelag ten ciągnie się w rejonie zwiększonej aktywności sejsmicznej i częstych trzęsień ziemi. Nie licząc energii wodnej niesionej przez liczne górskie rzeki, kraj ten jest całkowicie pozbawiony surowców energetycznych. Niedostatek własnych źródeł energii, a jednocześnie duże zapotrzebowanie na energię elektryczną dynamicznie rozwijającej się po II wojnie światowej gospodarki japońskiej, spowodował zainteresowanie się energią pochodzącą z rozszczepienia jąder uranu. W 1956 r. rząd japoński powołał Komisję Energii Atomowej i zostały utworzone organizacje rządowe mające na celu rozwój i wdrażanie energetyki jądrowej - Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI) i Atomic Fuel Corporation (AFC).
Pierwszym krokiem na drodze rozwoju energetyki jądrowej było uruchomienie 26 października 1963 r. reaktora demonstracyjnego JPDR (Japan Power Demonstration Reactor) typu BWR o mocy 15 MWe w Tokai. Dzień 26 października zapisano w japońskim kalendarzu jako „Dzień atomu”. Dwa lata później, czyli w 1965 r., uruchomiono pierwszy w kraju reaktor energetyczny Tokai 1 (166 MWe) typu Calder Hall - GCR (Gas Cooled Reactor). Został on zakupiony w Wielkiej Brytanii i wybudowany przez brytyjską firmę General Electric. W 1998 r., po przepracowaniu 32 lat, reaktor ten został wyłączony z eksploatacji. Nastąpiło to nie tyle z powodów technicznych, ale z racji jego niekonkurencyjności w stosunku do eksploatowanych pozostałych reaktorów wodnych. Obecnie został on rozładowany z paliwa, by za 5 do 10 lat poddać go procesowi całkowitej likwidacji.
W latach 1970. rozpoczął się w Japonii intensywny rozwój energetyki jądrowej. Już w 1970 r. koncern energetyczny Japan Atomic Power Company (JAPCO) uruchomił reaktor Tsuruga 1 (BWR) o mocy 341 MWe a z kolei koncern Kansai Electric Power Co. reaktor Mihama1 (PWR) – 320 MWe. Dla ścisłości należy wspomnieć, iż energetyka jądrowa do Japonii przyszła ze Stanów Zjednoczonych. To właśnie Westinghouse, General Electric i inne firmy amerykańskie budowały pierwsze bloki jądrowe w Japonii. W owym czasie ropa naftowa była tania i elektrownie jądrowe powstawały raczej z myślą o przyszłości, a nie z bezpośrednich pobudek ekonomicznych. Jednak kiedy w 1973 r. cena ropy naftowej gwałtownie podskoczyła do ponad 30 dolarów za baryłkę, zaczęto przywiązywać większą wagę do energii jądrowej jako źródła stabilnego i ekonomicznego zaopatrzenia kraju w energię. Zaczęto budować coraz to nowe elektrownie jądrowe, w czym uczestniczyły w tym różne kompanie energetyczne. Wzrost udziału energetyki jądrowej w ostatnich latach na tle innych źródeł energii pierwotnej przedstawiono na rys.1.
Eksploatacja elektrowni jądrowych w Japonii znacząco zmniejsza zależność tego kraju od importowanych nośników energii. Dzisiaj Kraj Kwitnącej Wiśni zajmuje trzecie miejsce w świecie pod względem liczby czynnych elektrowni jądrowych, eksploatując 54 bloki z zainstalowaną w nich łączną mocą 44 301 MW. Elektrownie te dostarczyły w 2001 r. 321,9 TWh energii elektrycznej, co stanowiło 35 proc. udział w ogólnie wytworzonej energii elektrycznej. Japonia szczyci się również największą elektrownią jądrową w świecie, którą jest Kashiwazaki Kariwa o mocy prawie 8000 MWe (7 bloków). Jest ona zlokalizowana w odległości zaledwie 7 km od centrum Kashiwazaki, miasta liczącego 88 tys. mieszkańców.
Rys. 1. Trend produkcji energii elektrycznej w Japonii wg Status of Safety Administration of Nuclear Power Stations in Japan.
Rys. 2. Największa w świecie elektrownia jądrowa- Kashiwazaki Kariwa 5 x 1067 MWe i 2 x 1315 MWe
Biorąc pod uwagę uwarunkowania geologiczne Japonii, tj. możliwość występowania trzęsień ziemi, elektrownie jądrowe lokalizuje się tam, gdzie istnieje podłoże z litej skały. Same elektrownie są budowane tak, aby wytrzymały trzęsienia ziemi, stąd często zagłębiane są one znacznie poniżej poziomu ziemi. Trzęsienie ziemi, jakie np. miało miejsce w listopadzie 1993 r. w północnej części wyspy Honshu o sile 5,8 w skali Richtera, nie spowodowało żadnych zakłóceń w pracy w elektrowni Onagawa 1 (497 MWe,) zlokalizowanej w odległości 30 km od epicentrum trzęsienia. Podobnie trzęsienie ziemi w 1995 r. z epicentrum na wyspie Awaji, nie wpłynęło na pracę elektrowni jądrowej Takahama (2 x 720 MWe i 2 x 830 MWe) i Ohi (2 x 1120 MWe i 2 x 1127 MWe) odległych o 130 km od epicentrum oraz Mihama (320 MWe, 470 MWe i 780 MWe) odległej 180 km od epicentrum.
Jak można zauważyć na rys. 3, wszystkie elektrownie jądrowe zlokalizowane zostały nad brzegiem Morza Japońskiego lub Oceanu Spokojnego, co czyni je atrakcyjnymi z uwagi na łatwy morski transport ciężkich urządzeń, do których zaliczyć należy zbiornik reaktora czy wytwornice pary (masa tych urządzeń dochodzi do 800 t). Również transport świeżego paliwa do elektrowni, a także paliwa wypalonego odbywa się drogą morską. Do chłodzenia obiegu parowego używa się wody morskiej, stąd specyficzny wygląd elektrowni japońskich, bez charakterystycznych chłodni kominowych.
Reaktory pracujące w Japonii, z wyjątkiem dwóch reaktorów prototypowych tj. reaktora Fugen –ATR (Advanced Thermal Reactor) - HWLWR (Heavy Water – Light Water Reactor) i reaktora powielającego Monju -FBR (Fast Breeder Reactor) oraz zatrzymanego reaktora Tokai - typ GCR, to reaktory wodne ciśnieniowe typu PWR (Pressurized Water Reactor) - 23 oraz wodne wrzące typu BWR (Boiler Water Reactor) - 29. Oddawane ostatnio reaktory do eksploatacji, np. Kashiwazaki Kariwa, to tzw. reaktory udoskonalone typu ABWR (Advanced BWR). Reaktory ABWR o mocy rzędu 1200-1500 MWe projektowane są przy następujących założeniach: czas budowy elektrowni 48 miesięcy, okres eksploatacji 60 lat, wyłączenia awaryjne poniżej 1 na 7000 h pracy, współczynnik dyspozycyjności 90 proc. planowane odstawienia poniżej 20 dni na rok, długość kampanii paliwowej 18-24 miesięcy.
Rys. 3. Lokalizacja bloków jądrowych w Japonii (stan na 31.12 2002 r.).
Średnia moc bloku jądrowego w Japonii wynosi nieco ponad 850 MWe, średnia dyspozycyjność wszystkich bloków jądrowych w 1996 r. wynosiła 80,8 proc., ale były i takie, które pracowały np. w 1995 r. z dyspozycyjnością 100 proc., np. Kashiwazaki 3, Ikata 3.
Intensywny rozwój energetyki jądrowej pociąga za sobą szybkie nagromadzenie znacznych ilości plutonu. Naturalnym sposobem pozbycia się plutonu jest jego dalsze wykorzystywanie jako paliwa jądrowego w reaktorach prędkich powielających. W tym też celu zbudowano nowoczesny reaktor powielający Monju, oddany do eksploatacji w kwietniu 1994r. W sierpniu 1995 r. rozpoczął produkcję energii elektrycznej, ale już w grudniu tegoż roku doszło do awarii z powodu wycieku sodu z obiegu wtórnego (640 kg). Od tego momentu reaktor Monju jakkolwiek nie został wycofany z eksploatacji, to jednak nadal nie pracuje.
Rys. 4. Reaktor prędki Monju.
Jeśli chodzi o reaktor prototypowy Fugen–ATR (148 MWe), moderowany ciężką wodą i chłodzony zwykłą wodą, to został on zaprojektowany zarówno na paliwo uranowe, jak i plutonowe. Stąd też był pierwszym w świecie reaktorem termicznym, w którym w całości wykorzystano paliwo typu MOX (Mixed Oxides). W 2003 r. planuje się wycofanie z eksploatacji tego reaktora.
Większość elektrowni jądrowych w Japonii jest własnością terytorialnie wydzielonych prywatnych firm energetycznych (electric utilities) powołanych do życia w 1951 r. (Hokkaido, Tohoku, Tokyo, Chubu, Hokuriku, Kansai, Chugoku, Shikoku i Kyushu), które są odpowiedzialne za wytwarzanie oraz dystrybucję energii elektrycznej. Firmy te w 1952 r. utworzyły federację - Fedaration of Electric Power Companies (FEPC) w celu równego ich traktowania w kontaktach i współpracy z przemysłem. Pozostałe elektrownie jądrowe są własnością Japan Nuclear Cycle Development Institute (tj. Fugen i Monju) oraz Japan Atomic Power Company (Tokai-2, Tsuruga-1 i Tsuruga-2).
Rys. 6. Elektrownia jądrowa Tsuruga z reaktorem BWR – 350 MWe i PWR – 1200 MWe.
Japonia nadal rozwija swoją energetykę jądrową. Aktualnie w budowie znajdują się trzy bloki (Higashidori Nr 1- ABWR 1067 MWe, Hamaoka Nr 5 - BWR 1325MWe i Shika Nr 2 - ABWR 1315 MWe). Według japońskiego Ministerstwa Handlu i Przemysłu, do 2015 r. potrzeba będzie jeszcze kolejnych 14 bloków, aby zaspokoić popyt na energię, a jednocześnie zmniejszyć emisję dwutlenku węgla. Japonia posiada własny silny potencjał wytwórczy urządzeń dla energetyki jądrowej - stanowią go takie koncerny, jak Hitachi, Toshiba czy Mitsubishi, które wiele urządzeń dla energetyki jądrowej wytwarzają również na eksport.
Elektrownie jądrowe w Japonii pracują w sieci z częstotliwością 50 Hz (północ kraju) oraz 60 Hz (na południu), stąd turbozespoły obracają się z prędkością odpowiednio 1500 i 1800obr./min. Mniej więcej w połowie wyspy Honshu znajduje się linia podziałowa pomiędzy częstotliwością sieci 50 Hz i 60 Hz.
Energetyka jądrowa w Japonii należy do bezpieczniejszych w świecie. Potwierdzeniem tego może być ciągle zmniejszający się wskaźnik obrazujący dodatkowy wpływ promieniowania jonizującego w MW/rok wyprodukowanej energii. W 1985 r. wynosił on 6 osobomSv/MW/rok, podczas gdy w 1996 r. obniżył się do wartości 2 osobomS/MW/rok. Liczba incydentów w obiektach jądrowych wynosiła w 1996 r. piętnaście, przy czym wszystkie zostały zakwalifikowane do poziomu 0 według Międzynarodowej Skali Zdarzeń Jądrowych (INES), a więc bez znaczenia dla bezpieczeństwa. Dla ścisłości należy jednakże wspomnieć, iż w 1999 r. w zakładach konwersji paliwa jądrowego w Tokaimura miała miejsce poważna awaria jądrowa, w wyniku której śmierć poniosły dwie osoby.
Japonia posiada mocno rozwinięty przemysł związany z całym prawie cyklem paliwowym w energetyce jądrowej. Posiada własne zakłady wzbogacania uranu w Ningyo Toge zarządzane przez JNC oraz w Rokkasho zarządzane przez prywatne konsorcjum Japan Nuclear Fuel Limited (JNFL). Zakłady przerobu wypalonego paliwa znajdują się w Tokaimura (JNC) oraz Rokkasho (JNFL). Ten ostatni zakład aktualnie jest jeszcze w stadium rozbudowy – jego docelowa wydajność w 2005 r. ma wynieść 800 t/rok. Nadal część wypalonego paliwa z japońskich elektrowni jądrowych przerabiana jest Europie, we Francji lub w Wielkiej Brytanii. Na terenie Rokkasho znajduje się również centralne składowisko niskoaktywnych odpadów promieniotwórczych (o pojemności 200 tys. m sześc., co jest równoważne 1 mln beczek 200 l), składowisko wypalonego paliwa jądrowego (aktualnie znajduje się tam 779 t paliwa z reaktorów typu BWR i PWR) oraz składowisko zestalonych odpadów promieniotwórczych powstałych z przeróbki wypalonego paliwa. Większość wypalonego paliwa znajduje się nadal w basenach przechowalnikowych na terenie elektrowni jądrowych.
Na zakończenie warto podkreślić, iż japońskie społeczeństwo w większości akceptuje rozwój energetyki jądrowej. Jest to tym bardziej godne podkreślenia, iż Japonia jest jedynym krajem na świecie, który doznał na skutków działania promieniowania jonizującego wskutek wybuchu dwóch bomb atomowych. Znamienne, iż w Japonii ludzie nie doszukują się związku między bronią jądrową, a technologiami jądrowymi.
|
|
|
|
|
