VVER Tipi Nükleer Santraller Nükleer Teknoloji

Transkript

1 VVER Tipi Nükleer Santraller Nükleer Teknoloji Türkiye - Rusya Nükleer Teknoloji Transfer Anlaşması ve Akkuyu Santralı Projesi Elektrik Mühendisleri Odası Yrd. Doç. Dr. Şule Ergün 4 Eylül 2010

2 Sunum Özeti Nükleer Santraller Nasıl Çalışır? Nükleer Santral Sistemleri Nükleer Güvenlik/Güvenlik Kültürü Üçüncü Nesil Nükleer Santraller VVER Tipi Nükleer Santraller Türkiye Elektrik Piyasası Modelleme Çalışması

3 ÇEKĠRDEK BÖLÜNMESĠ (FĠSYON)

4 NÜKLEER SANTRAL

5 NÜKLEER REAKTÖR Zincirleme nükleer reaksiyonlardan sürekli, kontrollü ve güvenli bir şekilde ısı enerjisi üreten sistemlere NÜKLEER REAKTÖR adı verilmektedir.

6 NÜKLEER REAKTÖR

7 NÜKLEER SANTRAL

8 DÜNYADAKĠ NÜKLEER SANTRALLERĠN DAĞILIMI

9 NÜKLEER GÜVENLĠK Nükleer Santrallar: Olabilecek en kötü kaza durumunda bile çevreye zarar vermeyecek şekilde tasarlanır, inşa edilir, yönetilirler. Nükleer Güvenliğin ana hedefi radyoaktivitenin her durumda reaktörde tutulmasıdır.

10 NÜKLEER GÜVENLĠK Güvenlik aşağıdakilerle sağlanır: Güvenlik Sistemleri Yüksek Kalite İmalat ve İnşaat Kapsamlı Testler Güvenlik Değerlendirmeleri Güvenlik Kültürü Düzenleyici Yönetim ve Yönetmelikler

11 NÜKLEER GÜVENLĠK Derinliğine savunma: Güvenlik analizleri sistemlerin hesapsal simulasyonları risklerin detaylıca tanımlandığı olasılıklı güvenlik değerlendirmeleri Derinliğine savunma ilkesi: kazaların önlenmesi kazaların en az zararla sonlandırılması

12 Derinliğine Savunma Ġlkesinin Ġçeriği Radyoaktif Salınımı Engelleyen Bariyerler

13 Derinliğine Savunma Ġlkesinin Ġçeriği Güvenlik sistemleri: yedekli çeşitli güvenilir Nükleer santrallerde güvenlik sistemleri aktif (reaktör operatörü tarafından ya da otomatik olarak devreye sokulan sistemler) pasif (kazanın ciddileşmesini önlemek için kendiliğinden devreye giren sistemler)

14 Derinliğine Savunma Ġlkesinin Ġçeriği Son yıllarda, derinliğine savunma ilkesinin tanımı ve içeriği, kazaların önlenmesi ve kaza gerçekleştiğinde, kaza senaryosunun detaylıca incelenmesini de kapsamak üzere genişletilmiştir. Risklerin detaylıca tanımlandığı derinliğine savunma ilkesi geliştirilmiştir.

15 Risk Tanımlı Derinliğine Savunma Olasılıklı güvenlik değerlendirmeleri, nükleer santrallerde güvenliği tehlikeye atacak risklerin ve bunların oluşma olasılığının incelenmesini içerir. Olay ağaçları Hata ağaçları

16 Risk Tanımlı Derinliğine Savunma Uluslararası Atom Enerji Ajansı nın Kaza Senaryoları için Belirlediği Derinliğine Savunma Ġlkesi

17 Güvenlik Kültürü Nükleer santrallerin güvenliği tasarımdan, sökülmeye kadar her aşamada güvenlik kültürü çerçevesinde sağlanır. Güvenlik kültürüne göre: Güvenlik her şeyden önemli olmalıdır Nükleer güvenlikle ilgili kurum ve kuruluşlar yapılanma ve ilkelerini belirlerken güvenliğe öncelik vermelidir Çalışanlara güvenlikle ilgili sorularını sormak, gerekirse organizasyonu ve diğer çalışanları sorgulamak ve iyileştirme önerileri yapmak üzere imkan ve özgürlükler sağlanmalıdır

18 Güvenlik Kültürü Güvenlik kültürü kalite kontrol ve kalite teminini ve gerekli bakım ve onarımların ihmal edilmeden yapılmasını sağlar ve denetler Güvenlik kültürü çerçevesinde yapılan olumlu davranışlar ödüllendirilirken, buna zıt davranışlar cezalandırılabilir Güvenlik kültürünün uygulanması ilgili kurum ya da kuruluşun yönetiminin sorumluluğudur ve insan hatalarını önlemeyi hedefler.

19 Üçüncü Nesil Nükleer Santraller Nükleer santral tasarımları: Güvenliği arttırmak Ekonomik elektrik üretmek Atık miktarını azaltmak Aynı miktarda yakıttan daha çok enerji üretmek Termal etkinliği arttırmak üzere geliştirilmiştir.

20 Üçüncü Nesil Nükleer Santraller Üçüncü nesil santrallerin Birim hacimde üretilen güç yoğunluğu düşüktür Güvenlik sistemlerinde yedeklilik arttırılmıştır Güvenlik sistemlerinin kapasitesi arttırılmıştır Pasif güvenlik sistemlerinin ve tasarımın kendisinden kaynaklanan öz güvenliğin etkinliği arttırılmıştır En ciddi kaza sonunda radyasyonun halka ulaşması riski azaltılmıştır

21 Üçüncü Nesil Nükleer Santraller Yeni nesil santraller Gelişkin basınçlı su reaktörlü Gelişkin kaynar su reaktörlü Avrupa tasarımı basınçlı su reaktörlü Combustion Engineering tasarımı basınçlı su reaktörlü (Kore tasarımı APR-1400 e benzer) VVER-1200 (Türkiye ye teklif edilen Rus tasarımı basınçlı su reaktörlü)

22 VVER-1200 VVER (Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reactor)-1200: Üçüncü nesil basınçlı su reaktörüdür Avrupa Birliği ve Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı kod ve standartlarına uymak üzere VVER-1000 tasarımında değişiklik yapılarak tasarlanmıştır Çift katlı koruma kabı vardır Rus tipi koruma kapları isteğe göre güvenliği arttıran büyük havuzlarla tasarlanır (Çin)

23 VVER-1200 Ana santral parçalarının ömrü 60 yıla çıkarılmıştır Kapasite faktörü %90 ın üzerine çıkarılmıştır Yakıt çevrimi 24 aya çıkarılmıştır (daha az atık, daha ucuz yakıt) Toryum yakıt çevriminde kullanılabilir

24 VVER-1200 Santral kaza durumunda uzun süreli soğutmayı hiçbir müdahale olmadan 72 saat boyunca sağlar Tasarımın dayandırıldığı kaza sonucunda radyasyonun halka ulaşması riski yılda 10-7 ye düşürülmüştür Güvenlik sistemlerinde çeşitlilik arttırılmıştır İnşaat süresi 54 ay, ilk yatırım maliyeti 1200 USD/kW olarak rapor edilmektedir

25 VVER-1200 Batılı basınçlı su reaktörlü santrallerden farkları Üçgen yakıt dizilimi (daha dar soğutucu kanalları, daha hızlı nötronlar) Daha çok yakıt Yatay buhar üreteci (doğal taşınımın zorlaşması) Rus güvenlik kültürü?

26 VVER-1200

27 TÜRKİYE ELEKTRİK ÜRETİM, DAĞITIM, İLETİM VE SATIŞININ KOMPLEKS UYARLAMALI SİSTEM ANALİZİ YÖNTEMİ İLE BENZEŞİMİNİN YAPILMASI

28 Elektrik piyasası tek bir çatı altında toplanan üretim, iletim, dağıtım, denetleme ve diğer piyasa iģlemlerini geride bırakıp serbestleģme modeline uygun olarak her bir iģlem için ayrı bir birim oluģturma eğilimi göstermiģtir.

29 Electricity Market Complex Adaptive System (EMCAS) Bu çalıģmada, Elektrik üretimi, dağıtımı, iletimi ve satıģının gerek güncel durumda gerekse serbest piyasaya geçiģ durumunda bilgisayar ortamında benzeģimi (simülasyonu) yapılmıģtır. Bunun için, tüm piyasayı ve etmenlerini tek programda inceleyen ve analizleri yapan Electricity Market Complex Adaptive System (EMCAS) benzeģim programı kullanılmıģtır.

30 EMCAS 2017 Türkiye Modeli Türkiye Elektrik Piyasası modelinde Üretim Ġletim Dağıtım SatıĢ Sistem Yürütücüsü Düzenleyici birimleri tanımlandı. Model 2017 yılı için hazırlandı. Neden 2017? Bir nükleer santral yapımı 2010 yılında baģlarsa, santralin 7 yıl sonra devreye gireceği kabul edildi

31 EMCAS 2017 Türkiye Modeli

32 EMCAS 2017 Türkiye Modeli - Analizler Senaryolar Talep DüĢük (Low) Talep, Beklenen (Medium) Talep,Yüksek (High) Talep Referans Senaryo: 2017 yılı toplam kurulu gücünün TEĠAġ tarafından hazırlanan Kapasite Projeksiyon raporu ile hazırlanan senaryo Nükleer Senaryo: 2017 yılı Referans Senaryo ya ek olarak toplam kurulu güce fazladan 5000 MWe gücünde Nükleer santral eklenen senaryo (Nükleer Senaryo hazırlanırken ilk yatırım maliyeti hesaba katılmıģtır.) Doğalgaz Senaryo: 2017 yılı Referans Senaryo ya ek olarak toplam kurulu güce fazladan 5000 MWe gücünde Doğalgaz ile çalıģan termik santrali eklenen senaryo Linyit Senaryo: 2017 yılı Referans Senaryo ya ek olarak toplam kurulu güce fazladan 5000 MWe gücünde Linyit ile çalıģan termik santrali eklenen senaryo

33 MWh EMCAS 2017 Türkiye Modeli - Analizler Temmuz 2017 Talep Analizi 4.5E E E+04 Beklenen Düşük Yüksek Talep Talep Tahmini Tahmini 4.5E E E E E E E E E E E E E E E E E E+04 Talep EMCAS Talep EMCAS Talep EMCAS Saat Saat Saat Referans Senaryo

34 TL/MWh TL/MWh TL/MWh EMCAS 2017 Türkiye Modeli - Analizler Temmuz 2017 Bölgesel Marjinal Fiyat Analizi Bölgesel Marjinal Fiyat - Düşük Talep Bölgesel Marjinal Fiyat - Beklenen Talep Bölgesel Marjinal Fiyat - Yüksek Talep Referans Senaryo Nükleer Senaryo Referans 562Senaryo Nükleer Senaryo 0 Zaman (saat) Referans Senaryo Nükleer Senaryo Zaman (saat) Zaman (saat)

35 MWh MWh EMCAS 2017 Türkiye Modeli - Analizler Temmuz 2017 Yakıt Analizi (Beklenen Talep) 5.0E E E E E E+00 Yakıt Türüne Bağlı Saatlik Üretim (12 Temmuz 2017-Referans Senaryo-Beklenen Talep) Saat Referans Senaryoda Doğalgazın piyasadaki payı fazladır İthal Kömür Linyit Taş Kömürü Fuel Oil Doğal Gaz Hidro Rüzgar Nükleer Senaryoda ise Doğalgazın piyasadaki payı azalmaktadır. Nükleer santral baz yük olarak piyasadaki yerini almıģtır 5.0E E E E E E+00 Yakıt Türüne Bağlı Saatlik Üretim (12 Temmuz 2017-Nükleer Senaryo-Beklenen Talep) Saat İthal Kömür Linyit Taş Kömürü Uranyum Fuel Oil Doğal Gaz Hidro Rüzgar 35

36 Oran (%) EMCAS 2017 Türkiye Modeli - Analizler Temmuz 2017 CO 2 Salınım Analizi Nükleer Senaryo - CO 2 Düşme Oranları Yüksek Beklenen Düşük Gün Her üç durumda da talebin karģılandığı düģünülürse sisteme nükleer santral eklenmesi CO 2 salınım değerlerinde % 9 ile % 17 arasında bir düģüģ olmasına neden olmuģtur.

37 TL/MWh EMCAS 2017 Türkiye Modeli - Analizler Ekim 2017 Farklı Senaryolarda Bölgesel Marjinal Fiyat Analizi Bölgesel Marjinal Fiyat - Beklenen Talep Nükleer Senaryo Kömür (Linyit) Senaryo Doğal Gaz Senaryo Zaman (saat) Doğalgaz ile çalıģan termik santraller kullanılarak yapılan bir kapasite geniģlemesi sonucunda BMF değerlerinde artıģ gözlenmiģtir. Kömür ve Nükleer Senaryo sonuçları ise birbiriyle aynı çıkmıģtır. Nedeni 37 piyasada baz yük olarak görev yapmalarıdır.

38 Oranlar (%) EMCAS 2017 Türkiye Modeli - Analizler Ekim 2017 CO 2 Emisyon Analizi Nükleer Senaryoya göre Doğalgaz ve Kömür Senaryosu CO 2 Artış Oranları Kömür Senaryosu Doğalgaz Senaryosu Gün Nükleer Senaryonun yerine uygulanan Kömür Senaryosu sonucunda CO2 salınımı Nükleer Senaryoya göre ortalama yüzde 25, Doğalgaz Senaryosunda ise ortalama yüzde 15 artıģ gözlenmiģtir.

39 EMCAS 2017 Türkiye Modeli - Analizler Sonuçlar EMCAS Türkiye 2017 yılına ait yapılan Referans Senaryo ve Nükleer Senaryo karģılaģtırmaları sonucunda Nükleer Senaryonun; BMF değerlerinin düģmesine CO 2 salınım değerlerinin düģmesine Santral sahibi Ģirketin kar etmesine Nükleer santrallerin eklenmesi ve santrallerin baz yük olması nedeniyle yerli kaynakların tüketiminin azalmasına Kömür rezervlerinin kullanım süreleri artmasına Yakıt çeģitliliğinin artması sonucunda doğalgaza olan talebin düģmesine neden olmuģtur. 39