Japońskie reaktory jądrowe - źródła energii elektrycznej

Japonia wystartowała ze swoim nuklearnym programem badawczym w 1954r. z 230-ma milionami jenów z budżetu państwa przeznaczonymi na ten cel. W 1955 zostały ustanowione zasady prawne - Atomic Energy Basic Law, które ograniczają wykorzystanie nauki i technologii nuklearnej wyłącznie do celów pokojowych. W 1976r. rząd Japonii podpisał Traktat o Nierozprzestrzenianiu Broni Jądrowej (Nuclear Non-Proliferation Treatry) utworzony przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej (IAEA) a w 1999r. jako jeden z pierwszych krajów, Japonia ratyfikowała dodatkowy protokół z IAEA, dot. inspekcji i weryfikacji zabezpieczeń cywilnych programów nuklearnych. W 1956r. rząd japoński powołał Komisję Energii Atomowej i organizacje badawczo - wdrożeniowe: Science and Technology Agency, Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI) oraz Atomic Fuel Corporation. Dnia 26.X.1963r. w Tokai nastąpił rozruch reaktora demonstracyjnego typu BWR o mocy 15Mwe. Od tej pory ten dzień obchodzi się w Japonii jako „Dzień Atomu”.

Pierwszy japoński komercyjny reaktor jądrowy, importowany z Wielkiej Brytanii, rozpoczął pracę w 1966r. Był to reaktor Tokai-1 (160 Mwe) typu GCR (Gas-Cooled Reactor), który pracował do końca marca 1998r.
W 1968r. Japonia rozpoczęła prace badawcze nad reaktorami szybko powielającymi. W 1970 r. koncern Japan Atomic Power Company uruchomił reaktor Tsuruga 1 (BWR) o mocy 341 MWe a koncern Kansai Electric Power Co. reaktor Mihama 1 (PWR) - 320 MWe. Reaktor prototypowy z 1970 r. Fugen typu ATR (148 MWe), moderowany ciężką wodą i chłodzony zwykłą wodą, został zaprojektowany zarówno na paliwo uranowe, jak i plutonowe. Był pierwszym w świecie reaktorem termicznym, w którym w całości wykorzystano paliwo typu MOX (Mixed Oxides). Od 1977r. w Oarai działał doświadczalny reaktor JOYO gdzie prowadzono próbne napromieniowanie paliw i materiałów (po renowacji został on reaktywowany w 2003r.). W 1983r. zbudowano reaktor JT-60 jako urządzenie testujące do badań reakcji termojądrowych (odpowiednik amerykańskiego Tokamak Fusion Test Reactor). W 1993r. JT-60 osiągnął stan plazmy bijący rekordy światowe pod względem temperatury plazmy, gęstości cząstek oraz tzw. containment time. W celu wykorzystania nagromadzonego plutonu jako paliwa jądrowego, zbudowano reaktor prędki powielający Monju. Oddany do eksploatacji w 1994r. już w sierpniu 1995 r. rozpoczął produkcję energii elektrycznej, ale w grudniu tegoż roku doszło do awarii z powodu wycieku sodu z obiegu wtórnego (640 kg). Od tego momentu reaktor Monju chociaż nie został wycofany z eksploatacji, nadal nie pracuje. W innym reaktorze, lipcu 1999r. - w elektrowni Tsuruga-2 z powodu pęknięcia odcinka rury dług. 8cm. nastąpił wyciek radioaktywnej wody. W oficjalnym komunikacie* zapewniono, że skażenie radioaktywne nie przedostało się do atmosfery.
W 1985r., w odległości zaledwie 7 km od centrum miasta Kashiwazaki, wybudowano elektrownię Kashiwazaki Kariwa (7 bloków o mocy 7965 Mwe), która jest największą elektrownią jądrową na świecie.
Pierwsze dwie jednostki typu ABWR o mocy 1315 MWe ( Tokyo Electric Power Co.-TEPCO) Kashiwazaki-Kariwa 6 i 7 powstały kolejno w 1996r i 1997r. Według NSC Country Review: JAPAN (1996), w Japonii w 1996r. działało już 50 komercyjnych elektrowni jądrowych, 26 BWR, 22 PWR, 1 Tokai-1(Magnox), i 1 ciężki wodny reaktor. Obecnie w 2004r. jest ich 54-y o łącznej mocy 45521MWe. Wytwarzają one 34% energii elektrycznej w skali całego kraju. Reaktory pracujące w Japonii, oprócz dwóch reaktorów prototypowych - reaktora Fugen typ ATR (Advanced Thermal Reactor); HWLWR (Heavy Water Light Water Reactor) i reaktora powielającego Monju typ FBR (Fast Breeder Reactor) oraz zatrzymanego reaktora Tokai 1 typ GCR, to 23 reaktory wodne ciśnieniowe typu PWR (Pressurized Water Reactor) oraz 27 wodne wrzące typu BWR (Boiler Water Reactor). Kashiwazaki Kariwa, to tzw. reaktory udoskonalone typu ABWR (Advanced BWR). Do chłodzenia obiegu parowego używa się wody morskiej, dlatego elektrownie japońskie nie mają charakterystycznych chłodni kominowych. Elektrownie jądrowe w Japonii pracują w sieci z częstotliwością 50 Hz w północnej części oraz 60 Hz na południu kraju. Japońskie elektrownie jądrowe lokalizuje się najczęściej na podłożu z litej skały, tak, aby wytrzymały niespodziewane ruchy tektoniczne ziemi. Trzęsienie ziemi, jakie miało miejsce w listopadzie 1993 r. na północy wyspy Honshu o sile 5,8 w skali Richtera, nie spowodowało żadnych zakłóceń w pracy w elektrowni Onagawa 1, zlokalizowanej w odległości 30 km od epicentrum trzęsienia. Podobnie trzęsienie ziemi w 1995 r. z epicentrum na wyspie Awaji, nie wpłynęło na pracę elektrowni jądrowych Takahama, Tsuruga, Mihama i Ohi.

Poniżej wykaz istniejących reaktorów jądrowych:
reaktor / typ / moc /użytkownik / rok uruchomienia

Fukushima I -1 BWR 439 MWe TEPCO 1971
Fukushima I -2 BWR 760 MWe TEPCO 1974
Fukushima I -3 BWR 760 MWe TEPCO 1976
Fukushima I -4 BWR 760 MWe TEPCO 1978
Fukushima I -5 BWR 760 MWe TEPCO 1978
Fukushima I -6 BWR 1067 MWe TEPCO 1979
Fukushima II -1 BWR 1067 MWe TEPCO 1982
Fukushima II -2 BWR 1067 MWe TEPCO 1984
Fukushima II -3 BWR 1067 MWe TEPCO 1985
Fukushima II -4 BWR 1067 MWe TEPCO 1987
Genkai-1 PWR 529 MWe Kyushu 1975
Genkai-2 PWR 529 MWe Kyushu 1981
Genkai-3 PWR 1127 MWe Kyushu 1994
Genkai-4 PWR 1127 MWe Kyushu 1997
Hamaoka-1 BWR 515 MWe Chubu 1976
Hamaoka-2 BWR 806 MWe Chubu 1978
Hamaoka-3 BWR 1056 MWe Chubu 1987
Hamaoka-4 BWR 1092 MWe Chubu 1993
Hamaoka-5 ABWR 1380 MWe Chubu 2004
Ikata-1 PWR 538 MWe Shikoku 1977
Ikata-2 PWR 538 MWe Shikoku 1982
Ikata-3 PWR 846 MWe Shikoku 1994
Kashiwazaki-Kariwa-1 BWR 1067 MWe TEPCO 1985
Kashiwazaki-Kariwa-2 BWR 1067 MWe TEPCO 1990
Kashiwazaki-Kariwa-3 BWR 1067 MWe TEPCO 1993
Kashiwazaki-Kariwa-4 BWR 1067 MWe TEPCO 1994
Kashiwazaki-Kariwa-5 BWR 1067 MWe TEPCO 1990
Kashiwazaki-Kariwa-6 ABWR 1315 MWe TEPCO 1996
Kashiwazaki-Kariwa-7 ABWR 1315 MWe TEPCO 1997
Mihama-1 PWR 320 MWe Kansai 1970
Mihama-2 PWR 470 MWe Kansai 1972
Mihama-3 PWR 780 MWe Kansai 1976
Ohi-1 PWR 1120 MWe Kansai 1979
Ohi-2 PWR 1120 MWe Kansai 1979
Ohi-3 PWR 1127 MWe Kansai 1991
Ohi-4 PWR 1127 MWe Kansai 1993
Onagawa-1 BWR 498 MWe Tohoku 1984
Onagawa-2 BWR 796 MWe Tohoku 1995
Onagawa-3 BWR 798 MWe Tohoku 2002
Sendai-1 PWR 846 MWe Kyushu 1984
Sendai-2 PWR 846 MWe Kyushu 1985
Shika-1 BWR 505 MWe Hokuriku 1993
Shimane-1 BWR 439 MWe Chugoku 1974
Shimane-2 BWR 789 MWe Chugoku 1989
Takahama-1 PWR 780 MWe Kansai 1974
Takahama-2 PWR 780 MWe Kansai 1975
Takahama-3 PWR 830 MWe Kansai 1985
Takahama-4 PWR 830 MWe Kansai 1985
Tokai-2 BWR 1056 MWe JAPC 1978
Tomari-1 PWR 550 MWe Hokkaido 1989
Tomari-2 PWR 550 MWe Hokkaido 1991
Tsuruga-1 BWR 341 MWe JAPC 1970
Tsuruga-2 PWR 1115 MWe JAPC 1987
Monju prototyp FBR 246 MWe JNC 1995

Ogółem: 54 reaktory o mocy 45 521 MWe

Japońskie reaktory w trakcie budowy:
Higashidori-1 BWR 1067 MWe Tohoku November 2000 - 2005
Shika-2 ABWR 1315 MWe Hokuriku August 2001 - 2006
Tomari-3 PWR 912 MWe Hokkaido 2003 - 2009

razem:3 reaktory o mocy 3294 Mwe

Planowane reaktory w przyszłości:
Fukushima I - 7 i 8 ABWR 1380 Tepco 2005, plan. zak. 2010 -11
Ohma ABWR 1383 EPDC 2006, planowane zakończenie w 2012
Tsuruga 3 i 4 APWR 1538 JAPC 2007, plan. zak. 2014 -15
Shimane 3 ABWR 1375 Chugoku 2005, plan. zak. 2011
Higashidori 1 i 2 ABWR 1385 Tepco 2006 i 08, pl. zak.2012 i 14
Higashidori 2 ABWR 1385 Tohoku 2010, pl. zak. 2015
Namieodaka BWR 825 Tohoku 2010, plan. zak. 2015
Kaminoseki 1 i 2 ABWR 1373 Chugoku 2008 i 11, pl. zak. 2015 i 16

razem:12 reaktorów o mocy 16320 Mwe

Pierwsze bloki jądrowe w Japonii budowały firmy amerykańskie Westinghouse, General Electric i inne, w kooperacji z firmami japońskimi jak Hitachi Co Ltd, Toshiba Corp. Industial and Power Systems and Services Co., Mitsubishi i Heavy Industry Co Ltd.
Niektóre elektrownie jądrowe w Japonii są własnością terytorialnie wydzielonych prywatnych firm energetycznych (użytkowników) powołanych w 1951 r. tj. Hokkaido Electric Power Co., Tohoku Electric Power Co., Tokyo Electric Power Co., Chubu Electric Power Co., Hokuriku Electric Power Co., Kansai Electric Power Co., Chugoku Electric Power Co., Inc, Shikoku Electric Power Co. i Kyushu Electric Power Co., które są odpowiedzialne za wytwarzanie oraz dystrybucję energii elektrycznej. Firmy te w 1952 r. utworzyły federację - (FEPC). Pozostałe elektrownie jądrowe są własnością Japan Nuclear Cycle Development Institute (tj. Fugen i Monju) oraz Japan Atomic Power Co.i Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp.
Japonia posiada zakłady wzbogacania uranu w Ningyo Toge w gestii JNC oraz w Rokkasho (od 1984r.) zarządzane przez prywatne konsorcjum Japan Nuclear Fuel Limited (JNFL). Zakłady przerobu wypalonego paliwa znajdują się w Tokaimura (JNC) oraz Rokkasho (JNFL), będącego jeszcze w stadium rozbudowy. Na terenie Rokkasho znajduje się również centralne składowisko niskoaktywnych odpadów promieniotwórczych. W wyniku pożaru w zakładach Tokaimura w 1997r. zostało napromieniowanych 37-u pracowników. Nadal część wypalonego paliwa z japońskich elektrowni jądrowych przerabiana jest Europie, we Francji i w Wielkiej Brytanii.

Kornel Drzewiński

źródła:
http://www.uic.com.au/nip79.htm
http://www.insc.anl.gov/tempdb/d_sql_interface_view=country_status_qvar=...
http://www.gigawat.net.pl/article/articleprint/296/-1/34/
http://www.insc.anl.gov/pwrmaps/
http://www.iaea.or.at/inis/ws/d2/r1824.html
* http://news.bbc.co.uk/1/hi/world/asia-pacific/393216.stm
http://www.unic.un.org.pl/terroryzm/systemnz.php
http://www.jaeri.go.jp/english/annual/1999e/index.html
http://www.japannuclear.com/nuclearpower/program/dereg.html
http://www.cnfc.or.jp/plutonium/pl36/report.e.html

zdjęcia:
http://www.insc.anl.gov/pwrmaps/
http://www.athome.tsuruga.fukui.jp/nuclear/easy/q_4.html
http://www.cscap.nuctrans.org/Nuc_Trans/locations/tsuruga/tsuruga.htm
http://news.bbc.co.uk/1/hi/world/asia-pacific/393216.stm
http://www.fepc.or.jp/english/menu/nuclear/chap10.html
http://www.nr.titech.ac.jp/~02m19190/photo.htm
http://www.nuc.berkeley.edu/designs/abwr/abwr.html
http://www.gns.ne.jp/eng/atm/jpn_npp/index.htm
http://library.thinkquest.org/17658/nuc/nucgeolt.html?tqskip1=1

mapa rozmieszczenia elektrowni jądrowych w Japonii

Schemat reaktora jądrowego typo BWR (Boiling Water Reactor)

Schemat reaktora jądrowego typu PWR (Pressurized Water Reactor)

Schemat reaktora jądrowego typu ATR (Advanced Thermal Reactor)

Schemat reaktora jądrowego typu FBR (Fast Breeder Reactor)

Budowa reaktora jądrowego typu ABWR

Montaż reaktora typu ABWR w Japonii

Japoński reaktor prędki - Monju

Reaktor jądrowy Fugen (ATR) gdzie wykorzystano paliwo MOX

Elektrownia jądrowa Kashiwazaki Kariwa - największa na świecie

Elektrownia jądrowa Tsuruga 1

Schemat reaktora i turbiny w elektrowni Tsuruga 1

Elektrownia jądrowa Tsuruga 2 / pref. Fukui

Elektrownia jądrowa Fukushima 2

Elektrownia jądrowa Genkai

Elektrownia jądrowa Hamaoka

Elektrownia jądrowa Ikata

Elektrownia jądrowa Mihama

Elektrownia jądrowa Onagawa

Elektrownia jądrowa Ohi

Elektrownia jądrowa Sendai

Elektrownia jądrowa Shimane

Elektrownia jądrowa Tokai

Zakłady przerobu wypalonego paliwa jądrowego w Rokkasho, pref. Aomori

Share this