Standard di sicurezza e nuove frontiere tecnologiche per l`energia

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Standard di sicurezza e nuove frontiere tecnologiche
per l'energia nucleare
Camera dei Deputati - VAST
Roma, 25 settembre 2008
Presenza nucleare Enel
Siglato accordo con Rosatom per
lo sviluppo congiunto di nuove
centrali
Capacità installata
Francia – accordo con Edf
Reattori in costruzione
n. unità
1 (Flamanville 3)
1.600 MW (200 MW Enel)
Tecnologia
Slovacchia – Slovenske Elektrarne
Reattori operativi
n. unità
Tecnologia
Tecnologia
7
1
ca. 2.5 GW
~ 21 TWh
PWR – USA
Westinghouse
Mix di produzione del gruppo
20,3%
153,5 TWh
11,9%
Totale capacità reattori operativi 4.436 MW
18,0%
Olio & Gas
Gas CCGT
Carbone
Nucleare
Altre RES
Idro
14,7%
28,6%
8,1%
5,1%
29,5%
11,8%
Contributo crescente
del nucleare grazie al
consolidamento delle
attività di Endesa
Totale capacità reattori in costruzione 1.080 MW4
4,7%
23,2%
24,1%
2006
2007
PWR 440/213
Romania – consorzio guidato da
Nuclearelectrica3
n. unità
2 (Cernavoda 3&4)
1.500 MW
Tecnologia
131,4 TWh
2
Produzione annua
~ 12 TWh
Tecnologia
PWR - Russia
n. unità
2 (Mohovce 3&4)
880 MW
PWR - EPR - Areva
Spagna – Endesa
Reattori operativi
n. unità
Produzione annua
4
1.760 MW
1.
2.
3.
4.
5.
Endesa (67,05%)
SE consolidata al 100%
Enel è stata invitata con il 15%, ma il processo è stato al momento bloccato
SE consolidata al 100%, Flamanville al 12,5%, Romania non inclusa
Mix di produzione: Enel presentazione agli analisti, Londra, 13 marzo1
2008
Candu - AECL
Il nucleare in Slovenské Elektrárne
La Slovacchia è uno dei quattro Paesi europei che ha più del 50% della
generazione elettrica da fonte nucleare
Circa 5,500 persone sono impiegate direttamente o indirettamente nell’industria
nucleare in Slovacchia (pop. complessiva: 5,4 milioni)
Il nucleare ha un elevato livello di accettabilità
Enel nell’aprile 2006 è divenuto l’azionista di maggioranza (66%) di Slovenské
Elektrarne (SE); il 34% è di proprietà del National Property Fund
Slovenské Elektrarne è il maggior produttore di energia elettrica del Paese,
con una quota di circa l’ 87%
Enel ha pianificato investimenti di SE per circa 3.35 miliardi di € sino al 2012.
Poco meno del 60% di questi investimenti sono in attività nucleari.
Potenza installata
11%
Generazione
29%
17%
15%
33%
27%
55%
13%
Nucleare (SE-J)
Fossile (SE)
Idro (SE)
Altri
Nucleare (SE-J)
Fossile (SE)
Idro (SE)
Altri
2
Mochovce 3&4
La tecnologia dell’impianto
Reattore ad acqua in pressione
1400-1600 MWe
Reattore ad acqua in pressione 440 MWe
(progettista: Gidropress/modello 213)
(progettista: Areva/modello N4, EPR)
¾
Il reattore è refrigerato e moderato ad acqua in pressione ed è della stessa tipologia dei reattori PWR
occidentali (reattori francesi, reattori Siemens-KWU in Germania, reattori Westinghouse in USA); la tecnologia
PWR costituisce oltre il 60% dei 439 reattori nel mondo.
¾
Il progetto dei reattori PWR 440 è standardardizzato (circa 40 unità del tipo 440, in 10 Paesi) ed ha elevate
caratteristiche intrinseche di sicurezza dovute alla bassa densità di potenza, all’elevato volume di
acqua presente nel circuito primario ed ai notevoli margini di progetto.
¾
Il modello 213 rappresenta l’ultima generazione dei reattori VVER 440
¾
L’impianto più recente di questo tipo è Mochovce 1&2 (in Slovacchia), entrato in servizio negli anni 1998
(Unità 1) e 2000 (Unità 2), caratterizzato da notevoli miglioramenti di sicurezza conseguenti ad attività
ingegneristiche e di ricerca effettuate negli anni ’90 e finanziate in larga parte dalla UE.
3
Mochovce 3&4
Un progetto evolutivo
Impianti nucleari oggi in
servizio
Progetto std
PWR 440440-213
Progetto evolutivo
Mochovce 33-4
Mochovce 11-2
‘92 – ‘98
1st step di cambiamenti
sostanziali di progetto
(*)
2005 – ‘07
2nd step di cambiamenti
sostanziali di progetto
Il nuovo progetto dell’impianto di Mochovce 3&4 è un “Progetto evolutivo” (“Evolutionary Design”), come gran parte dei
reattori di Generation-III attualmente in costruzione in Europa, poichè:

si basa sulla tecnologia provata e largamente consolidata dei reattori nucleari attualmente in servizio;
utilizza tale tecnologia come punto di partenza per i miglioramenti di sicurezza, ponendo una forte enfasi
sull’impiego di soluzioni provate, al fine di minimizzare i rischi tecnologici.
La revisione del progetto originale da parte di Enel ha portato all’introduzione di notevoli miglioramenti
progettuali, finalizzati a:

ridurre ulteriormente la probabilità di incidente;
minimizzare in ogni caso le conseguenze ambientali di un incidente, per quanto improbabile;
potenziare ulteriormente le capacità di monitoraggio e controllo dell’impianto da parte dell’operatore, al fine di
garantire una gestione ottimale dell’impianto sia in condizioni di normale esercizio, sia in condizioni anormali.
Il progetto ha ottenuto parere positivo da parte della Commissione Europea (art. 41 Trattato Euratom), con
raccomandazione riguardante l’adozione di misure per la protezione dell’impianto dalle conseguenze dell’impatto di aereo
leggero (small aircraft).
* An evolutionary design is an advanced design that achieves improvements over existing designs through small to moderate
modifications, with a strong emphasis on maintaining design proveness to minimize technological risks (ref.: IAEA-Tecdoc 936)
4
Accordo con Edf
Progetto European Pressurised Reactor
L’ EPR (European Pressurised Reactor) è
l’impianto di progettazione europea più
avanzato attualmente disponibile.
E’ un impianto nucleare di Generation III
Potenza unitaria: 1.600 MWe
In Europa vi sono attualmente due realizzazioni in
corso:
•Olkiluoto 3 – Finlandia COD: 2010-2011
•Flamanville 3 – Francia
COD: June 2012
Enel ed Edf hanno firmato una serie di accordi che prevedono, tra l’altro:
• Quota di partecipazione Enel (12,5%) alla costruzione ed esercizio di Flamanville 3
con opzione per le eventuali 5 unità EPR successive
• Know-How transfer: Project Management, progettazione, costruzione, avviamento,
esercizio e manutenzione di FLA3 (e di altri Impianti Nucleari esistenti)
•
Fornitura anticipata di capacità produttiva nucleare in Francia: 6 quote di capacità
produttiva da 200 MW ciascuna, scalate temporalmente a partire da 200 MW nel 2006
sino ad una massimo di 1200 MW nel 2011 con riduzione a 200 MW nel 2016
5
European Pressurised Reactor (EPR)
• L’EPR è il risultato progettuale dell’esperienza operativa della
tecnologia francese e tedesca per reattori PWR
• È l’impianto con potenza unitaria più elevata (1600 MWe).
• Una singola Unità produce in un anno circa 12 TWh, pari a
circa il 4% del consumo energetico annuo italiano
• È caratterizzato da un alto rendimento (36%), con migliore
utilizzo del combustibile e conseguente:
riduzione del consumo specifico di uranio (-13%);
riduzione della produzione specifica di rifiuti radioattivi
a vita lunga.
• Soddisfa i più moderni e stringenti requisiti internazionali di
sicurezza:
ulteriore riduzione della
(CDF<10-6 eventi/anno)
probabilità
di
incidente
eliminazione delle conseguenze all’esterno del recinto
d’impianto per scenari incidentali ipotizzabili.
6
Accordo con Edf
Know How transfer
Il personale Enel è integrato nella
struttura Edf in modo da partecipare alla
progettazione, costruzione, avviamento
ed esercizio di Flamanville 3 (e degli
impianti N4 per la parte esercizio)
¾ Sino a 65 ingegneri Enel con limite temporale
2017 (5 anni successivi al COD di FLA3)
¾ L’inserimento di risorse Enel è avvenuto a
partire da febbraio ’08; a fine giugno ’08
saranno inserite nel progetto circa 50 risorse.
PiT
(Project Integrated Team)
7
Endesa
Presenza nel Nucleare
Map of nuclear power plants
Partecipazione Endesa nel raggruppamento
Ascó-Vandellós
•
Garona
Asco
Trillo
Almaraz
CN ASCO 1
CN ASCO 2
CN VANDELLOS
Vandellos
Cofrentes
Partecipazione Endesa nel raggruppamento
Almaraz-Trillo
•
CN ALMARAZ 1
CN ALMARAZ 2
CN TRILLO
U. Fenosa
7,6%
980 MWe
PWR –WH
984 MWe
3 loops
1066 MWe
Nuclenor, S.A.
•
H.C.
2,1%
1032,50 MWe
100% Endesa
1026,25 MWe PWR –WH 85% Endesa
3 loops
1087,00 MWe
72% Endesa
CN STA. Mª DE GAROÑA 466 MWe
Quota potenza
Nucleare installata
Iberdrola
43,2%
Endesa
47,1%
8
36% Endesa
36% Endesa
1% Endesa
BWR3 – GE
50% Endesa
MK-I
Enel
La partecipazione alle Organizzazioni Internazionali
World Association of Nuclear Operators
E’ costituita da tutti gli operatori di impianti Nucleari nel mondo.
Suddivisa in quattro centri regionali (Atlanta, Parigi, Mosca, Tokio) ed un Centro di
coordinamento a Londra.
L’ Enel è rappresentante per l’Italia a partire dal 2006
International Atomic Energy Agency
Enel partecipa alle attività operative dell’Agenzia con proprio personale distaccato presso
la divisione “Nuclear Installation Safety”
European Utility Requirements (EUR)
Consorzio di Utilities Europee per la stesura di specifiche standard funzionali e di
sicurezza per reattori ad acqua leggera.
L’Enel è stata una delle Società fondatrici ed è rientrata in EUR nel 2007
European Nuclear Installations Safety Standards
Raggruppamento di società elettriche europee in ambito FORATOM avente lo scopo di
standardizzare i requisiti fondamentali per la sicurezza nucleare.
L’Enel ne è membro, con Sogin, a partire dal 2007.
World Nuclear Association
Associazione internazionale dell’industria nucleare: ciclo del combustibile,
società di generazione, fornitori. Fondata nel 2001 come sviluppo dell’Uranium
Institute. Ha una struttura dedicata: World Nuclear University per il
rafforzamento delle competenze nel settore nucleare. Enel è membro dal 2007
OECD-NEA, ENEF, SNE-TP
9
I presidi ENEL lungo la filiera nucleare
Impianto
Ricerca
- Gen IV
- NULIFE
Realizzazione impianti
- Sviluppo progetto
Esercizio impianti
- Gestione Esercizio
- Localizzazione
- Gestione
Manutenzione
- Progettazione
- Approvvig.
combustibile
- Costruzione
- Commissioning
Decommissioning
Deposito finale
prodotti
decommiss.
2500 MWe
EPR, Mochovce 33-4, Cernavoda
Gestione
Fabbricazione
del combustibile nucleare
- Estrazione
- Trading e trasporto
- Conversione
postpost-irragg.
irragg.
Slovacchia
- Stoccaggio temporaneo
Spagna
- Trasporto
- Arricchimento
Slovacchia
Spagna
- Fabbricazione
Combustibile
combustibile
3700 MWe
Riprocessamento
Prodotti fissione, attinidi minori, etc
10
Deposito
finale
combustibile
irraggiato /
prodotti
riprocess.
La presenza ENEL
- Sviluppo progetto
presenza ENEL
- Localizzazione
- Progettazione
- Costruzione
- Commissioning
2500 MWe
EPR, Mochovce 33-4, Cernavoda
Ty* Tp*
PWR – Tecnologia Toshiba-Westinghouse (AP-1000)
PWR – Tecnologia Franco-Tedesca (Areva, EPR)
PWR – Tecnologia Russa (VVER)
BWR – Tecnologia Statunitense (GE, ABWR)
PHWR - Tecnologia Canadese (CANDU)
* Ty = Quota di mercato della filiera tecnologica
Tp = Quota di mercato della tecnologia specifica all’interno della filiera
11
La presenza ENEL
Esercizio impianti
Esercizio impianti
- Gestione Esercizio
- Gestione
Manutenzione
presenza ENEL
- Approvvig.
combustibile
personale ENEL
in formazione
3700 MWe
Slovacchia
Spagna
Ty* Tp*
PWR – Tecnologia Toshiba-Westinghouse (AP-1000)
PWR – Tecnologia Franco-Tedesca (Areva, EPR)
PWR – Tecnologia Russa (VVER)
BWR – Tecnologia Statunitense (GE, ABWR)
PHWR - Tecnologia Canadese (CANDU)
* Ty = Quota di mercato della filiera tecnologica
= Quota
di mercato della tecnologia specifica all’interno della filiera
Roma, 25 Tp
settembre
2008
12
Le tecnologie nucleari di ultima generazione
Le Certificazioni Internazionali
Alcune Utilities elettriche europee, dai primi anni ’90, si sono consorziate per definire delle specifiche
standard: “European Utility Requirements (EUR)” per i nuovi reattori nucleari ad acqua
leggera (LWR)..
Il comitato EUR, oltre alla definizione dei requisiti, rilascia la certificazione di compliance per le
tecnologie che, dopo esame da parte del comitato, risultano soddisfare i requisti EUR.
Parallelamente, negli USA, le Utilities elettriche, attraverso EPRI, hanno definito un set di criteri per i
nuovi reattori nucleari americani “Utilities Requirement Document” (URD). La NRC ha esaminato
gli URD, concludendo che gli impianti che soddisfano i criteri URD soddisfano anche i requisiti di
licensing.
Grazie a questi sforzi è stato possibile raggiungere i seguenti obiettivi:
¾
Armonizzazione e Standardizzazione : la standardizzazione dei progetti consente di certificare una
tecnologia “standard” che è adattabile ai diversi siti con poche modifiche non connesse all’isola nucleare.
¾
Trasferimento,
Trasferimento a livello di specifiche unificate, dell’
dell’esperienza operativa delle principali società
elettriche operanti nel settore nucleare
¾
Applicazione di criteri di sicurezza più
più elevati,
elevati sia a livello preventivo sia a livello mitigativo
¾
Possibile semplificazione dei processi autorizzativi a livello nazionale
nazionale
13
Requisiti EUR
Alcune caratteristiche comuni delle tecnologie certificate
Sistemi di
Sicurezza
passivi, ibridi
e avanzati
Resistenza
ad Eventi
Esterni
Migliore sfruttamento
del combustibile –
minor volume di rifiuti
ALARA principle
e nuove layout
rules - Dosi agli
operatori ridotte
MMI allo stato
dell’arte –
Riduzione errore
umano
Probabilità di incidente
ulteriormente ridotta. Impatti
trascurabili sul territorio in
caso di eventi incidentali
Performance
dell’impianto
Migliorate – Fino a
8100 ore l’anno di
disponibilità
Miglioramento
Separazione e
Ridondanza dei
Sistemi
14
Le tecnologie nucleari GEN III (+) certificate
EPR
Areva - Francia
Tipo
PWR
Potenza Netta, MWe
1650
• Sistemi di Sicurezza 4x100%
• 60 anni di vita
Caratteristiche
Principali
• Doppio Contenimento
• Core Catcher
• Capacità di 50% MOX
• Massimo “Load Follow”
Certificazioni Ottenute
Certificazione NRC
prevista nel 2011
Fonte : WNA – Giugno 2008
Dove nel mondo
fra parentesi le utilities coinvolte – la data, ove presente, si riferisce all’inizio delle operation
In costruzione
• Olkiluoto (TVO) 2011
[7 units]
[1 unit]
In costruzione
• Flamanville (Edf) 2012
[1 unit]
Certificato EUR
In fase di approvazione di COL
Prossime costruzioni
• Calvert Cliff (Costellation)
• Taishan 1 (CGNPC) 2013
• Callaway (AmerenUE)
• Grand View (AEHI)
• Taishan 2 (CGNPC) 2013
[2 units]
• Nine Mile Point (Costellation)
• Bell Bend (PPL)
• Amarillo (Amarillo), 2 units
15
Le tecnologia nucleari GEN III (+) certificate
AP1000
Westinghouse - USA
Tipo
PWR
Potenza Netta, MWe 1117
• Pompe senza tenute
• 60 anni di vita
Caratteristiche
Principali
• Sistemi di sicurezza passivi
• In-vessel Core Retention System
• Capacità di 50% MOX in fase di studio
• Reattore modulare
Certificazioni
Ottenute
Dove nel mondo
[12 units]
Certificato NRC
Prossime costruzioni
• Sanmen 1&2 (CNNC) 2014
• Bellefonte (TVA), 2 units
• Haiyang 1&2 (CPI) 2015
Futuri impianti
• Lee (Duke Energy), 2 units
[12 units]
• Harris (Progress), 2 units
• Hayyang 2 - 4 unità
• Vogtle (Southern NC), 2 units
• Sanmen 2 – 4 unità
• Levy county (Progress), 2 units
• Turkey Point (FPL), 2 units
Certificato EUR
16
AES92
Tipo
PWR (VVER)
AtomStroyExport - Russia
Potenza Netta, MWe
1049 (1200 per l’AES2006)
• Core Catcher
• Capacità di 50% MOX
Caratteristiche
Principali
• Doppio Contenimento
• GV a tubi orizzontali
Certificato EUR
Dove nel mondo
In costruzione
Novovoronezh 2012, AES2006
Previsti
• Tianwan II (CNNC), 2 x AES92
[6 units]
• Tianwan III (CNNC), 4 x AES92
[34 units]
Pianificati
10 units AES2006 e 1 unit AES92 (oper. dal 2013 al 2018)
Previsti
21 units AES2006 e 1 unit AES92 (oper. dal 2016 al 2020)
In costruzione
Pianificato
• Kudankulam 1&2 (NPCIL), 2 x AES92, 2009
[4 units]
Previsti
• Kudankulam 3&4 (NPCIL), 2 x AES-91
• Belene 1&2 (NEK), 2 x AES92
[2 units]
17
ABWR
General Electric - Toshiba
Tipo
BWR
Potenza Netta, MWe
1350
• Pompe interne al vessel
• 60 anni di vita
Caratteristiche
Principali
• Performance della Turbina aumentate
• Eccellenza nella robotica e nella “Man
Machine Interface”
Certificato NRC
Dove nel mondo
In funzione
• Homaokaa 5 (Chubu) 01/2005
• South Texas (STP Nuclear), 2 units
• Kariwa 6&7 (TEPCO) 11/1996- 01/1997
[12 units]
Certificato EUR
In costruzione
[2 units]
• Shimane 3 (Chugoku) 2011
• Ohma (EPDC/J-Power) 2012
Previsti
• Fukushima I 7&8 (TEPCO) 2014/2015
• Higashidori 1&2 (TEPCO) 2014/2018
• Kaminoseki 1&2 (Chugoku) 2015/2018
• Higashidori II (Tohoku) 2019
18
ESBWR
GE - USA
Tipo
BWR
Potenza Netta, MWe
1575
• Sistemi di sicurezza passivi
Caratteristiche
Principali
• Gli ausiliari non necessitano
classificazione come “Safety Systems”
• Circolazione naturale
• Bassi costi (O&M e costruzione)
Certificazioni
Ottenute
Certificazione NRC
prevista nel 2010
Dove nel mondo
• North Anna (Dominion)
[8 units]
• Grand Gulf (Entergy)
• River Bend (Entergy)
• Victoria County (Exelon), 2 units
• Fermi (DTE Energy)
• Turkey Point (FPL), 2 units
19
Il ruolo futuro di Gen IV
¾ Non è un “impianto” ma un “sistema”: include infatti anche il ciclo del combustibile, dalla fabbricazione al
riprocessamento
¾ Disponibile realisticamente a partire da 2030-2040 : nel 2025 previsioni ottimistiche prevedono la
realizzazione di un prototipo di SFR (Sodium Fast Reactor), ma solo dopo 7-10 anni si potrà avere il primo
commerciale. Per le altre tecnologie tempi ancora più lunghi:

Difficoltà tecnologiche per i materiali dei i VHTR (Very High Temperature Reactor) e SWR (Supercritical
Water Reactor)
¾ Problemi tecnologici ed economici da superare per l’ auto-fertilizzazione:

Disponibilità limitata di Pu-239 per i primi noccioli reattori dei futuri FBR (bisognerebbe riprocessare tutto il
combustibile esaurito uscente dagli attuali LWR in esercizio). Lunghi tempi di raddoppio del combustibile

Difficoltà tecnologiche/radioprotezionistiche nel riprocessamento del combustibile uscente dagli FBR (alti BU e
alte contaminazioni)

Alti costi per il riprocessamento
20
Nuovi impianti nucleari
Caratteristiche di mercato
Isola Nucleare
1. Caldaia Nucleare
Isola Convenzionale
3. Sistemi produzione
energia elettrica
4. Sistemi di Sito
2. Sistemi Ausiliari Isola Nucleare
21
Caratteristiche tipiche di mercato per le diverse aree
di impianto
¾ 1. Caldaia Nucleare (NSSS)
Ingegneria
tecnologo
(progettazione concettuale, di base e di dettaglio)
Acquisto forniture
Fabbricazione forniture
tecnologo
aperta al mercato
(con qualifiche per attività nucleari)
Costruzione, montaggi e avviamento

Supervisione e responsabilità
complessiva

Esecuzione montaggi
tecnologo
aperta al mercato *
* Qualificato per la tipologia di opere e servizi
22
di impianto
¾ 2. Sistemi Ausiliari Isola Nucleare:
Ingegneria:

Progettazione concettuale e verifica
configurazione complessiva
tecnologo

Progettazione di base e di dettaglio
aperta al mercato
(Nuclear Specialist)
Acquisto forniture
aperta al mercato
aperta al mercato
(Nuclear Specialist)
(con qualifiche per attività nucleari)
aperta al mercato *
23
di impianto
¾ 3. Sistemi produzione energia elettrica (turbina, ciclo, aux)
Ingegneria
Acquisto forniture
aperta al mercato
(requisiti funzionali definiti dal tecnologo)
aperta al mercato
(ristretto per alcuni componenti critici)
aperta al mercato *
aperta al mercato *
¾ 4. Sistemi di Sito
Ingegneria
aperta al mercato *
Acquisto forniture
aperta al mercato *
aperta al mercato *
aperta al mercato *
24