5 największych reaktorów jądrowych

W grudniu 1942 roku na Uniwersytecie w Chicago miał miejsce eksperyment, który miał zmienić świat. Po latach badań i miesiącu budowy, pierwszy na świecie reaktor jądrowy Chicago Pile-1 był gotowy do testów.

Zbudowany z siatki bloków grafitowych pełnych tlenku uranu i uranu metalicznego, ułożonych w stos 57 warstw, Chicago Pile-1 nie przypominał dzisiejszych reaktorów jądrowych [źródło: Alfred ]. Trzyosobowy „oddział samobójców” czekał, aby wkroczyć i wyłączyć reaktor na wypadek, gdyby zawiodły jego zabezpieczenia. Na szczęście ponad 50 osób obecnych tego dnia mogło wspólnie odetchnąć z ulgą – bo skład nie był potrzebny [źródło: Alfred ]. Reaktor działał bez zarzutu i narodziła się era nuklearna.

W 2011 roku ponad 440 elektrowni jądrowych w 30 krajach na całym świecie było zajętych dostarczaniem 14% obecnego światowego zapotrzebowania na energię elektryczną [źródło: World Nuclear Association ]. Energetyka jądrowa z pewnością ma swoje plusy i minusy, ale nikt nie może zaprzeczyć jej znaczeniu.

Teraz, gdy wiemy trochę o tym, jak daleko zaszła energia jądrowa w ciągu ostatnich 70 lat, odwiedźmy 10 największych elektrowni jądrowych na Ziemi. Oceniliśmy je na podstawie łącznej mocy netto obiektu, ale jak zobaczysz, moc nie zawsze odpowiada największej produkcji energii.

1. Fukushima Daini
2. Ohi
3. Cattenom
4. Paluel
5. Gravelines
6. Zaporoze
7. Ulchin
8. Yonggwang
9. Bruce
10. Kashiwazaki-Kariwa

W grudniu 1942 roku na Uniwersytecie w Chicago miał miejsce eksperyment, który miał zmienić świat. Po latach badań i miesiącu budowy, pierwszy na świecie reaktor jądrowy Chicago Pile-1 był gotowy do testów.

Zbudowany z siatki bloków grafitowych pełnych tlenku uranu i uranu metalicznego, ułożonych w stos 57 warstw, Chicago Pile-1 nie przypominał dzisiejszych reaktorów jądrowych [źródło: Alfred ]. Trzyosobowy „oddział samobójców” czekał, aby wkroczyć i wyłączyć reaktor na wypadek, gdyby zawiodły jego zabezpieczenia. Na szczęście ponad 50 osób obecnych tego dnia mogło wspólnie odetchnąć z ulgą – bo skład nie był potrzebny [źródło: Alfred ]. Reaktor działał bez zarzutu i narodziła się era nuklearna.

W 2011 roku ponad 440 elektrowni jądrowych w 30 krajach na całym świecie było zajętych dostarczaniem 14% obecnego światowego zapotrzebowania na energię elektryczną [źródło: World Nuclear Association ]. Energetyka jądrowa z pewnością ma swoje plusy i minusy, ale nikt nie może zaprzeczyć jej znaczeniu.

Teraz, gdy wiemy trochę o tym, jak daleko zaszła energia jądrowa w ciągu ostatnich 70 lat, odwiedźmy 10 największych elektrowni jądrowych na Ziemi. Oceniliśmy je na podstawie łącznej mocy netto obiektu, ale jak zobaczysz, moc nie zawsze odpowiada największej produkcji energii.

Położona 220 mil (350 kilometrów) na zachód od Tokio, elektrownia Ohi ustępuje miejsca Fukushimie Daini pod względem produkcji energii elektrycznej dla Japonii. Obiekt wytworzył 27 298,28 gigawatogodzin energii w 2010 r. – to wystarczyłoby do zaopatrywania w energię elektryczną wszystkich domów w stanie Maryland w 2009 r. [źródła: IAEA PRIS, KU Institute for Policy & Social Research ].

Chociaż trzęsienie ziemi z marca 2011 r. nie dotknęło bezpośrednio elektrowni Ohi, jednostka 3 jest wyłączona od czasu katastrofy. W następstwie trzęsienia, rząd japoński nakazał, aby wszystkie 35 reaktorów jądrowych, które zostały zamknięte w celu przeprowadzenia regularnych inspekcji bezpieczeństwa, pozostawały w trybie offline do czasu zakończenia dwuetapowego testu warunków skrajnych.

Test ma na celu określenie zdolności reaktora do wytrzymania dużych trzęsień ziemi i tsunami . W październiku 2011 roku Ohi Unit 3 przeszła pierwszą fazę. Krok drugi to kompleksowy test warunków skrajnych podobny do tych, które zaproponowała Unia Europejska. Wyniki testów zostaną przesłane do Japońskiej Agencji Bezpieczeństwa Jądrowego i Przemysłowego (NISA) oraz Komisji Bezpieczeństwa Jądrowego (NSC), zanim dodatkowy panel urzędników państwowych zdecyduje, czy Ohi 3 może wznowić działalność. Wszystkie reaktory, które zostały zatrzymane po trzęsieniu, przejdą przez ten proces. Jak można sobie wyobrazić, przywrócenie pełnej mocy japońskich elektrowni jądrowych zajmie trochę czasu .

Kryzys dostaw energii elektrycznej w Japonii

According to the Japan Atomic Industry Forum, only 10 of Japan's 54 power reactors were operating as of Oct. 15, 2011. This portion represents roughly 18 percent of the country's total nuclear generating capacity. Thirty-one units weren't operating due to periodic inspections.

With 75 percent of its electricity from nuclear energy, France is tres serious about nuclear power. It's not surprising then that three nuclear power plants on this list are located on French soil. Cattenom, whose four reactors sit on a site in Normandy bordering Germany and Luxembourg, is the third largest power plant in France in terms of net capacity. In 2010, it delivered 34,989.313 gigawatt-hours to the grid, enough to meet the electricity needs for the entire state of Nevada [source: IAEA PRIS, KU Institute for Policy & Social Research].

Cattenom's location has created some uneasiness among its neighbors, however. Its close proximity to Luxembourg, a country that has no nuclear facilities, makes Luxembourg's health and policy experts particularly vigilant regarding nuclear reactor safety. A nuclear accident at its doorstep isn't something Luxembourg would like to see happen in the future. Although reactors at the facility underwent and passed a recent stress test, the Luxembourg health ministry remained unconvinced that Cattenom does not pose a significant safety risk. These concerns precipitated further investigation and review by French authorities and organizations with expertise on reactors and industrial sites. As a result, in November 2011, it was recommended that additional safety measures be implemented at the Cattenom facility.

A River Runs Through It

Forty-four of France's 59 nuclear power plants are inland, which means they depend on nearby rivers rather than the sea for water to cool their reactors. Droughts that drain those rivers are a serious concern in France. The water shortages resulting from drought can potentially compromise reactor cooling at the majority of its nuclear complexes.

Paluel's four reactors are situated in the Seine-Maritime County of Normandy, a region that prides itself in generating around 11 percent of France's electricity [source: Seine-Maritime Economic Development Agency]. Paluel alone contributed 6 percent of the country's electricity in 2010 [source: IAEA PRIS]. The four reactors at Paluel have been pumping out power since the early to mid-1980s and have produced a cumulative 847,053 gigawatt-hours of energy over their lives-- more than the amount of electricity the country of Germany used in 2008 [sources: IAEA PRIS, The World Bank].

Paluel generates more than electricity, however. The power plant has made a significant economic impact in the region; contracts between Paluel and local businesses amounted to more than $64.6 million in 2005 [source: Seine-Maritime Economic Development Agency]. What's more, the Paluel and Penly nuclear power plants are actively involved in agricultural recycling experiments in the Seine-Maritime County. For example, since 2003, sludge from the wastewater treatment plants at Paluel has been used to generate compost for reed beds and Penly provides algae to companies who use it for recycling into fertilizer.

Next up is Europe's second largest nuclear power plant, and it celebrated a historic milestone recently.

Gravelines nuclear power plant cemented its place in history on Aug. 27, 2010, when it delivered its 1,000 billionth kilowatt-hour of electricity . Until then, no other nuclear power site had generated that much -- the figure is twice the amount of electricity consumed annually in the whole of France [source: World Nuclear News].

The French facility isn't the biggest or oldest power plant in the world. How, then, does it manage to consistently churn out power in order to reach the historic milestone before its contemporaries? Gravelines says it owes it success to efficient facility operation and maintenance, standardization procedures and a highly skilled staff. Efficiency like this doesn't just generate more power, however. In more than 30 years of operation, Gravelines has never had a significant safety incident .

The power plant has made a big impact on the local community as well. In three decades of operation, the facility has contributed more than $11 billion in workers' wages and taxes [source: World Nuclear News]. Each of the six reactors at Gravelines is expected to be in operation for another 30 years. If things keep going the way they are, there's no reason to doubt that it will deliver its next 1,000 billionth kilowatt-hour before retiring.

Graveline's Nuclear Output: More than a Milestone

One thousand billion kilowatt-hours equals one petawatt hour, which is approximately the amount of electricity generated from burning 386 million tons (350 million metric tons) of coal or 243 million tons (220 million metric tons) of oil. Had coal been used to generate the electricity produced by Gravelines, 1,100 million tons (1,000 million metric tons) of carbon dioxide would have been emitted into the atmosphere.

About one-half of Ukraine's electricity comes from its 15 nuclear reactors [source: World Nuclear Association]. It's second only to France in the amount of electricity it generates from nuclear power . When Unit 6 was connected to the grid in 1995, Zaporozhe became the largest nuclear power station in Europe. The Zaporozhe power plant generates a whopping 47 percent of the Ukraine's nuclear power, supplying 22 percent of the total energy for that country [source: IAEA PRIS]. The power plant produced enough energy in 2010 to meet New York City's electricity needs for three years [source: Solar One].

Most of the reactors at Zaporozhe are likely to remain operational until 2030-2034, which means the power station should be a major contributor to Ukraine's nuclear power needs for decades. Within that time, Ukraine plans to double its existing nuclear power capacity by building 15 new reactors with a combined net capacity of 14,000 megawatts, emphasizing the country's commitment to nuclear power [source: World Nuclear Association].

The next two reactors on the list provide close to 80 percent of the nuclear power for a country that is only just beginning its love affair with nuclear energy.

A Famous Closure for a New Nuclear Millennium

Najbardziej znaną elektrownią atomową na Ukrainie był Czarnobyl. Blok 4 został zniszczony w wypadku w 1986 roku, a blok 2 został wyłączony po pożarze w turbinowni w 1991 roku. Pod wpływem nacisków międzynarodowych Ukraina wyłączyła bloki 1 i 3 odpowiednio w 1997 i 2000 roku.

Korea Południowa pozyskuje 32 procent energii elektrycznej z energii jądrowej – prawie 79 procent jest wytwarzane w Ulchin i Yonggwang (kolejny na naszej liście). Ale nie zdziw się, jeśli te statystyki zmienią się w ciągu najbliższych 10 lat. Korea Południowa planuje zwiększyć swoją moc jądrową o 56 procent do 2020 roku. Oznacza to, że więcej reaktorów wytwarza więcej energii. Stwierdzenie, że energia jądrowa jest strategicznym priorytetem w Korei Południowej, jest niedopowiedzeniem.

Reaktory energetyczne Korei Południowej mają jedne z najwyższych współczynników wydajności na świecie, średnio 96,5% w ostatnich latach [źródło: World Nuclear Association ]. Oznacza to, że średnio reaktory Korei Południowej działają bardzo blisko pełnej mocy, wytwarzając 96,5% swojej potencjalnej produkcji w danym okresie. Co odpowiada za tę wydajność? Częściowo projekt koreańskiej standardowej elektrowni jądrowej (KSNP). KSNP to seria kroków standaryzacyjnych, które zostały opracowane przez lata w celu optymalizacji wydajności i bezpieczeństwa reaktora jądrowego. Bloki 3 i 4 w elektrowni Ulchin były pierwszymi zbudowanymi reaktorami KSNP. Podczas pierwszego cyklu pracy, jednostka Ulchin 3 osiągnęła 103% współczynnik wydajności i 100% współczynnik dostępności [źródło:Technologia zasilania ]. To imponujące rzeczy. Dla porównania, reaktory w zakładzie Gravelines, znanym z wydajnej produkcji energii, mają średni współczynnik wydajności około 88%.

Sama elektrownia Ulchin wytwarza prawie 34 procent energii jądrowej Korei Południowej, a w 2010 roku elektrownia wyprodukowała wystarczająco dużo energii, aby oświetlić cały stan Oregon na rok [źródło: KU Institute for Policy & Social Research ].

Strategia biznesowa gospodarki jądrowej

Korea Południowa ma szansę stać się głównym światowym dostawcą energii jądrowej. Niedawno sprzedała cztery nowoczesne reaktory jądrowe do Zjednoczonych Emiratów Arabskich (ZEA) za 20 miliardów dolarów i zamierza wyeksportować 80 reaktorów do 2030 roku. Planuje również wejście na rynek o wartości 78 miliardów dolarów w zakresie eksploatacji, konserwacji i naprawy reaktorów jądrowych dla klientów na całym świecie.

Yonggwang może być srebrnym medalistą pod względem całkowitej pojemności netto, ale za produkcję energii dostaje złoty medal . 48 386,218 gigawatogodzin energii dostarczonej przez elektrownię w 2010 roku mogło pokryć roczne zużycie energii elektrycznej Hongkongu i Alaski łącznie [źródło: Bank Światowy , KU Institute for Policy & Social Research ].

Bloki 3 i 4, które zostały ukończone odpowiednio w 1993 i 1994 r., należą do 10 najlepszych pod względem wydajności jądrowej: Blok 4 osiągnął działanie „bezproblemowe w jednym cyklu” po 387 dniach ciągłej pracy [źródło: Technologia zasilania ] . Podczas trzeciego cyklu paliwowego jednostka pracowała ze współczynnikiem wydajności 102 procent bez przestojów. Bloki 5 i 6 Yonggwang, których koszt szacuje się na 4 miliardy dolarów, są projektowane i uruchomione w 2002 roku w koreańskiej standardowej elektrowni jądrowej (KSNP). Od tego czasu reaktory pracowały przy łącznym współczynniku operacyjnym około 88 procent i wygenerowały łącznie 130 351 gigawatogodzin energii [źródło: MAEA PRIS ].

Building Yonggwang Units 5 and 6 wasn't all smooth sailing. Their construction precipitated demonstrations by local residents, who took to the streets in the 1990s in protest . The project underwent delays when Yonggwang County canceled construction permits in 1995, but eventually the project moved forward. It was the first utility project undertaken by the Korea Electric Power Corp. (KEPCO) to receive local opposition [source: Power Technology].

Bruce's Unit 3, which started operating in 1978, holds the distinction of being the oldest reactor in operation among the 10 nuclear facilities on this list [source: IAEA PRIS]. Located on the shores of Lake Huron, Bruce Power Generating Station (BPGS) supplies nearly 40 percent of Canada's nuclear power , which meets 6 percent of Canada's total electrical power needs [source: IAEA PRIS]. Every fifth hospital, home and school in Ontario could be powered by electricity produced in the massive plant [source: Power Technology].

The Bruce site is the largest nuclear power station in North America, and when all eight reactors are running, as they were in 2013, one of the biggest in the world. In 2013, it boasted a net capacity of 6,700 megawatts.

Units 1 and 2 were recently refurbished. Part of that massive project involved the installation of predictive analytic software, called SmartSignal, into the facility's operational network. SmartSignal is designed to optimize performance and maintenance of the reactors and detect equipment and process failures early on.

Japan's Kashiwazaki-Kariwa reactors, which were completed in 1997, won't break any records for individual output, but the combined rated net capacity of its seven reactors is uncontested at 7,965 megawatts. That's enough nuclear power to provide nearly 3 percent of Japan's total electricity [source: World Nuclear Association].

In terms of energy output in 2010, Kashiwazaki-Kariwa drastically underachieved. Delivering 24,626.913 gigawatt-hours, the facility was the least productive power station on the list. However, the power plant has been recovering from the magnitude 6.8 earthquake that struck in July 2007. The earthquake caused extensive damage, including fires and radiation leaks, though many expected the damage to be much worse.

Following the disaster, most of the reactors at Kashiwazaki-Kariwa remained offline as regulators inspected the facility. In 2010, only three of the seven reactors were operating at full capacity. As of August 2011, four reactors were in operation, while three were still undergoing regular inspection. With the Fukushima Daiichi closure, a fully operating Kashiwazaki-Kariwa will be a welcome power source for meeting Japan's electricity consumption.

For more information on nuclear reactors and nuclear power, look over the links on the following page.

Related Articles