Elektrownie jądrowe w nowoczesnej gospodarce. Technologie, ekonomika, bezpieczeństwo

Elektrownie jądrowe w nowoczesnej gospodarce. Technologie, ekonomika, bezpieczeństwo

rok wydania: 2024, wydanie pierwsze
ISBN: 978-83-01-23344-0
ilość stron: 272
format: 17,6x25 cm
oprawa: miękka

Opis

Publikacja zatytułowana "Elektrownie jądrowe w nowoczesnej gospodarce. Technologie. Ekonomika. Bezpieczeństwo" dotyczy zagadnień z zakresu energetyki jądrowej w tym technologii, ekonomiki i bezpieczeństwa elektrowni jądrowych w nowoczesnej gospodarce.

Książka łączy w sobie cechy zarówno podręcznika, jak i monografii naukowej, bowiem omówiono w niej wiele podstawowych zagadnień, ale także najnowsze osiągnięcia w zakresie energetyki jądrowej. Książkę rozpoczyna przedstawienie teorii atomu i reakcji jądrowych, podstaw bezpieczeństwa jądrowego oraz ochrony radiologicznej.

Prezentowane są poszczególne generacje reaktorów energetycznych, ich budowa, zasada działania oraz wybrane parametry pracy. Omówiono gospodarkę paliwową zasobami uranu, jego przerobem i wzbogacaniem, produkcją paliwa jądrowego i składowaniem odpadów promieniotwórczych oraz paliwa wypalonego. Opisano budowę i przestrzenne rozmieszczenie budynków oraz układów wraz z cechami zapewniającymi bezpieczną pracę elektrowni jądrowej, elementy układów obiegu pierwotnego i wtórnego, jak też przyszłościowe rozwiązania reaktorów jądrowych. Kolejną część książki poświęcono materiałom konstrukcyjnym wykorzystywanym w energetyce jądrowej: stalom, stopom cyrkonu, stopom niklu, ceramikom, betonom, polimerom.

Poruszono zagadnienia ekonomiczne w zakresie budowy, eksploatacji i likwidacji elektrowni jądrowych, przedstawiając wpływ wybranych czynników na koszty wytwarzania energii i opłacalność elektrowni jądrowych. Ostatnią merytoryczną część zajmują zagadnienia bezpieczeństwa w elektrowniach jądrowych w aspekcie ich lokalizacji i eksploatacji oraz likwidacji obiektu.

Cytując Słowo Wstępne patrona książki Elektrownie jądrowe w nowoczesnej gospodarce (…), prof. dra hab. inż. Waldemara Kamrata, Dyrektora Centrum Energetyki Jądrowej Politechniki Gdańskiej: „Szczególnego potraktowania w aspekcie transformacji energetycznej wymaga energetyka jądrowa, której efektywny rozwój zależy głównie od właściwego przygotowania/wykształcenia kadr dla sektora jądrowego. (…) Brak jest na rynku księgarskim pozycji ujmującej – w miarę syntetycznie – problematykę technologii, ekonomiki i bezpieczeństwa elektrowni jądrowych w nowoczesnej gospodarce. Proponowana czytelnikom książka ma formę nie tylko podręcznika, ale także monografii, a więc stanowi solidne kompendium aktualnej wiedzy na temat energetyki jądrowej. Powinna ona zatem przyczynić się do zwiększenia udziału polskich naukowców i inżynierów w procesach badań oraz rozwoju nowych elektrowni jądrowych należących do różnych generacji, a może w przyszłości także systemów termojądrowych.”

Publikacja przeznaczona jest dla inżynierów i specjalistów zajmujących się planowaniem, wykonaniem i montażem oraz eksploatacją powstających elektrowni jądrowych w Polsce, a także dla studentów nowo powstałych kierunków studiów poświęconych energetyce jądrowej oraz obecnych studentów elektrotechniki i energetyki, a także słuchaczy studiów podyplomowych, naukowców i wszystkich zainteresowanych.

Spis treści

Słowo wstępne / XI
Przedmowa / XIII
Streszczenie w języku polskim / XVII
Streszczenie w języku angielskim / XVIII

ROZDZIAŁ 1. Energetyczne wykorzystanie reakcji jądrowych – Andrzej G. Chmielewski / 1
1.1. Podstawy teorii reaktorów jądrowych / 1
1.1.1. Atom / 1
1.1.2. Rozszczepienie jądra atomowego / 8
1.1.3. Pierwsze reaktory jądrowe / 11
1.1.4. Podstawy działania reaktorów jądrowych / 13
1.2. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna / 22
1.2.1. Przepisy / 22
1.2.2. Ogólna charakterystyka zagrożeń związanych z bezpieczeństwem reaktorów jądrowych / 23
1.2.3. Dekalog zasad bezpieczeństwa / 26
1.2.4. Cel bezpieczeństwa jądrowego / 30
1.2.5. Wymagania dotyczące projektowania i eksploatacji / 30
1.2.6. Zasada obrony w głąb / 32
Literatura do rozdziału 1 / 35

ROZDZIAŁ 2. Reaktory jądrowe – Tomasz Minkiewicz / 37
2.1. Wykorzystanie reaktorów jądrowych / 37
2.2. Reaktory energetyczne / 37
2.2.1. Rozwój reaktorów energetycznych / 37
2.2.2. Reaktory energetyczne na świecie / 41
2.2.3. Budowa i zasada działania nowoczesnych reaktorów energetycznych typu PWR i BWR / 43
2.3. Reaktory badawcze / 52
2.3.1. Zastosowanie reaktorów badawczych / 52
2.3.2. Konstrukcje reaktorów badawczych / 54
2.3.3. Reaktory badawcze na świecie / 56
Literatura do rozdziału 2 / 59

ROZDZIAŁ 3. Gospodarka paliwowa – Andrzej G. Chmielewski / 63
3.1. Zasoby oraz wydobycie uranu i toru / 63
3.2. Produkcja paliwa jądrowego / 73
3.2.1. Otrzymywanie ditlenku uranu z surowców i wzbogacanie uranu / 73
3.2.2. Produkcja paliwa uranowego / 79
3.3. Proces wypalenia paliwa jądrowego / 82
3.4. Transport i gospodarka wypalonym paliwem jądrowym / 84
3.5. Gospodarka odpadami promieniotwórczymi / 86
Literatura do rozdziału 3 / 92

ROZDZIAŁ 4. Elektrownie jądrowe w systemie energetycznym – Tomasz Minkiewicz, Marcin Jaskólski / 95
4.1. Budowa obecnych elektrowni jądrowych / 95
4.2. Elektrownie jądrowe w systemie elektroenergetycznym / 113
4.3. Energia jądrowa w systemie ciepłowniczym / 120
4.3.1. Systemy ciepłownicze – charakterystyka / 120
4.3.2. Wykorzystanie energii jądrowej w systemach ciepłowniczych / 123
4.4. Przyszłościowe rozwiązania reaktorów jądrowych dla elektroenergetyki i przemysłu / 133
4.4.1. Reaktory jądrowe generacji IV / 133
4.4.2. Reaktory jądrowe małej i średniej mocy (SMR) / 140
Literatura do rozdziału 4 / 145

ROZDZIAŁ 5. Materiały konstrukcyjne – Beata Majkowska-Marzec / 153
5.1. Wymagania stawiane materiałom do budowy elektrowni jądrowych / 153
5.2. Stale węglowe / 159
5.3. Stale niskostopowe ferrytyczne, ferrytyczno-martenzytyczne i martenzytyczne / 160
5.3.1. Stale ferrytyczne / 160
5.3.2. Stale ferrytyczno-martenzytyczne (F/M) / 160
5.3.3. Stale martenzytyczne / 162
5.4. Stale austenityczne i austenityczno-ferrytyczne duplex / 163
5.5. Stale utwardzane wydzieleniowo tlenkami (stale ODS) / 165
5.6. Stopy cyrkonu / 166
5.7. Stopy niklu i stopy wieloskładnikowe / 170
5.8. Inne metale i stopy / 171
5.8.1. Molibden / 171
5.8.2. Wolfram / 171
5.8.3. Aluminium / 171
5.8.4. Miedź / 171
5.8.5. Stopy wysokoentropowe / 172
5.9. Ceramiki i węgiel pierwiastkowy / 172
5.9.1. Węglik krzemu / 172
5.9.2. Azotki / 173
5.9.3. Grafen i nanorurki węglowe / 173
5.10. Cementy i betony / 173
5.11. Polimery i kompozyty polimerowe / 174
5.12. Powłoki / 174
5.13. Materiały dodatkowe do prętów paliwowych / 175
Literatura do rozdziału 5 / 176

ROZDZIAŁ 6. Ekonomia i zagadnienia prawne – Marcin Jaskólski / 181
6.1. Ekonomika / 181
6.1.1. Wprowadzenie / 181
6.1.2. Nakłady inwestycyjne na elektrownię jądrową / 182
6.1.3. Koszty roczne i jednostkowy koszt energii / 185
6.1.4. Czynniki decydujące o opłacalności elektrowni jądrowej / 187
6.2. Zagadnienia i regulacje prawne / 191
Literatura do rozdziału 6 / 197

ROZDZIAŁ 7. Bezpieczeństwo energetyki jądrowej – Andrzej S. Zieliński / 201
7.1. Bezpieczeństwo przemysłowe / 201
7.2. Bezpieczeństwo przy doborze lokalizacji / 202
7.3. Bezpieczeństwo przy doborze materiałów / 212
7.4. Bezpieczeństwo eksploatacji elektrowni jądrowej / 223
7.5. Bezpieczeństwo ludzi i środowiska naturalnego / 227
7.6. Systemy bezpieczeństwa elektrowni jądrowych / 230
7.6.1. Sposoby osiągania bezpieczeństwa elektrowni jądrowych / 230
7.6.2. Definicje poziomów bezpieczeństwa, fizycznych barier i kryteriów bezpieczeństwa / 231
7.6.3. Poziomy zabezpieczeń / 234
7.6.4. Człowiek w systemie bezpieczeństwa elektrowni jądrowej / 235
7.6.5. Modelowanie bezpieczeństwa elektrowni jądrowej / 236
7.6.6. Diagnostyka zagrożeń / 238
Literatura do rozdziału 7 / 241

ROZDZIAŁ 8. Podsumowanie – Andrzej S. Zieliński / 251