Publikacje

W niniejszej sekcji zebrano opublikowane artykuły i publikacje powstałe w ramach realizacji projektu DEsire.

1. Kierunek transformacji energetyki zgodnie ze ścieżką Coal-to-Nuclear – Założenia i cele projektu DEsire

Autorzy: Łukasz Bartela, Paweł Gładysz, Dorota Homa

Abstrakt: Z początkiem kwietnia br. rozpoczął się projekt badawczy o akronimie DEsire. Głównym celem projektu jest opracowanie planu dekarbonizacji polskiej energetyki zawodowej na drodze wykorzystania reaktorów jądrowych generacji III/III+ oraz IV. Realizacja siedmiu zadań badawczych ma pozwolić na ocenę zyskującej na świecie popularność ścieżki transformacji Coal-to-Nuclear, przede wszystkim w kontekście potencjału krajowego. Projekt realizowany jest w ramach konsorcjum utworzonego przez pięć podmiotów: Politechnikę Śląską, Ministerstwo Klimatu i Środowiska, Energoprojekt-Katowice SA, Instytut Chemii i Techniki Jądrowej oraz Fundację Instytut Sobieskiego. Finansowanie projektu uzyskano w ramach VI konkursu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju „Gospostrateg”.

Nowa Energia, nr 5-6(86)/2022

Link do publikacji: Odnośnik do strony Wydawnictwa

2. Why coal-fired power plants should get nuclear-ready

Autorzy: Nils Haneklaus, Staffan Qvist, Paweł Gładysz, Łukasz Bartela

Abstrakt: Nuclear power plant designs are becoming smaller so that the capacity of these small modular reactors (SMRs) is similar to that of coal-fired power units. The need to decarbonize the energy sector will leave infrastructure and workers of retired coal-fired power plants behind. From an environmental point of view coal-fired power plants should neither be built nor operated. If these plants are built/operated though, they should be designed in a way that they can be swiftly transformed to provide low-carbon energy. They should be designed to be nuclear-ready. The idea to transform coal-to-nuclear (C2N) is receiving increased attention. In this Perspective, we argue that akin to an earlier EU directive on carbon capture and storage (CCS) that made CCS readiness assessments necessary to obtain a building permit in the EU, C2N assessments could be provided by utilities of new and operating coal-fired power plants on a voluntary basis today, to maximize the utilization of existing infrastructure for clean energy production tomorrow.

Energy, 280, 128169, 2023

Link do publikacji: Odnośnik do strony Wydawnictwa

3. Dekarbonizacja energetyki opartej na węglu w Polsce poprzez zastosowanie modułowych reaktorów jądrowych

Autorzy: Agnieszka Miśkiewicz, Dagmara Chmielewska-Śmietanko, Tomasz Smoliński

Abstrakt: Polski przemysł energetyczny w przeważającej większości opiera się na spalaniu paliw kopalnych, z czego ponad 70% stanowi węgiel kamienny i brunatny. Obecna polityka klimatyczna przewiduje drastyczne obniżenie emisji CO2 do środowiska, a co za tym idzie konieczność pilnej transformacji polskiego przemysłu energetycznego w przemysł niskoemisyjny. Aby tego dokonać, niezbędne wydaje się zredukowanie przede wszystkim energetyki węglowej opartej o węgiel kamienny i brunatny. Główne wyzwanie stojące na ścieżce transformacji energetycznej to zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego przy zachowaniu ekonomicznie racjonalnych kosztów. W istniejących strategiach dekarbonizacji rozważane są dwie główne ścieżki dla przyszłości istniejącego wyposażenia elektrowni węglowej. Pierwsza możliwość to całkowite wyłączenie części elektrowni węglowych z systemu i zbudowanie na ich miejsce nowych niskoemisyjnych źródeł energii, wspierane poprzez poprawienie efektywności energetycznej całego systemu. Drugie rozwiązanie to utrzymanie obecnej infrastruktury dekarbonizując ją, np. poprzez zmniejszenie bezpośrednich emisji, dodając wychwyt dwutlenku węgla, spalanie biomasy, konwersję na gaz ziemny w cyklu kombinowanym (NGCC) z dodatkowym wychwytywaniem dwutlenku węgla, OZE, energię geotermalną lub wykorzystanie energii jądrowej. Każda z wymienionych opcji niesie za sobą szereg wyzwań technologicznych, planistycznych, a przede wszystkim ekonomicznych. W niniejszym opracowaniu skupiono się na możliwości wykorzystania reaktorów jądrowych jako retrofitów bloków węglowych z zachowaniem, w możliwie najwyższym stopniu, infrastruktury elektroenergetycznej.

Bezpieczeństwo Jądrowe i Ochrona Radiologiczna, 1/2023

Link do publikacji: Odnośnik do strony Państwowej Agencji Atomistyki

4. Dynamiczny rozwój małych reaktorów modułowych (SMR) – sytuacja na świecie i w Polsce

Autorzy: Dagmara Chmielewska-Śmietanko, Agnieszka Miśkiewicz, Tomasz Smoliński

Abstrakt: Małe reaktory modułowe (ang. Small Modular Reactor – SMR) są obecnie przedmiotem dużego zainteresowania w Polsce i na świecie. Projektami małych reaktorów jądrowych interesują się zarówno firmy, zajmujące się dotychczas energetyką jądrową, jak i podmioty, które chciałyby rozwijać niskoemisyjne źródła energii. Przyczynę dynamicznego rozwoju technologii małych reaktorów jądrowych upatruje się przede wszystkim w chęci zaspokojenia potrzeb elastycznego wytwarzania energii dla szerokiego zakresu użytkowników oraz zastąpieniu starzejących się jednostek opalanych paliwami kopalnymi. Do zalet SMR-ów należy zaliczyć także możliwość kogeneracji, która powala na produkcję energii elektrycznej, ciepła dla ciepłownictwa i przemysłu itp., a także modularyzację, standaryzację i harmonizację oraz niższe koszty kapitałowe. Niniejszy materiał stanowi opis sytuacji światowej oraz krajowej związanej z rozwojem projektów SMR, poprzedzony krótką charakterystyką tych reaktorów, z podkreśleniem aspektów bezpieczeństwa, które należy uwzględnić w procesie ich wdrażania.

Bezpieczeństwo Jądrowe i Ochrona Radiologiczna, 3/2023

Link do publikacji: Odnośnik do strony Państwowej Agencji Atomistyki

5. Energetyka jądrowa w kontekście normalizacji i zapewnienia jakości

Autorzy: Marta Krejpowicz, Krzysztof Madaj

Abstrakt: W artykule przedstawiono informacje o roli normalizacji w działaniach związanych z budową pierwszej w Polsce elektrowni jądrowej, jej późniejszej eksploatacji, wymaganiach i wyzwaniach, jakim będą musiały sprostać strony zaangażowane w realizację tego projektu. Oceniono stan normalizacji krajowej raz jej powiązanie z normalizacją europejską i międzynarodową.

Bezpieczeństwo Jądrowe i Ochrona Radiologiczna, 3/2023

Link do publikacji: Odnośnik do strony Państwowej Agencji Atomistyki

6. Selected Legal and Safety Aspects of the “Coal-To-Nuclear” Strategy in Poland

Autorzy: Dagmara Chmielewska-Śmietanko, Agnieszka Miśkiewicz, Tomasz Smoliński, Grażyna Zakrzewska-Kołtuniewicz, Andrzej Chmielewski

Abstrakt: Poland is actively exploring the application of nuclear power as a substitute for its present reliance on fossil fuels for the generation of heat and electricity. This change reflects a calculated attempt to reduce carbon emissions, diversify the nation’s energy sources, and enhance the sustainability of its energy infrastructure. However, the implementation of nuclear technology faces many challenges, such as radiation exposure, the production of radioactive waste, the off-site effects of nuclear accidents, and high capital costs. Addressing such nuclear-safety-related issues is crucial for nuclear technology’s successful deployment. An extended analysis of the “coal-to-nuclear” process in terms of its safety has to be performed. Therefore, this review paper covers multidisciplinary studies related to the rollout of nuclear energy in Poland. The first stage of this study was the identification of the key areas of analysis, which included (i) formal requirements and recommendations imposed by international and national organizations on the process of designing and operating nuclear power systems; (ii) potential nuclear hazards for the personnel working at a nuclear reactor unit and the local population; (iii) the applied solutions of the security systems of a reactor itself, the steam turbine cycle, and the auxiliary infrastructure; and (iv) the management of spent nuclear fuel and radioactive waste. This methodology, developed based on a review of the literature and international standards, was tested for the selected country—Poland.

Energies, 17(5), 1128, 2024

Link do publikacji: Odnośnik do strony Wydawnictwa

7. Repowering a coal-fired power plant according to the coal-to-nuclear pathway – analysis of nuclear unit development from the perspective of cooling water availability

Autorzy: Jakub Ochmann, Henryk Łukowicz, Sebastian Lepszy, Łukasz Bartela

Abstrakt: Changes in energy fuel markets, the rise of renewables and the aging of existing coal-fired units are leading to increased popularization of research on potential pathways for restructuring power systems. One proposed concept is the Coal-toNuclear path, which involves the partial use of existing coal-fired power plant infrastructure in favor of the construction of nuclear units, which can reduce investment costs. An additional benefit is the ability to manage the workforce competencies identified within the coal-fired power unit, and which are also required for the effective operation of the nuclear unit. The article considers the possibility of repowering the Kozienice power plant in Poland from the perspective of the availability of water used to cool the power units. Three different nuclear reactor technologies that are potentially being considered for the construction of the first nuclear units in Poland were analyzed. The study showed that the lowest water flows in the Vistula river recorded in 2022, equal to 146 m3/s, make it impossible to simultaneously cool the nuclear units and ensure sufficiently low water temperatures from an environmental perspective. Nuclear units were shown to require about 1.55−1.67 times more water for cooling than typical coal-fired units.

Archives of Thermodynamics, 45(2), p. 107-115, 2024

Link do publikacji: Odnośnik do strony Wydawnictwa

8. Potential for Repowering Inland Coal-Fired Power Plants Using Nuclear Reactors According to the Coal-to-Nuclear Concept

Autorzy: Jakub Ochmann, Grzegorz Niewiński, Henryk Łukowicz, Łukasz Bartela

Abstrakt: The popularity of nuclear power as a high-availability energy source is increasing in countries that currently rely on coal-based energy. The growing use of renewable energy sources emphasizes the need for greater energy supply security and grid stability. However, nuclear reactors remain the most expensive commercially available power-generation technology, which limits investment in this field. This paper explores the feasibility of investing in Coal-to-Nuclear conversion at selected coal-fired power plant sites in Poland. By converting coal-fired infrastructure, it is possible to reduce the financial cost of constructing a nuclear power plant. The study included an analysis of hydrological conditions from 2010 to 2023 at selected locations, which determined the potential for siting high-power nuclear reactors. An analytical model was used to calculate the required water intake for cooling, and the results were compared with actual river flow measurements. The findings suggested that constructing an inland nuclear power plant in Poland is feasible while complying with legal standards regarding maximum cooling water temperature. The assessment of the four sites allowed appropriate recommendations to be made concerning further research into the implementation of Generation III reactors.

Energies, 17(14), 3545, 2024

Link do publikacji: Odnośnik do strony Wydawnictwa

Copyright © DEsire 2022 Wszelkie prawa zastrzeżone Projekt & wykonanie