Let’s begin with the easy part:

History of CNE (Centrala NuclearElectrică – Nuclear Power Station) Cernavodă  

-          1979 – Construction works begin

-          1996 – The first reactor becomes operational

-          2007 – The second reactor becomes operational

According to www.cne.ro, each reactor at Cernavodă nuclear power station provides 706, 5/Mwe to the National Energy System, thus covering about 18% of the present national energy requirement.

CNE Cernavoda. Sursă foto: www.nuclearelectrica.ro

How it works

The Cernavodă Power station uses Canadian technology, which is based on the CANDU (CANadian Deuterium Uranium). As the name suggests, such a reactor operates with natural uranium and heavy water (a chemical compound of deuterium) as a moderator and cooling agent.

Deuterium is a stable isotope of hydrogen, with a mass number of 2 and is represented by the chemical symbol D or ²H. Heavy water (D₂O or ²H₂O) differs from ordinary water by the fact that it has in its composition the isotope deuterium in a greater proportion.

Operating a nuclear power plant is based on initiating and maintaining a controlled nuclear fission chain reaction, a process which can be achieved in a nuclear reactor. The core of the reactor contains the fuel and has the shape of a cylindrical vessel called a Calandria vessel. The nuclear fuel used is made up of synthesized nuclear dioxide pellets, which are inserted into rods made of zircaloy. Thirty-seven such rods form a fuel bundle. The fuel bundles are, in turn, inserted into pressure channels (there are 380 channels with 12 bundles each). In total, the core of the reactor holds about 90 tons of nuclear fuel.

Combustibil nuclear. Sursă: raport de mediu 2010, nuclearelectrica.ro

In brief – the Calandria vessel is composed of 380 pressure channels, each one holding 12 fuel bundles, and each fuel bundle being made of 37 fuel rods of synthesized uranium dioxide pellets, which totals 90 tons of nuclear fuel.

The fission reaction taking place inside the pressure channels generates heat, which is absorbed by the heavy water running through the fuel channels. The heavy water then transfers the heat to the steam generators, which, as their name suggests, create water vapors (from ordinary water) that expand and drive the turbine and create electricity.

When it exits the turbine, the steam is condensed inside the condenser which is cooled with water from the Danube – Black SeaCanal. The water used to cool the condenser is then evacuated back into the Danube.

Safety  

In case there is a technical malfunction, the reactor can be quickly shut down by means of two safety stopping mechanisms which operate independently (using different functioning principles). Additionally, the parts of the reactor where the fission reaction and the generation of radioactive materials occur are situated inside a sealed structure made of prestressed concrete called the containment building.

Another safety feature is the fact that every control element of the power station has a backup system which can take over its function in case of a breakdown.

Environmental protection 

The main effects on the environment are created by the evacuation of the water used for cooling (which has a high temperature that can harm the ecosystem of the Danube) and the radioactive waste. The radiological impact (measured in terms of dosage received by the population) proved to be negligible (a supplementary dose of 10 μSv/year – five times less than the dose received after a taking an X-ray exam, according to the 2011 Environmental Report).

Sursă: raport de mediu 2011, www.cne.ro

It is important to mention that the Environmental Management System of the Cernavodă Nuclear Power Plant has received the ISO 14001 Certification in 2004, and was recertified in 2010, after the addition of Reactor number 2. This means that the measures used for protecting the environment are well prepared.

a) The cooling water

The use of cooling water is the main difference between a CANDU – type uranium based reactor and a thorium – based nuclear reactor (which is, in many aspects, much more efficient). But the differences between the two types will be discussed another day. Here, you can read more about thorium – based reactors.

Cernavodă is authorized to use for cooling the waters of the Danube, collected through the Danube – Black SeaCanal, and released back into the river after having cooled down the reactors. The volume of water taken from the river and the temperature of the hot water dumped back into the Danube are the two main factors that can impact the aquatic environment. This is why these two parameters must be closely monitored and the conditions required for this activity are laid down in the ,,Agreement regarding the methodology employed for monitoring the usage of the water resources and the returning of the used waters into the water resources” concluded between the Water Administration Agency – Dobrogea-Litoral Constanta and CNE Cernavodă (which is an integral part of the water management authorization). According to the 2010 Environmental report, there were no violations of the conditions imposed by the environmental authorization.

b) Chemical and radioactive emissions in the water

Concerning these aspects, the evacuation of water into the river can be stopped by a special mechanism, in case certain parameters are exceeded, thus avoiding to surpass the maximum limits allowed for radioactive and chemical emissions. In addition, 1400 water samples are analyzed each year by the Dosimetry Laboratory in order to determine the amount of radioactivity evacuated. The 2010 Environmental Report states that the maximum limits for emissions have never been exceeded during the entire period the power plant has been active. Also, neither the emissions of non-radioactive substances have ever risen above the maximum allowed concentrations.

c) Radioactive waste  

These waste materials are the result of the daily operation of the plant, such as maintenance or repair works or interruptions. Such substances are dangerous and require special handling. They present themselves as solids (filters, plastics, and glass), organic liquids (oils, solvents) or liquid-solid flammable mixtures. Liquid waste is solidified to reduce the risk of a fire and some solids are compacted so that they take up less space. All waste materials are sorted following certain criteria, stored in stainless steel containers and then shipped to an intermediary storage facility. Often, less radioactive materials are transported (in exchange for a fee) to countries that possess technologies to treat the waste (such as Sweden – for cremation – but this process only reduces the volume of the waste materials, and the remains are then sent back for final storage). In the final storage phase, the waste is placed in compact molds that guarantee safe storage for 300 years. An important institution involved in the final storage phase (but also with important attributions in the field of nuclear energy) is Agenţia Nucleară şi pentru Deşeuri Radioactive – ANDRAD (The Nuclear and Nuclear Waste Agency – www.andrad.ro).

Another interesting problem is the intermediary storage of the spent fuel. This is done for a period of at least 50 years in a special deposit (Depozitul Intermediar pentru Combustibil Ars – DICA – The Intermediary Deposit for Spent Fuel). Here, several physical processes occur which help keep the bundles of nuclear fuel in safety (that is without any gaseous or liquid leaks).

DICA- Depozit Intermediar pentru Combustibil Ars. Sursă: nuclearelectrica.ro

d) Atmospheric protection

For all nuclear power plants, there are no CO₂ emissions. Replacing the amount of energy produced at Cernavodă with energy obtained from fossil fuels would increase the annual national CO₂ output by 10 million tons (according to www.cne.ro)

Emergency situations                

Canadian – designed nuclear power stations are known for their safety, and have the technology necessary to reduce the risk of accidents. Still, periodic drills are conducted in order to prepare the workers, and also the population, for an emergency situation.

Conclusion  

Judging from the data presented by NuclearElectrica on official websites and in the pages of environmental reports, one can affirm that Cernavodă is an important energy source that at the moment does not present any cause for concern. We can only hope that mother–nature will be kind to us, sparing the region of earthquakes and other unpredictable events which could pose a nuclear threat for the life of the population.

Bibliography  

www.cne.ro

www.nuclearelectrica.ro

www.andrad.ro

Environmental reports http://www.cne.ro/m/aspx?id=86&it=2    

Article written by the editor Ioana Stoicescu and translated by the associated editor of Greenly Magazine, Mihail Andreas Mitoseriu

Să începem cu ce e mai ușor.

Istoric CNE (Centrala NuclearElectrica) Cernavodă

-          1979- încep lucrările de construcție

-          1996- este dată în funcțiune Unitatea 1

-          2007- este dată în funcțiune Unitatea 2

Conform www.cne.ro, centrala de la Cernavodă livrează în Sistemul Energetic Naţional 706,5 Mwe/ unitate, acoperind aproximativ 18% din necesarul energetic naţional actual.

CNE Cernavoda. Sursă foto: www.nuclearelectrica.ro

Mod de funcționare

Centrala NuclearElectrica Cernavodă funcționează cu tehnologie de tip canadian, ce are la bază conceptul de reactor nuclear CANDU (CANadian Deuterium Uranium). Așa cum sugerează denumirea, un astfel de reactor funcţionează cu uraniu natural şi utilizează apă grea (compus chimic al deuteriului) ca moderator şi agent de răcire.

Deuteriul este un izotop stabil al hidrogenului, cu număr de masă 2 și reprezentat prin simbolul chimic D sau ²H. Apa grea (D₂O sau ²H₂O) diferă de apa ușoară (cea obișnuită) prin faptul că are în compoziția sa izotopul deuteriu în proporție mai ridicată.

La baza funcționării centralei nuclearelectrice stau iniţierea şi întreţinerea unei reacţii nucleare de fisiune în lanţ controlată, proces realizat de reactorul nuclear. Zona activă a reactorului este cea care conține combustibilul și are forma unui vas cilindric ce poartă numele de vasul Calandria. Combustibilul nuclear folosit este format din pastile de bioxid de uraniu sinterizat. Aceste pastile sunt introduse în tuburi (teci) de zircaloy, care în număr de 37 formează un fascicul de elemente combustibile. Fasciculele, la rândul lor, sunt introduse în canale de presiune (380 de canale a câte 12 fascicule). În total, zona activă a reactorului de la Cernavodă conţine cca. 90 tone de combustibil nuclear.

Pe scurt: vasul Calandria= 380 canale de presiune x 12 fascicule x 37 tuburi cu pastile de bioxid de uraniu sinterizat= 90 tone combustibil.

Combustibil nuclear. Sursă: raport de mediu 2010, nuclearelectrica.ro

Reacția de fisiune generată la nivelul canalelor de presiune eliberează căldură, care este preluată de apa grea ce străbate canalele de combustibil (cu ajutorul unor pompe). Căldura este apoi cedată de apa grea în generatorii de abur. Aceștia, după cum le spune și denumirea, generează vapori de apă ușoară (obișnuită) care, prin destindere, rotesc turbina, generând curent electric.

La ieşirea din turbină, aburul este condensat în condensatorul turbinei, care este răcit cu apa de răcire preluată din canalul Dunăre – Marea Neagră. Apa care a răcit condensatorul turbinei este evacuată în Dunăre.

Siguranță

Pentru situaţii de oprire în caz de defectare, reactorul este prevăzut cu două sisteme de oprire de siguranţă, care funcţionează independent (pe principii diferite) și care pot opri rapid reactorul. De asemenea, sistemele tehnologice în care au loc reacţia de fisiune şi generarea produselor radioactive sunt amplasate în interiorul unei construcţii etanşe din beton precomprimat (anvelopa reactorului).

Un alt aspect de siguranță este faptul că toate componentele de control ale centralei sunt dublate, astfel încât în cazul avarierii unei componente, o alta îi va prelua funcția.

Protecția mediului

Principalele impacte asupra mediului sunt cauzate de evacuarea apelor de răcire (ape calde care pot afecta ecosistemul dunărean), precum și de generarea deșeurilor radioactive. Impactul radiologic (măsurat în termeni de doză pentru populaţie) s-a dovedit a fi neglijabil (doză suplimentară mai mică de 10 μSv/an- de cinci ori mai mică decât cea datorată unei radiografii, conform Raportului de Mediu 2011).

Sursă: raport de mediu 2011, www.cne.ro

Este important faptul că Sistemul de Management de Mediu al CNE Cernavodă a fost certificat conform cerințelor standardului ISO 14001 în 2004, cu recertificare în 2010 după includerea Unității 2. Ceea ce presupune că măsurile de protecția mediului sunt bine puse la punct.

a) Apa de răcire

Utilizarea apei de răcire este principalul aspect care face diferența dintre reactoarele de tip CANDU- pe baza de uraniu, și reactoarele nucleare pe bază de toriu (mult mai eficiente, din multe puncte de vedere). Dar vom vorbi altă dată despre diferențierea dintre cele două. AICI puteți citi mai multe despre reactoarele pe bază de toriu.

CNE Cernavodă utilizează în mod autorizat ca apă de răcire apa din fluviul Dunărea, prin captare via Canalul Dunăre – Marea Neagră (bieful I), evacuarea apelor de răcire realizându-se tot în Dunăre. Volumele de apă (prelevate, evacuate) și temperatura apei calde la evacuare sunt cele care pot avea impact asupra mediului acvatic al fluviului. De aceea, este necesar un monitoring bine pus la punct, pentru a măsura frecvent acești parametri. Documentul care prevede condițiile de monitoring este “Protocolul privind metodologia monitorizării utilizării resurselor de apă şi primirii apelor uzate în resursele de apă”, încheiat între Administraţia Bazinală de Apă Dobrogea- Litoral Constanţa și CNE Cernavodă (ca parte integrantă a autorizaţiei de gospodărire a apelor). Conform raportului de mediu pentru anul 2010, nici în acest an nu au existat evenimente de nerespectare a condițiilor autorizațiilor de mediu.

b) Emisiile radioactive și chimice în apă

În ceea ce privește acest aspect, depășirea limitelor admise este evitată cu ajutorul unui echipament special, care poate opri evacuarea în cazul depășirii unor valori prestabilite. De asemenea, 1400 de probe de apă evacuată sunt analizate anual în cadrul Laboratorului de Dozimetrie, pentru a stabili cantitatea de radioactivitate evacuată. Conform raportului de mediu pe 2010, nu au fost depășite niciodată limitele maxim admise, în toți anii de funcționare a centralei. Nici emisiile de substanțe chimice neradioactive utilizate în diferitele procese nu au depășit concentrațiile maxim admisibile.

c) Deșeurile radioactive

Acestea rezultă din activități zilnice, precum cele de întreținere, reparații sau opriri ale centralei. Sunt deșeuri periculoase și necesită o gestionare specială față de deșeurile convenționale. Ca stare de agregare, deșeurile radioactive rezultate sunt fie solide (filtre, plastice, sticlă etc.), lichide organice (uleiuri, solvenți), precum și amestecuri solide-lichide inflamabile. Deșeurile lichide sunt solidificate pentru a reduce riscul de inflamabilitate, iar unele deșeuri solide sunt compactate pentru reducerea volumului. Toate deșeurile sunt sortate după anumite criterii și apoi depozitate în containere de inox și trimise către locația de stocare intermediară. Adesea, se practică transportarea deșeurilor mai slab reactive (contra cost) către țări care dispun de tehnologii de tratare (de exemplu în Suedia- pentru incinerare, însă acest proces are doar rolul de a micșora volumul, după care restul rămas este trimis înapoi pentru depozitare finală). În etapa de depozitare finală, deșeurile sunt puse în matrițe compacte, care să poată garanta depozitarea sigură pe o perioadă de 300 de ani. Instituția cu rol important în depozitarea finală a deșeurilor (dar și cu alte responsabilități din domeniul energiei nucleare) este Agenția Nucleară și pentru Deșeuri Radioactive (ANDRAD- www.andrad.ro)

Un alt aspect interesant este stocarea intermediară a combustibilului ars. Aceasta se realizează pentru o perioadă de minim 50 de ani într-un depozit specializat (denumit pe scurt DICA- Depozitul Intermediar pentru Combustibil Ars). Aici au loc mai multe procese fizice care asigură păstrarea în condiții de securitate nucleară (fără emisii de efluenți gazoși și lichizi) a fasciculelor de combustibil ars.

DICA- Depozit Intermediar pentru Combustibil Ars. Sursă: nuclearelectrica.ro

d) Protecția atmosferei

În ceea ce privește emisiile de dioxid de carbon, acestea sunt zero în cazul oricăror centrale nucleare. Dacă s-ar utiliza combustibili fosili pentru a produce cantitatea de energie livrată în sistemul energetic național de către CNE Cernavodă, emisiile anuale de CO2 ar crește cu aproximativ 10 milioane de tone (conform www.cne.ro).

Situații de urgență

Centralele nucleare de tip canadian sunt recunoscute ca fiind centrale sigure, dispunând de tehnologia necesară reducerii riscurilor de accidente. Totuși, se efectuează periodic exerciții de pregătire a personalului, dar și a populației, în caz de situații de urgență.

În concluzie, conform aspectelor prezentate de către compania NuclearElectrica pe site-urile oficiale și în rapoartele de mediu, se poate afirma că CNE Cernavodă este o sursă de energie importantă, care momentan nu prezintă motive de îngrijorare. Nu putem decât să sperăm că mama natură va fi blândă cu noi în continuare, ferind zona de seisme sau de alte situații imprevizibile, care ar putea pune viața populației în pericol de natură nucleară.

Bibliografie

www.cne.ro

www.nuclearelectrica.ro

www.andrad.ro

Rapoarte de mediu http://www.cne.ro/m.aspx?id=86&it=2