Post on 14-Jan-2016
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Características de los reactores nucleares de fisión
Utilización del recurso
Seguridad de operación
Generación de residuos
Emisión de CO2
Seguridad de suministro
Fiabilidad de funcionamiento
Competitividad económica
Generación de empleo
Perspectiva energética de la fisión
Producción de fisión actual: 2,7x109 MWh = 7x108tep = 2,8x1019J
Reservas:3 Mton de U natural 2,6x1023 J8 Mton de Th-232 6,9x1023JEn total 9,5x1023J
Equivalen a 34.000 años de producción en teoría
Se aprovecha el 0,6% de la energía térmica potencial del combustible, lo que equivale a sólo 200 años
Para aprovechar, asintóticamente, el 100% de la energía potencial: REPRODUCCION Y RECICLADO
Ciclo de combustible nuclear. Residuos
INSTALACIÓN HABOG (HOLANDA)
INSTALACIÓN HABOG (HOLANDA)
INSTALACIÓN HABOG (HOLANDA)
Minimización de la radiotoxicidad de los residuos por transmutación
Estructura del coste de producción
NUCLEAR CARBÓN GAS
INVERSIÓN 55 - 75 25 - 35 10 -20
O & M 10 - 20 15 - 25 ~ 10
COMBUSTIBLE 15 - 25 40 - 60 70 - 80
Datos en porcentaje. Fuente: NEA/OCDE
Fuente: UNESA. Datos en céntimos de euro / Kwh. neto (constantes 2004)
0,718 0,755 0,764 0,768 0,763
0,42 0,383 0,363 0,35 0,338
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
2000 2001 2002 2003 2004
O y M Combustible
1,138
1,138
1,127
1,118
1,101
Coste de producción de las centrales nucleares españolas
Inversión recurrente anual: 20 M€ / año / 1000 MW Coste segunda parte ciclo combustible: 0,2 c€ / kWh producido≈ 15 €/MWh estable a largo plazo
0%5%
10%15%20%25%30%
Producción Potencia instalada
Sistema Eléctrico en España 2005 (avance)
Producción total: 292.736 GWh Nuclear: 57.539 GWhPotencia total: 77.758 MW Nuclear: 7.876 MW
El sistema eléctrico en España (1)Fiabilidad
El sistema eléctrico en España (2)
Funcionamiento medio por tecnologías en 2004
Fuente: Elaboración Foro Nuclear a partir de la Memoria Estadística 2004 de UNESA
8082
6612
5211
4369
4050
3500
1978
1967
1884
1320
0100020003000400050006000700080009000
Nuclea
r
Carbón
Cogen
eraci
ón
Biomasa
y ot
ras
Resid
uos
Ciclo c
ombin
ado
Eólica
Fueló
leo
Hidroe
léctri
ca
Fueló
leo -
gas na
tural
ho
ras
Global medio: 3855 horas
Suministro de equipos: 60 a 85% nacional
Empresa de grandes componentes: ENSA: - Vasijas de reactor
- Generadores de Vapor- Presionadores- Racks piscinas combustible gastado- Contenedores de combustible
Empresa de combustible: ENUSA: - PWR - Alemania
- BWR - Bélgica- Barras de gadolinio - Finlandia
- Francia- Suecia
Capacidades
La industria nuclear española (1)
Otras empresas: Tecnatom: - Formación y Simuladores
- Inspección en servicio- Ensayos no
destructivos Inabensa: - Equipos eléctricos
- Salas de control- Instrumentación
Empresarios Agrupados Iberinco Initec Soluziona
Central de Lungmen: ≈ 60 millones de euros (GEE-Taiwan)
La industria nuclear española (2)
Capacidades
Inconvenientes de las centrales actuales de fisión
Uso ineficiente del recurso; agotamiento a medio
plazo
Seguridad probabilista: riesgo no nulo de
accidentes. Posibilidad de impactos ambientales y
contaminación de personas
Gestión en ciclo abierto; no reciclado.
Almacenamiento de residuos
LAS ACTUALES CENTRALES NUCLEARES DE FISIÓN NO
RESPONDEN A UN MODELO SOSTENIBLE A LARGO PLAZO
Ventajas de las centrales actuales de fisión
No emisiones de CO2. El parque nuclear español evita la producción anual de 60 millones de toneladas anuales de emisión de carbón.
Seguridad de suministro. El mercado del Uranio no está controlado como el de combustibles fósiles.
Elevada fiabilidad de funcionamiento
20% de la electricidad consumida, equivalente a100 M barriles / año.
El funcionamiento en base proporciona gran estabilidad a la red eléctrica
Funcionamiento del parque actual de centrales nucleares
La decisión debería tener en cuenta:
Economía: el mantenimiento del parque actual de centrales es la mejor opción.(Aunque se internalicen los costes de gestión de los residuos radiactivos)
Residuos: Las condiciones de gestión de los combustibles gastados son poco dependientes de la cantidad generada.
Dependencia energética: No se debería aumentar la participación de los combustibles fósiles para evitar el aumento de la dependencia energética y la producción de CO2.
Funcionamiento del parque actual de centrales nucleares
Con estas restricciones, las únicas fuentes posibles de sustitución son las energías renovables
La sustitución de estas fuentes debe hacerse de modo que se garantice la misma cantidad y calidad de energía
En el momento actual las energías renovables no garantizan la sustitución de potencia. Son energías complementarias y no sustitutivas
Penetración de las energías renovables eliminando las barreras técnicas, administrativas y económicas:
Las políticas de primas deben ser suficientes y estables
Se debe mejorar la tramitación administrativa para agilizar los procesos: ventanilla única
Deben enviarse señales claras a los operadores para que no prevalezcan los intereses particulares sobre los generales
Funcionamiento del parque actual de centrales nucleares
Las Administraciones Públicas deben legislar para
establecer condiciones de participación de las
tecnologías y recursos renovables:
Sector Residencial: Ordenanzas municipales
Sector transporte: Utilización obligatoria de
biocombustibles
Hay un elevado margen para la actuación política en
ayuntamientos y comunidades autónomas
Funcionamiento del parque actual de centrales nucleares
Necesidades futuras
Jueves 25/01/2001
Jueves 26/01/2006
Situación en el periodo 2011-2025 • Hasta el año 2011 el escenario está definido (Plan de
Infraestructuras – octubre 2005)
• 2005 – 2011: población 47 millones de habitantes
0
5
10
15
20
25
30
35
40
2000 35,9 27,6 9,7 9,9 16,9
2004 28,6 22,7 19,9 8,6 20,2
2007 24,1 18,3 26,3 6,6 24,7
2011 15,0 16,8 33,3 3,3 31,5
Carbón Nuclear Gas natural Prod. Petrolíferos En. Renovables
ESTRUCTURA DE GENERACIÓN (% sobre total generación bruta)
Situación en el periodo 2011-2025
Demanda eléctrica: incremento de un 3% anual.
Se requieren 10.000 GWh anuales adicionales, que pueden ser
cubiertos alternativamente con:
1.300 MW nucleares funcionando 7.500 horas / año.
1.300 MW carbón funcionando 7.500 horas / año.
4.500 MW eólicos funcionando 2.000 horas / año.
2.000 MW ciclos combinados funcionando 5.000 horas /
año
Situación en el periodo 2011-2025
AlternativasAbandono de los paradigmas clásicos: Energía
limpia, abundante, barata.
La tecnología ayuda, pero no soluciona los problemas.
Las políticas energéticas son necesarias; el
mercado no responde a las necesidades del interés general.
Biomasa
Hidráulica
Eólica
AltoBajo
Bajo
Alto
Potencial energético asintótico (muy largo plazo)
Dominio tecnológico actual
Heliotérmica
Fotovoltaica
Fusión Nuclear
Gas
Cogeneración
CarbónFuelóleo
Nuclear (fisión)
Potencial intrínseco de las fuentes de energía
Centrales nucleares del futuro (1)
TERCERA GENERACIÓN. Centrales Nucleares Avanzadas– Simplicidad: reducción de sistemas y construcción por módulos– Conceptos Evolutivos y Conceptos Pasivos– Programa Europeo EUR (European Utilities Requirements)
• EPR de Framatome ANP (evolutivo de agua a presión)• EPP de BNFL - W (pasivo de agua a presión)• BWR90 de BNFL - W (pasivo de agua en ebullición)• ABWR de GE (avanzado de agua en ebullición)• SWR1000 de Framatome ANP (avanzado de agua en ebullición)
– Diseños licenciados por la NRC en USA• System 80+ BNFL - W (evolutivo de agua a presión)• ABWR de GE (evolutivo de agua en ebullición)• AP-600 de BNFL - W (pasivo de agua a presión)• AP-1000 de BNFL - W (pasivo de agua a presión)
GENERACIÓN IV– Programa para el desarrollo y demostración de uno o más nuevos sistemas nucleares, utilizables comercialmente hacia 2030, y que ofrecen ventajas en los campos de sostenibilidad, economía, seguridad y fiabilidad, no proliferación y protección física
– Sistemas• SFR - Reactor rápido refrigerado por sodio• LFR - Reactor rápido refrigerado por aleación de plomo• GFR - Reactor rápido refrigerado por gas• VHTR - Reactor de muy alta temperatura• SCWR - Reactor supercrítico refrigerado por agua• MSR - Reactor de sales fundidas
• Programa INPRO del OIEA– International Project on Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles
– El objetivo principal es la utilización segura, sostenible, económica y no proliferante de la tecnología nuclear para satisfacer las necesidades energéticas globales en el siglo XXI
Centrales nucleares del futuro (1)
Posibilidad de reactores híbridos, aunque repugne al “establishment” nuclear
Fusión La fisión nuclear se descubrió/interpretó en 1939
La fusión nuclear ya estaba descubierta (diversas reacciones entre núcleos ligeros acelerados, efectuadas en los años 20 y 30 del siglo XX. Propuesta de Eddington sobre la fusión nuclear como la posible “gasolina” de las estrellas
En 1938, Hans Bethe daría la primera explicación de ello, con su famoso “ciclo” (no exactamente el principal, que es el de protón –protón (dos veces) para formar un núcleo de helio, neutrinos y radiación electromagnética. En el sol se sintetizan 600 toneladas de He por segundo
Reactor nuclear de fisión en 1942 (E.Fermi)
Bomba nuclear A en 1945 (Proyecto Manhattan)
1948: 1ª bomba atómica soviética, detectada por USA
1951: 1as bombas H (de Fusión)
1953: Programa USA “Atmoms for Peace”
Steady State Magnetic Confinement Fusion:
Fusion is a „burn“ process, with a burn temperature of > 100 Million o K
DT Fusion Reaction & Fuel Cycleprinciple of toroidal magnetic
confinement
14 MeV
3.5 MeV
neutrons recycled for T-production
6Li + n -> He+T + 4.8 MeV
7Li +n -> He+T + n - 2.5 MeV
magnetic field reduces drastically parallel mobility of particles
balances the plasma pressure (O(10atm))
produces thermal insulation ( 200 Million K)steady state magnetic confinement
fusion: a low energy density system! (like bicycle tire)
ITER
International Project
Engineering Design Phase (1992 – 2001)
JapanEuropean UnionRussian Federation
(US until 1999)present negotiations among partners:
above + Canadaconstruction costs : 4.57 b€ (EU costing)
ITER
major radius 6.2 m
minor radius 2.0 m
plasma current 15 MA
toroidal field 5.3 T 1.85/0.49
fusion power amplification 10
fusion power 400 MW (800 MW)
burn duration 400 s (3000 s)
external heating power 73 MW (110 MW)