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)