Operación de Centrales Nucleares

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Antonio González JiménezDirector de Estudios y Apoyo Técnico

Energía nuclear, electricidad para todos

CLUB ESPAÑOL DE LA ENERGÍAASOCIACIÓN DE PERIODISTAS DE INFORMACIÓN ECONÓMICA

Curso de Energía para Medios de Comunicación

Madrid, 27 de mayo de 2014

Operación de Centrales Nucleares


¿QUÉ ES EL FORO NUCLEAR?

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Foro Nuclear, asociación sin ánimo de lucro creada en 1962, agrupa a las

empresas españolas relacionadas con el uso pacífico de la energía nuclear

Entre nuestros socios las principales empresas del sector energético y

relacionadas con la energía nuclear

Misión: Normalizar el debate sobre la contribución de las centrales nucleares

españolas a la generación eléctrica, en el marco de un modelo energético sostenible

y coherente con la política de la UE

Pág. 01

ENERGÍA NUCLEAR EN EL MUNDO

Introducción

Fuente: OIEA y elaboración propia. Datos mayo 2014

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Pág. 02

LAS INSTALACIONES NUCLEARES ESPAÑOLAS

Introducción

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Pág. 03

REALIDAD DE LA ENERGÍA NUCLEAR EN ESPAÑA

• 8 reactores en 6 emplazamientos

• 7864,7 MW de potencia instalada: 7,27% del total

• 56.743,39 GWh producidos en 2013: 19,76% del total

• Evita la emisión anual de entre 30 y 40 millones de toneladas de CO 2

• Genera más del 35% de la electricidad libre de emisiones

• Evita la importación de 100 millones de barriles de petróleo anuales

• Más de 30.000 puestos de trabajo directos e indirectos

• 250 años·reactor de experiencia operativa acumulada

Introducción

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Fundamentos

s. V a.C. Demócrito de Abdera propone el término “átomo”para explicar su teoría sobre la composición de la materia

1803 Dalton propone una nueva teoría (elementos ycompuestos) sobre la constitución de la materia

1869 Mendeleiev ordena los elementos según los pesosatómicos en la “Tabla Periódica”

1895 Röentgen descubre los rayos X

1896 Becquerel descubre que el uranio es radiactivo

1897 Thomson descubre el electrón

1898 Marie Curie descubre el radio y el polonio

Principios s. XX Bohr desarrolla el modelo atómico (unátomo está formado por un núcleo rodeado de electrones)

Origen y desarrollo de la energía nuclear (I)


1903 Pierre y Marie Curie descubren la radiación artificial

1916 Einstein enuncia la “Teoría de la Relatividad”

1920 Rutherford descubre que las partículas están formadas porprotones y electrones

1932 Chadwick descubre el neutrón

1934 Fermi produce los primeros isótopos radiactivos artificiales

1938 Hahn, Strassman, Meiner y Frisch interpretan la fisión nuclear

1942 Fermi, en la Universidad de Chicago, consigue la reacciónnuclear en cadena (Chicago Pile 1)

1951 Primera generación de electricidad de origen nuclear

1956 Entra en funcionamiento Calder Hall, primera central nuclearcomercial

Origen y desarrollo de la energía nuclear (II)

Fundamentos


NeutrónElectrón

MATERIA ~ 10 -9 m ÁTOMO ~ 10-10 m NUCLEO ~ 10-14 m

ProtónÁtomo

• La materia está formada por átomos y moléculas que se unen para formar sólidos• Cada átomo está compuesto de un núcleo con carga positiva y unos electrones queorbitan a su alrededor• El núcleo, a su vez, está formado por protones (+) y neutrones

ESTRUCTURA DE LA MATERIA

Fundamentos

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FUNDAMENTOS

E = m · c2

Un átomo genera 100 millones de veces más energía por fisiónnuclear que por combustión

Generación de calor proveniente de la pérdida de masa asociadasegún la reacción nuclear

Fundamentos

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Pág. 08

• Interacciones entre núcleos atómicos, entre núcleos atómicos y partículas elementales, o entre partículas elementales

• Cambian la estructura del núcleo y la “identidad” del elemento

REACCIONES NUCLEARES – ENERGÍA NUCLEAR

Fundamentos

Fisión nuclear : división de núcleos atómicos pesados

Fusión nuclear :unión de núcleos

atómicos muy ligeros

+ 17,6 MeV

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• Los neutrones generados en cada fisión provocan nuevas fisiones

• No es necesaria fuente externa de neutrones para mantener la reacción

Se produce una gran cantidad de energía

REACCIÓN DE FISIÓN EN CADENA

Fundamentos

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Pág. 10

U- 2350,71 %

U- 2340,005 %

U- 23899,28 %

EL URANIO - ISÓTOPOS

Fundamentos

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Central Térmica

Central Nuclear

Pág. 11

CENTRAL DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA

Tecnología

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Pág. 12

¿2100?

ITER

TIPOS DE CENTRALES NUCLEARES

Tecnología

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Pág. 13

• Instalación capaz de iniciar, mantener y controlarreacciones nucleares de fisión en cadena

• Dispone de mecanismos adecuados para extraer elcalor generado

CombustibleModeradorRefrigeranteReflectorBarras de controlBlindaje

EL REACTOR NUCLEAR

Tecnología

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Pág. 14

PASTILLAS DE COMBUSTIBLE UO 2

Tecnología

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Pág. 15

ESTRUCTURA DE UN ELEMENTO DE COMBUSTIBLE

Tecnología

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ELEMENTO DE COMBUSTIBLE DE UN REACTOR DE AGUA A

PRESIÓN PWR

Tecnología

Pág. 17

ESQUEMA GENERAL DE UNA CENTRAL PWR

Tecnología

1 Núcleo del reactor nuclear

2 Barras de control

3 Generador de vapor

4 Presionador

9 Condensador

10 Circuito de refrigeración exterior

11 Edificio de contención

5 Vasija del reactor

6 Turbinas

7 Alternador

8 Bomba de recirculación

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VASIJA DE UN REACTOR DE AGUA A PRESIÓN

PWR

Tecnología

Pág. 19

ELEMENTO DE COMBUSTIBLE DE UN

REACTOR DE AGUA EN EBULLICIÓN BWR

Tecnología

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Pág. 20

1 Núcleo del reactor

2 Barras de control

3 Separador de vapor

4 Vapor de agua

5 Vasija del reactor

6 Turbinas

7 Alternador

8 Bomba de recirculación y condensado

9 Condensador

10 Circuito de refrigeración exterior

11 Edificio de contención

ESQUEMA GENERAL DE UNA CENTRAL BWR

Tecnología

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VASIJA DE UN REACTOR DE AGUA EN

EBULLICIÓN BWR

Tecnología

Pág. 22

VASIJA DE UN REACTOR DE AGUA EN EBULLICIÓN BWR(construcción CN Cofrentes)

Tecnología

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Pág. 23

VASIJA DE UN REACTOR DE AGUA EN

EBULLICIÓN BWR

(construcción CN Cofrentes)

Tecnología

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Pág. 24

Diseño seguro

Seguridad intrínseca (Coeficientes de reactividadnegativos – temperatura, densidad)

Seguridad incorporada (Salvaguardiastecnológicas – Sistemas de seguridadredundantes)

Seguridad a ultranza y defensa en profundidad

Barreras de contención

LA SEGURIDAD NUCLEAR (I)

Tecnología

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Pág. 25

Barreras de contención

Edificio de contención

Sistema de refrigeración

Vaina del combustible

Pastillas de combustible

LA SEGURIDAD NUCLEAR (II)

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Pág. 26

LA GESTIÓN DE LOS RESIDUOS RADIACTIVOS (I)

Plan General de Residuos Radiactivos (PGRR)

• Instalación para la disposición final de losresiduos de media y baja actividad en elalmacén de El Cabril (Córdoba)

Tecnología

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Pág. 27

LA GESTIÓN DE LOS RESIDUOS RADIACTIVOS (II)

Piscina de elementos combustibles irradiadosInterior del ATI de Trillo. Contenedores metálicos

• El combustible irradiado se almacena de forma segura en las propiascentrales nucleares, bien en piscinas o en almacenes en seco

Tecnología

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Plan General de Residuos Radiactivos (PGRR)

Pág. 28

EL ALMACÉN TEMPORAL CENTRALIZADO (ATC)

(ATC Habog en Holanda)

El ATC es una instalación industrial diseñada para guardar en un único almacén el combustible gastado y los residuos radiactivos de alta actividad de España

Tecnología

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Pág. 29

Las reacciones de fisión nuclear crean productos radiactivos

SINGULARIDADES DE LA ENERGÍA NUCLEAR

El reactor siempre produce calor , incluso cuando está parado

El núcleo del reactor tiene una carga de combustible suficiente parafuncionar hasta 2 años a plena pot encia (aprovechando sólo el 5% de supotencial)

Regulación muy estricta :Internacional: OIEA. NEA-OCDE, UE-EURATOMNacional: CSN (>25 inspecciones/año, inspectores residentes…)

Cooperación :Experiencia operativa internacional compartida: WANO/INPONo competencia entre centrales

Resumen

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Muchas gracias


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