desalacion nuclear
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BOLETÍN DEL OIEA, 43/2/2001
AGUA DULCE DE LOS MARESAVANZAN LOS PROYECTOS DE DESALACIÓN NUCLEAR
POR T. KONISHI Y B.M.MISRA
La demanda de agua dulceestá en constante aumento.En sus proyecciones más
recientes, el Foro Mundial deRecursos Hídricos, celebrado en2000, prestó especial atención ala creciente necesidad de aguadulce para abastecer las ciudadesen crecimiento del mundo hastael año 2025.
Los recursos renovables de aguadulce ascienden a unos 40 000kilómetros cúbicos. De esacantidad, sólo se extrae el 10% yse consume el 5%. El problemaconsiste en que la distribución delos recursos por zona geográfica y estación no es uniforme.
Cada vez se hace más evidenteque deben utilizarse todas lastecnologías disponibles yapropiadas, incluidas lasnucleares y conexas, en pro deldesarrollo sostenible y laordenación de los recursos deagua dulce. Un enfoqueespecífico es la desalación delagua de mar, por lo que los paísesestán aumentando su capacidadpara explotar los océanos. (Véaseel gráfico de la página 6.) En lasplantas de desalación sueleutilizarse vapor o electricidadcomo energía. Los combustiblesfósiles convencionales se hanempleado normalmente como
fuentes de energía primaria. Sinembargo, su uso intensivo motivapreocupaciones respecto delmedio ambiente.
Las perspectivas de utilizarenergía nuclear en la desalacióndel agua de mar en gran escalason atractivas, ya que se trata deun proceso de alto consumoenergético. Como tal, el calorproveniente de un reactor nucleary/o la electricidad generada poresas centrales pueden utilizarse enlas instalaciones de desalación.La eficaz explotación de unacentral nuclear refrigerada porsodio (BN-350) en Aktau,Kazajstán ha demostrado laviabilidad técnica, elcumplimiento de los requisitos deseguridad y la fiabilidad de esosreactores nucleares decogeneración. Asimismo, amenor escala, el Japón cuentacon unas diez instalaciones dedesalación conectadas a reactoresde agua a presión (PWR) que han funcionadosatisfactoriamente. Laimplantación comercial en granescala de la desalación nucleardependerá principalmente de sucompetitividad económica frentea otras opciones de suministroenergético, así como de lademanda del mercado en países
donde las necesidades de agua yenergía son más agudas.
Mediante sus programas, elOIEA ha reunido a expertos dediferentes países para estudiar losaspectos técnicos, económicos yde otra índole de la desalaciónnuclear.* Entre las actividadesfiguraron la preparación ypublicación de un documentotécnico titulado OptionsIdentification Programme forDemonstration of NuclearDesalination (TECDOC-898), y las actas del Simposiointernacional sobre desalaciónnuclear de agua de mar,celebrado en 1997 (Colección deActas STI/PUB/1025). Lasconclusiones impulsaron lasactividades en muchos EstadosMiembros del OIEA interesadosen evaluar, planificar o iniciarproyectos de desalación nuclear.
Todos los reactores nuclearesson capaces de proporcionar laenergía que requieren losprocesos de desalación, y podríanutilizarse para ese fin según elcronograma de aplicación. Se haadquirido cierta experiencia alrespecto en centrales nuclearesque se utilizan para los sistemasde calefacción urbana, tema queel OIEA ha examinado en un documento técnico(TECDOC-1056). Laspreocupaciones respecto de laseguridad, la reglamentación y elmedio ambiente en la esfera de la
El Sr. Konishi es funcionario de laSección de Desarrollo de laTecnología Nuclear de la Divisiónde Energía Nucleoeléctrica, delOIEA. El Sr. Misra es jefe de laDivisión de Desalación del Centrode Investigaciones Atómicas deBhabha, India.
* Se entiende por desalación nuclear la producción de agua potable a partirde agua de mar en una instalación en que un reactor nuclear se utilizacomo fuente de energía (eléctrica y/o térmica) para el proceso de desalación.La instalación puede estar dedicada exclusivamente a la producción deagua potable, o puede utilizarse para generar electricidad y producir aguapotable, en cuyo caso sólo se utiliza una parte del insumo total de energíadel reactor para producir agua. En cualquier caso, el concepto dedesalación nuclear se interpreta en el sentido de una instalación integradaen que tanto el reactor como el sistema de desalación se encuentran en unemplazamiento común y la energía necesaria para el sistema de desalaciónse produce en el lugar. El concepto también entraña, al menos en ciertogrado, instalaciones, personal y estructuras comunes o compartidos.
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desalación nuclear son lasrelacionadas directamente con lascentrales nucleares, prestandodebida atención al proceso deacoplar la central con lainstalación de desalación. Lasactuales normas y guías deseguridad internacionales parecenser apropiadas para abarcar esasplantas de desalación.
El proyecto coordinado deinvestigación del OIEA sobre"Optimización del acoplamientode reactores nucleares consistemas de desalación" comenzóen 1998, con la participación de institutos de investigación denueve países. La laborcomprende un examen de losdiseños de reactores adecuadospara acoplarse con los sistemas de desalación, la optimización deeste acoplamiento, mejoras defuncionamiento y tecnologíasavanzadas de sistemas dedesalación para la desalaciónnuclear.
El conjunto de programasinformáticos del OIEAdenominado "Programa deevaluación económica de ladesalación", o DEEP, habeneficiado a muchos países. Sus resultados incluyen el costomedio del agua y de la energía,
un desglose de los componentesdel costo, el consumo de energíay la energía vendible neta paracada opción seleccionada. Sepueden hacer modelos paracentrales específicas mediante elajuste de los datos de entrada,incluida la potencia de diseño, losparámetros del ciclo energético ylos costos.
El DEEP cumple tresobjetivos: Permite calcular elcosto medio de la electricidad y del agua desalada como unafunción de la cantidad, losparámetros específicos para elemplazamiento, la fuente deenergía y la tecnología dedesalación. En segundo lugar,permite compararsimultáneamente numerosasopciones de diseño de formacoherente con suposicionescomunes. En tercer lugar,permite identificar rápidamentelas opciones de más bajo costopara el suministro de cantidadesespecificadas de agua desalada y/opotencia en un lugar dado.
Se ha utilizado este programainformático para realizar unaamplia evaluación económica dela desalación de agua de mar con el empleo de energía nuclear frente a las opciones de
combustibles fósiles. Por logeneral, los resultados --publicados en el TECDOC-1186del OIEA-- muestran que ladesalación nuclear puede ofreceragua potable a un costocomprendido en la misma escalaque el de las opciones fósiles; deahí que ambas opciones puedanconsiderarse viables en muchasregiones.
La nueva publicación delOIEA titulada Introduction ofNuclear Desalination: AGuidebook (Colección de InformesTécnicos STI/DOC/010/400),ofrece una visión general de ladesalación nuclear. Tambiénseñala las consideracionesespeciales para la adopción dedecisiones y proporciona unaguía sobre las medidas que debentomarse una vez que se hayaoptado por la desalación nuclear.
Colaboración internacional.Para facilitar las actividades dedesarrollo, el OIEA ha acopiado ydifundido información pertinenteen diversas reuniones técnicas a lasque han asistido expertos deEstados Miembros que seencuentran en las etapas deexplotación, diseño o planificaciónde la desalación nuclear, o queestán interesados en ella.
Para ampliar la experienciaoperacional adquirida en el Japóny Kazajstán, se prevé establecernuevas plantas de desalaciónnuclear con fines dedemostración en varios países.Por ejemplo, la República deCorea ha hecho progresos en eldiseño de una planta decogeneración de desalaciónnuclear que funciona junto conun reactor de 330 MW(t)denominado SMART. LaFederación de Rusia haemprendido un proyecto dedesalación nuclear utilizando unaserie de unidades montadas sobrebarcazas, conocidas como KLT-40C. La India se ha puestoa la vanguardia de lademostración de la desalaciónnuclear mediante el acoplamientode nuevas instalaciones de
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Fuente: Wangnick, 2000, estimaciones basadas en la Reunión de consulta del OIEANota: Los datos incluyen la capacidad de explotación y estipulada.
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desalación a sus actuales reactoresde agua pesada a presión de 170 MW(e) (PHWR). Ya hancomenzado los trabajos deconstrucción en Kalpakkam, al sur de Chennai.
En 1999, el OIEA inició unproyecto interregional decooperación técnica denominado"Diseño de un sistema integradode energía nucleoeléctrica ydesalación nuclear", para facilitarla colaboración entre losposeedores de la tecnología y losposibles usuarios finales. Elproyecto se propone ofrecer unforo para que los proveedores yposibles receptores de latecnología puedan desarrollarconjuntamente conceptosintegrados de desalación nuclearcon miras a demostrar laviabilidad de esta técnica enlugares específicos.
En este marco, Indonesia,Túnez, el Pakistán y el Irán hanformulado solicitudes concretasde asistencia técnica para iniciar o planificar estudios de viabilidaden condiciones locales específicas.Algunos otros países endesarrollo, que prevén mayoresproblemas de energía y agua,también han manifestado un
PROYECTO DE DEMOSTRACIÓN DE DESALACIÓN NUCLEAR DE LA INDIA
En Kalpakkam, India, se han comenzado a construir las instalaciones de unproyecto de demostración de desalación nuclear que aparece en la foto. Comose indica en el diagrama del flujo del proceso, los sistemas de desalación estánacoplados a una central nuclear, un PHWR de 170 MW(e). Los números queaparecen en el diagrama muestran el PHWR (1); la turbina de alta presión (2);el separador de humedad/recalentador (3); la turbina de baja presión (4); el condensador de la central nuclear (5); el circuito de refrigeración moderador-agua (6); el circuito de refrigeración del agua de mar (7); el generador (8); la sección de pretratamiento químico de la planta de evaporación instantáneaen etapas múltiples (MSF) (9); el calentador de salmuera de la planta MSF (10);la sección de termorrecuperación de la planta MSF (11); la sección deeliminación de calor de la planta MSF (12); la planta de osmosis inversa(RO) (13); la turbina de recuperación de energía de la planta RO (14); el intercambiador de calor intermedio (15); y el depósito de almacenamientodel producto (16).
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marcado interés en participar enel proyecto.
Entre los posibles proveedoresde tecnología que participan enlas actividades internacionales decooperación figuran la Repúblicade Corea, la Federación de Rusia,la Argentina, el Canadá, Franciay China.
De conformidad con esasactividades del OIEA, en variospaíses se planifican y evalúanproyectos de demostracióndestinados a demostrar laviabilidad del empleo de laenergía nuclear para aplicacionesde desalación en condicionesespecíficas.
En 1998, Marruecos,conjuntamente con China,terminó su estudio previo alproyecto utilizando un reactor decalor de 10 MW(t) que produce8000 metros cúbicos diarios deagua potable mediante unproceso de destilación de efectomúltiple en Tan-Tan. En 1999,Egipto inició un estudio deviabilidad relacionado con unaplanta de cogeneración paragenerar electricidad y produciragua potable en El-Dabaa a lolargo de la costa delMediterráneo.
Proyecto de demostración en la India. El Centro deInvestigaciones Atómicas deBhabha (BARC) se ha dedicado ala investigación y el desarrollo de ladesalación desde los años setentacon el objetivo de aumentar lasfuentes de agua en zonas dondeésta escasea. De esta manera, sehan desarrollado en el país lastecnologías de evaporacióninstantánea en etapas múltiples(MSF) y la osmosis inversa (RO).
A fin de utilizarventajosamente la experiencia ylos conocimientos especializadosen diversos aspectos de laactividad de desalación, el BARCestá tratando de establecer una planta de demostraciónhíbrida MSF-RO, acoplada a lasunidades de PHWR de 170MW(e) que funcionan en lacentral atómica de Madras
(MAPS), ubicada en Kalpakkam,en la India suroriental. (Véase elrecuadro de la página 7.)
El Proyecto de demostraciónde la desalación nuclear (NDDP)incluye una planta MSF de 4500 metros cúbicos diarios de capacidad y una planta RO de1800 metros cúbicos diarios decapacidad, que en conjuntoproporcionarían suficiente aguadesalada para satisfacer dosnecesidades: agua para usoindustrial en la central nuclear y agua potable para la poblaciónde los alrededores.
Los objetivos de la planta dedemostración son:
crear capacidad autóctonapara el diseño y la fabricación,instalación y explotación deplantas de desalación nuclear;
generar los insumos de diseñonecesarios y parámetros deproceso óptimos para una plantade desalación nuclear en granescala.
servir de proyecto dedemostración para los EstadosMiembros interesados del OIEA,cuya participación es acogida conagrado.
El proyecto que se ejecuta enKalpakkam comenzó en 1998.Se prepararon el informe sobre elanálisis preliminar de seguridad(IAPS) y el informe sobre la basede diseño preliminar. El equipoprincipal se encuentra en diversasetapas de obtención o defabricación. La obra civil está enmarcha y los edificios que alojanlas plantas MSF y RO y laadministración están casiterminados. El IAPS ha sidoaprobado y se prepara el informesobre el análisis final de seguridad(IAFS) para someterlo aaprobación.
La mayor parte del equipollegará al emplazamiento en2002, año en que puedecomenzar la instalación. Losensayos de funcionamiento y lapuesta en servicio están previstospara finales de 2002. Cuandoconcluya la prueba de puesta enservicio, el NDDP quedará
abierto a la participacióninternacional de los EstadosMiembros interesados bajo elpatrocinio del OIEA, a fin deintercambiar la informaciónpertinente acerca delfuncionamiento ymantenimiento de una planta de desalación nuclear.
Sobre la base de la experienciadel proyecto, el establecimientode plantas estandarizadas con unacapacidad de 10 millones degalones diarios terminaría en elaño 2005. Las plantas utilizaríanlos procesos MSF y RO y sepodrían utilizar comercialmenteen el país.
Intercambio de experiencias.Para el despliegue en gran escalade la desalación nuclear, uno delos principales factores decisivos,aunque no el único, es lacompetitividad económica. La experiencia operacional deKazajstán y el Japón quizás no seaun indicador convincente de laviabilidad económica en muchospaíses en desarrollo que ahoraconsideran la opción de ladesalación nuclear.
Es necesario demostrar conurgencia en más países laviabilidad económica en lascondiciones locales. El éxito de la puesta en servicio y elfuncionamiento de la plantaKalpakkam en la Indiaprofundizarán la confianza técnicay económica en la desalaciónnuclear. Más importante aún es que la experiencia defuncionamiento y mantenimientode la planta se compartirá conotros países interesados.
El OIEA prevé celebrar en2002 un simposio internacionalpara examinar y actualizar lasituación mundial de ladesalación nuclear. Mientras más experiencia se adquiera y comparta, más cabalmentepodrán evaluar los países lafunción que esta tecnologíanuclear de múltiples facetaspuede desempeñar para satisfacerlas crecientes necesidades deelectricidad y agua. ❒