posibilidades de la tecnología nuclear - cigre · fusión nuclear : “energía externa”...

Posibilidades de la Tecnología Nuclear

Julio Vergara Aimone

Santiago, 12 de Noviembre del 2013

J. Vergara

Alcance de esta presentación

El funcionamiento del reactor nuclear.

Fortalezas, debilidades y desafíos.

La situación de la industria post F1.

Las tendencias tecnológicas.

Los objetivos propuestos son discutir:

Introducción

J. Vergara

Alcance de esta presentación

Pero antes convengamos:

Introducción

¿Qué es energía?

¿De donde surge la energía?

¿Qué son los recursos energéticos?

¿Cómo se manifiesta la energía?

¿Qué tiene la energía nuclear?

J. Vergara

¿Tiene sentido pensar en energía nuclear?

La Energía es el calor, luz o movimiento que

surge de la transformación de la materia.

La Materia se compone de bloques y fuerzas.

Los Recursos Energéticos sólo son vehículos

de transformación: la energía hídrica, eólica,

solar, undimotriz, incluso la del gas y carbón.

Todas son formas de Energía Atómica, radica-

da en la Materia, con diferentes densidades.

Introducción

J. Vergara

Fusión nuclear :

“energía externa”

Decaimiento nuclear :

“energía terrestre”

Estimula la hidrología, el viento, las olas, provee energía FV, fósiles, etc...

Estimula la energía geo-térmica … de paso activa un geodínamo protector.

¿¿ Fisión ??

4·1014 TW (a 150.000.000 km)

Energía nuclear ….. desde el inicio

Funcionamiento del Reactor

J. Vergara

Fisión Fusión

Energía nuclear ….. replicable con tecnología


J. Vergara

Energía nuclear ….. replicable con tecnología

Yonggwang, 6 PWR, 5900 MW Ulchin, 6 PWR, 5900 MW

Fisión Recurso natural: uranio y torio


J. Vergara

Central PWR

1000 a 1600 MWe

Vapor

Agua

PWR: Diseño dominante en nucleoelectricidad


J. Vergara

Componentes principales en un reactor PWR

Bombas de

Refrigeración

Presurizador

Reactor

Intercambiadores

de Calor


J. Vergara

Agua (o gas) Agua (o gas)

Combustible

envainado

El corazón tiene cientos de “calefactores”

Barra de

control

Elemento

Combustible

Reactor

Corazón


J. Vergara

g nt

235U 236U*

ff2

n·nf

g nd ff1

b

nt

238U 239U g b 239Np b

239Pu b

t1 t2 t3 t4

Equivalente a 235U

235U

Moderador

Refrigerante

238U

Vaina

nt

nf

Combustible

g

g b


El corazón tiene cientos de “calefactores”

J. Vergara

Reactor

Intercambiadores

de calor

Presurizador

Bombas de

Refrigeración

Componentes formando un reactor PWR


J. Vergara

Contenedor de

Seguridad Sala de

Control

Sala de

Turbogeneradores

Máquinas

Auxiliares Gestión del

Combustible

Reactor y Generadores de Vapor

Potencia de

Respaldo

Sistemas incorporados en una unidad PWR


J. Vergara

Tres nuevas clases de

sistemas nucleares

Diferentes formas de categorizar reactores


Evolutivos Innovativos (≈ 1000+ MW) (≈ 300- MW)

Largo Plazo (P ≈ variable)

J. Vergara

Varios tipos de

servicios energéticos

Electricidad H2O, CH2, H2 Calor

Propulsión

Diferentes formas de categorizar reactores


J. Vergara

Fortalezas Debilidades

Uso de suelo

Emisiones de GEI

Recursos humanos

Impacto tecnológico

Costo de generación

Seguridad energética

Aporte a geoingeniería

Mortalidad y morbilidad

Dependencia energética

Recursos de largo plazo

Densidad de combustible

Opinión pública

Blanco terrorista

Descarga térmica

Riesgo de accidente

Zonas de emergencia

Proliferación de armas

Regulación-fiscalización

Concentración industrial

Complejidad tecnológica

Combustible y desechos

Transporte de materiales

Fortalezas y Debilidades

J. Vergara

La energía nuclear es –lejos– la más concentrada

100

1000

1 10 100 1000 10000 1

10

100000

Consumo per cápita (kWh/d/#)

Densidad #/m2

Corea

Brasil

Rusia Argentina

Canadá

AFRICA

AdS

OECD

ASIA

EUA

Ecuador

Finlandia

España

Singapur Arabia

Nigeria

Australia

Alemania

Bangladesh

Sudáfrica

India

Japón Venezuela Chile

PWR

Adaptado de D. MacKay

China


J. Vergara

210 m

110 m

1300 MW

110 m

120 m

1320 MW

1 módulo de 165 MW 1 módulo de 1600 MW

50.000 a 100.000 W/m2

Considerando isla nuclear y turbomáquinas


La energía nuclear es –lejos– la más concentrada

J. Vergara

Tamaño del Sol para 500 kWe

Diámetro reactor: 310 m

Diámetro total: 1870 m

La baja densidad de las otras radica en su fuente


Densidad p-p y C-N-O:

10 W/m3

FSOL: 1.39·109 m

J. Vergara

Mínimo aporte de emisiones al cambio climático

kgCeq /kWh

0.35

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

0

1990

A.

1990

B.

2005

-20

Lignito Carbón

1990

A.

1990

B.

2005

-20

Petróleo

1990

A.

1990

B.

2005

-20

Gas Nat

1990

A.

1990

B.

2005

-20

Solar FV 19

90 A

. 19

90 B

. 20

05-2

0

Hidro

Rep

resa

Br.

R

epre

sa A

l. R

epre

sa C

a.

Pas

ada

Su

i

Biomasa

Alt

o

Baj

o

Viento

L 2

5% J

ap

L 1

0% S

ui

L 1

0% B

e L

35%

O. B

e L

30%

O. U

K

Nuclear

Alt

o

Baj

o


J. Vergara

Eólico ~205 GW Minihidro ~ 70 GW Biomasa ~ 50 GW Geotermia ~ 11 GW Solar FV ~ 65 GW Mareomotriz ~ 0.5 GW

Energía Uso

La potencia eléctrica instalada en el Mundo es

de ~ 5000 GW:

~ 3350 GW

~ 850 GW

~ 372 GW

~ 400 GW

~ 14200 TWh

~ 3200 TWh

~ 2500 TWh

~ 930 TWh

48%

44%

77%

35%

Su alta disponibilidad explica algunos costos

Fósil

Hidro

Nuclear

ER ~ 400 GW ER 77%


J. Vergara

200

Nuclear

0 50 150 250

Carbón

Gas

Offwind

100 Mills/kWh

Nuclear

Carbón

Gas

Offwind

Nuclear

Gas

Offwind

Carbón

N. A

mé

rica

Eu

rop

a A

sia

Pac

ífic

o

@10% OCDE 2010

Costo de generación en distintas regiones


J. Vergara

200

Nuclear

0 50 150 250

Carbón

Gas

Offwind

100 Mills/kWh

Nuclear

Carbón

Gas

Offwind

Nuclear

Gas

Offwind

Carbón

N. A

mé

rica

Eu

rop

a A

sia

Pac

ífic

o

@5% OCDE 2010

Costo de generación en distintas regiones


J. Vergara

Sin conflictos por recursos con gran autonomía

U (LWR), uso actual

U (LWR), reciclaje

U-Th (FBR), reciclaje

Pu-Th (FBR), reciclaje

Tipo de Combustible

U (LWR) + Pu (FBR)

D-T ó D-D (Fusión)

Recursos conocidos

320 años

370 años

17.000 años

10.000 años

500 años

~inagotable

8.300 años

9.400 años

35.000 años

250.000 años

12.500 años

inagotable

Recursos totales


J. Vergara

16 de Julio 2007

Sismos: amenaza para cualquier tecnología

● aceleración en m/s2

Kashiwasaki 8.1

2.3 2.3 3.0

1.1

5.6

1.6

2.6

3.6

1.5

1.2

Kashiwasaki Kariwa

5 BWR, 2 ABWR, 8 GW

Chu-Etsu-Oki

MW = 6.8 (D17 km)

6.8


J. Vergara

En la Planta Kashiwasaki-Kariwa


Sismos: amenaza para cualquier tecnología

J. Vergara

Sensible a eventos extremos de la naturaleza

Foto: TEPCO


J. Vergara

Sensible a eventos extremos de la naturaleza


J. Vergara

Gran proporción de accidentes son de energía

1990 1980 1970 2000 1995 1985 1975

105

103

102

106

104

Año

Número de Fatalidades

Energie-Spiegel No. 13 / May 2005

Accidentes tecnoló-gicos en Energía

Desastres naturales

Accidentes tecnológicos


J. Vergara

Baja mortalidad y morbilidad en el sector nuclear

Número de Fatalidades por GW-año (1969-1996, incluye Fukushima Dai-ichi) 101

10-2

10-3

10-1

100

Carbón Nucleoeléctrico Hidroeléctrico Petróleo Gas Natural Gas GLP

Valor medio (1969-1986)

Severe Accidents in the Energy Sector, PSI, 1998


J. Vergara

Fatalidades inmediatas de Accidentes (1969-1996, incluye Fukushima Dai-ichi) 8000

7000

3000

2000

1000

0 Carbón Nucleoeléctrico Hidroeléctrico

4000

5000

6000

Petróleo Gas Natural

Máx. fatalidades (1969-1996)

Mín. fatalidades (1969-1986) Fritzsche (1969-1986)


Gas GLP

Baja mortalidad y morbilidad en el sector nuclear


J. Vergara

Fatalidades N

101 102 103 104 105 106

100

10-1

10-2

10-4

10-5

10-7

101

10-3

10-6

Total OECD

Frecuencia (#Fatalidades/GWaño > N) Frecuencia (#Fatalidades/GWaño >N)

Total no OECD

101 102 103 104 105 106

100

10-1

10-2

10-4

10-5

10-7

101

10-3

10-6

100

10-1

10-2

10-4

10-5

10-7

101

10-3

10-6

Fatalidades N

Lo anterior en un mapa de riesgo relativo

Energía Nuclear (fata-lidad latente por APS)

Hidro-electricidad

Carbón

GLP

Gas Natural

Petróleo



Nuclear (Chernobyl)

GLP

Hidroelectricidad Gas

Natural

Carbón (China)

Carbón (s/China)

Petróleo

Nuclear (latente)


J. Vergara

Otros eventos de energía, sólo entre 2010 y 2012

2010, refinería Anacortes, EUA (10)

2010, planta GNCC, Connecticut, EUA (5)

2010, plataforma Deepwater Horizon (11)

2010, gasoducto Dosquebradas, Colombia (39)

2011, pozo de mina de carbón, México (14)

2011, refinería de Gales, Gran Bretaña (4)

2012, refinería de Amuay, Venezuela (41)

2012, mina Panzhihua, Sichuan, China (41)

2012, planta de gas de Pemex, México (26)

2012, gas grisú en Múzquiz, México (7)


J. Vergara

Riesgo de seguridad por proliferación y mal uso

Persiste una asociación con las armas nucleares, que reduce el atractivo de la industria y limita la confianza de la gente.

No se requiere energía nucleo-eléctrica para producir armas.


J. Vergara

Nuclear (600 MWe)

Fósil (600 MWe)

16.3 T

Alimentación

1.600.000 T

Alimentación

Pueden Confinarse (en depósitos estables)

Deben Dispersarse (en la atmósfera)

HLW

ILW LLW

16 T (½ T) 180 T 280 T

+ bajo impacto en mina

Desechos anuales

CO2

SOX NOX

partículas

3.100.000 T 12.000 T

2.500 T 1.200 T

+ alto impacto en mina

Desechos anuales

transporte

? ¿

transporte

? ¿

Comparando desechos fósiles y nucleares


J. Vergara

Qué significan 600 MW de energía fósil

Knock-Nevis

564000 DWT, 458 x 69 x 30T m

4 viajes-año del Knock Nevis

(ULCC, 564.000 DWT).

6 viajes-año del Berge Stahl (OBC

de 365.000 DWT).

8 viajes-año de un LNGC (Hay 192)

200 viajes-año de tren (90 carros) Berge Stalh

365000 DWT, 343 x 63 x 25T m


J. Vergara

Qué significan 600 MW de energía nuclear

2 camiones con 30 elementos

combustibles (16 ton. uranio).

Fabricación

1 camioneta con deuterio (30 kg)

de y tritio (40 kg) para fusión.

o

Salida del Reactor (30-40 años después) Ingreso al Reactor


J. Vergara

Desechos nucleares: pocos pero ruidosos

Sitios

Túneles

Acceso

25 kg/MW

0.8 kg/MW


J. Vergara

95% de éste se puede reutilizar

5% restante es “desecho”

Desechos: Inventario de combustible gastado

Volumen global histórico (1954-2012)

250.000 tons SNF


J. Vergara

EUA Francia Japón Rusia Corea India Canadá China Reino Unido Ucrania Suecia Alemania España Bélgica Rep. Checa Taiwán Suiza Finlandia Hungría Eslovaquia Pakistán Bulgaria Brasil Sudáfrica México Rumania Argentina Irán Eslovenia Holanda Armenia

0 10 20 30 40 50 60 70 80 100 90 # País GW % 100 58 50 33 23 21 20 17 16 15 10 9 8 7 6 5 5 4 4 4 3 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1

435 (371 GW)

Tamaño del sector nucleoeléctrico

Estado Actual del Sector

19 77 2

16 30 4

14 2

17 48 39 16 20 51 34 19 36 32 45 54 5

33 2 7 3

19 5 1

36 4

27

China

Rusia

India

Corea

EUA

Japón

Taiwán

Pakistán

Eslovaquia

Ucrania

EAU

Argentina

Brasil

Finlandia

Francia

0 5 10 15 20 30 # País GW

30

10

6

5

4

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

71 (69 GW)

J. Vergara

Síntesis actual: moderado optimismo

1 2

3 5

4

Cada central está confirmando pruebas de:

1. Resistencia a efectos de desastres naturales:

terremotos, tsunamis, avalanchas, etc.

2. Resistencia a eventos humanos: aviones,

incendios, terrorismo, sabotaje, entre otros.


J. Vergara


EUA: apoyo racional, más

estricto, tendencia a PWR.

2 # en construcción + SMR.

Dilema ante Shale Gas.

Canadá: apoyo en provin-

cias para nuevos PHWR.

México: compromiso hacia

nuevas unidades BWR.

Norteamérica


J. Vergara


Brasil: sin cambios a pro-

grama en marcha (y SSN).

Argentina: programa con-

firmado (PHWRs y Carem).

Sudamérica


J. Vergara


Francia, R.Checa, Holanda,

Finlandia, Inglaterra: OK,

adoptando lecciones F1.

Polonia: OK, aprendiendo

de F1 en seguridad.

Europa

Alemania: cierra unidades

antiguas, adelanta phase-

out al 2022, con P. Verde.

Suiza, Bélgica: anuncian

phase-out gradual al 2034.

Italia: no re-ingresa, por un

referendum vinculante.

España: sin cambios, con

políticas a eólica y solar.


J. Vergara


Arabia: nuevo programa

confirmado (#16 @ 2030)

África y M.Oriente

Sudáfrica: plan integral

incluye 9 GW con PWR.

EAU, Jordania y Egipto:

nuevos programas OK.


J. Vergara


Corea: realiza estudios

de seguridad (exporta)

Asia (exc. Japón)

India: programa consoli-

dado, más seguro.

China: 25 # en constru-

cción. 200 # al 2040.

Taiwán: sigue Lungmen,

unidades sin extensión.

Vietnam, Indonesia: pro-

grama largo plazo OK.

Turquía: pronto inicio de

construcción con VVER.


J. Vergara

Japón: caso más complejo

Molestia con TEPCO por

torpeza técnica previa.

Japón

PM Naoto Kan propone

salir de EN.

Ya salió de la crisis del

terremoto y tsunami.

Sin reactores operando

por ahora.

Inversiones para mejorar

o elevar defensas.

Importando 40 bUS$ más

al año para fósiles.


PM Shinzo Abe planea

reiniciar reactores

J. Vergara

Hokkaido

Kyushu Shikoku

Honshu

Demanda: ~900 TWeh

Capacidad: ~190 GWe

30% nuclear

24% nuclear


Monju

1 2 6 7

Kashiwasaki Kariwa

3 4 5

Onagawa 1 2 3

1 2 3 4 5 6

Fukushima Daiichi

7 8

1 2 3 4

Fukushima Daini

Genkai

1 2

3 4

Tomari 1 2 3

Mihama 1 2 3

1 2 3 4 Ohi

2 1 Shika

Ohma 1

2 4 3

Higashidori

1 2 Tsuruga 3 4

RM

Tokio

1 Tokai Daini

1

Kaminoseki 1 2

1 2 Shimane 4

1 2 3 4 Takahama

#: 25 PWR/29 BWR

con 49 GWe

Hamaoka 3 4 6


18 c/stress test

1 2

Sendai

Ikata

1 2 3

Red 50 Hz 3 AC/AC: 1GWe Red 60 Hz

J. Vergara

¿Qué significaría la salida de energía nuclear?:

Emisiones: +49% (carbón) ó +29% (LNG).

Costos: +11 b$/a (carbón) ó +17 b$/a (LNG).

Inversión: +100 b$ (carbón) ó +41 b$ (LNG).

Renovables: 150 GW eólica (370 b$) ó 42 GW

geotérmica (180 b$) ó 200 GW solar (1000 b$).

Decomisionamiento parque nuclear: 50 b$.



J. Vergara

EUA China Francia India UK Corea Turquía México Hungría Bélgica Canadá Brasil Alemania Suecia Rusia Sudáfrica Argentina España Polonia Japón Global

Cambio en aceptación desde Fukushima


-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 35 30 % Eld 10 País D%

19 2

77 3

16 30 -- 2

42 51 15 3

23 39 16 5 6

21 --

26 13

J. Vergara

Evolución de la tecnología nuclear

Sci.

Fict.

1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 Año

Reactores

Comerciales

Reactores

Avanzados

Conceptos

Avanzados

Proto-

tipos

Generación I

Generación II

Generación III, III+

Generación IV

Fusión VVER, CANDU,

PWR, RMBK,

BWR, MAGNOX

EPR, IRIS, 80+

PBMR, KSNR,

APR 1400,….

GIF, INPRO

Obninsk, Calder Hall,

Shippingport, STR-I,...

Tendencias Tecnológicas

J. Vergara

Comparación de reactores nucleares evolutivos

Reactores evolutivos disponibles en el mercado Modelo Tipo Fabricante/Diseño Potencia MW

APWR PWR Mitsubishi 1700

EPR PWR Areva 1600

VVER 1500 PWR Gidropress 1500

APR 1400 PWR KNHP 1450


AP 1000 PWR Westinghouse 1114

ATMEA 1 PWR Areva-Mitsubishi 1100


ACP 1000 PWR CNNC 1000

OPR 1000 PWR KNHP 950


J. Vergara

Comparación de reactores nucleares evolutivos

Reactores evolutivos disponibles en el mercado Modelo Tipo Fabricante/Diseño Potencia MW

ESBWR BWR General Electric 1550

ABWR BWR General Electric 1300

SWR1000 (Kerena) BWR Areva 1250

ACR1000 PHWR AECL 1080

CANDU 9 PHWR AECL 600

EC6 PHWR Candu 600

CANDU 6 PHWR AECL 600

SBWR BWR General Electric 600

BN 600 LMR OKBM 560

BN 800 LMR OKBM 880


J. Vergara

Edificio del reactor

Edificio del combustible

Edificios de salvaguardias

Edificio de Diesel Gen.

Edificio Auxiliares

Edificio Desechos

Principal inconveniente: refrigera con agua

Reactor EPR


J. Vergara

Westinghouse presenta sistemas pasivos

1114 MW (en construcción en China y USA)

Reactor AP1000


J. Vergara

Reactor de GE de última generación

Contenedor de Seguridad

Sala de

Control

Sala de Turbogeneradores

Reactor Máquinas Auxiliares Gestión del Combustible

ESBWR


J. Vergara

Advanced CANDU Reactor: menos agua pesada

Reactor ACR 1200


J. Vergara

Algunos sistemas nucleares innovativos

Reactores innovativos propuestos al mercado Modelo Tipo Fabricante/Diseño Potencia MW

IMR IPWR CRIEPI 350

IRIS IPWR IRIS Consortium 335

VBER300 PWR OKBM 325

AHWR PHWR BARC 300

GT-MHR HTGR GA-OKBM 265

EM2 HTGR GA 240

HTR PM HTGR INET 210

Westinghouse SMR IPWR Westinghouse 200

mPower IPWR Babcock & Wilcox 180


Ideal para sustituir a unidades fósiles, sin GEI

J. Vergara

Algunos sistemas nucleares innovativos

Reactores innovativos propuestos al mercado Modelo Tipo Fabricante/Diseño Potencia MW

HI-SMUR IPWR Holtec Int. 160

KALIMER LMR KAERI 150

SMART IPWR KAERI 100

CNP100 IPWR CCNC 100

MRX LWR JAERI 100

MASLWR IPWR NuScale Power 45

KLT 40 PWR OBKM 35

CAREM IPWR CNEA-INVAP 27

4S LMR CRIEPI 10


Ideal para sustituir a unidades fósiles, sin GEI

J. Vergara

Central PWR IPWR 100-300 MWe 1000 a 1700 MWe

Evolución del diseño dominante de la industria


J. Vergara

PWR Integrado, apto para

redes pequeñas:

• Más resistente a sismos.

• Mejor seguridad nuclear.

• Mejor confinamiento.

• Mejor rendimiento térmico.

• Menos circuitos y sistemas.

• Fácil de montar y desarmar.

• Menos vasijas, etc.

Menos riesgo de inversión

Sistemas innovativos: nuevas posibilidades

IPWR


J. Vergara

Reactor SMART

Planta

Desalinizadora

Planta

Generadora

90 MWe + 40000 ton/día

100 MWe

Integrando componentes y sistemas


J. Vergara

Reactor mPower

Unidad de 180 MWe

Central de 1080 MWe

Seguridad mejorando el emplazamiento


J. Vergara

Reactor mPower

Unidad de 180 MWe

Central de 720 MWe



J. Vergara

Westinghouse SMR

Elimina amenaza de

sabotaje, reduce el

tamaño del contene-

dor y puede aislarse

sísmicamente.

Unidad 200 MWe



J. Vergara


Unidad de 145 MWe Holtec HI-SMUR


J. Vergara

Planta: 540 MWe (12#) NuScale



J. Vergara


NuScale Unidad 45 MWe

Central: 540 MWe


J. Vergara

Ingreso de China al mercado de SMR

ACP 100 100 MW, CNCC


J. Vergara

Desarrollo regional de sistemas integrados

Unidad de 27 MWe

Futuro de 10 a 300 MW

CAREM 25

Conjunto Argentino de Reactores Modulares


http://www.cnea.gov.ar/imagenes/fotos/proyectos/carem2/galeria/6_g.jpg

J. Vergara

Sistemas nucleares flotantes: mercados remotos


J. Vergara

Unidades de 50-200 MWe @ 50-100 m

No le faltará un sumidero de refrigeración


Concepto: sistemas nucleares submarinos

FlexBlue

J. Vergara

Planta de 800 MWe


FlexBlue

Concepto: sistemas nucleares submarinos

J. Vergara

Con un costo de inversión muy alto

mills/kWh

Carbón Nuclear Gas Natural

100

80

70

40

30

20

10

0

50

60

90

Menor costo sin cargo por

emisiones

Mayor costo pero menor

riesgo de precio fósil

8$/MBTU

CMg

CMg

CMg

$ por 50% DU

D$ por 50% DC

D$ por 50% DGN

D recurso

Externo Capital M&O Combust.

Cargo por emisiones

(20 $/tCO2)

Los Pasos Siguientes

J. Vergara

mills/kWh

Nuclear

100

80

70

40

30

20

10

0

50

60

90 D recurso Externo Capital M&O Combust.

La oportunidad y necesidad nacen acá

Indirecto (18%)

Intereses (24%)

Dueño (7%)

Directo (47%)

¿Qué partes del costo de inversión son reducibles?

Imprevistos (5%)


J. Vergara

mills/kWh

Nuclear

100

80

70

40

30

20

10

0

50

60


Variable (15%)

Fijo (85%)

¿Vale la pena reducir el costo de M&O?


Se puede simplificar algo la operación

J. Vergara

mills/kWh

Nuclear

100

80

70

40

30

20

10

0

50

60


Y reducir el consumo de uranio, reciclando

Conversión (1%)

Frente posterior (5%)

Fabricación (3%)

Enriquecimiento (6%)

Uranio (5%)

¿Qué elementos del CCN vale la pena reducir para

mejorar la competitividad?


J. Vergara

Sistemas nucleares más económicos

Adaptado de Nordhaus et al LWR HTGR SaltTR SCWR Na-FR Pb-FR GC-FR MS-FR

SEG

UR

IDA

D Sin presión no no si no si si no si

EC resistentes no si si si si si si si

Refrig. estable si si si no no no si si

Conv. natural si si si no si si no si

MO

DU

LA-

RID

AD

Componentes si si si no si si no no

Reactor no no no no si no no no

Tamaño comp. si no si no si no no no

EFICIENCIA 36% 45% 46% 45% 40% 45% 48% 50%

MA

DU

REZ

Prototipo si si si no si si no si

Demostrador no no no no si no no no

Off-the-shelf si si si no no no no no

I&D no crítica si no si no si no no no


J. Vergara

El HTGR sería apto para otros

servicios energéticos:

• Mayor seguridad nuclear.

• Excelente eficiencia.

• Calor industrial de calidad.

• Componentes estándares.

• Menos sistemas auxiliares.

• Gestión de Combustible.

• Etc...

++ Seguro! ++ Simple? ++ Barato?

Vasija del

Reactor

Vasija

Conversión

de Potencia

Carga

Sistemas nucleares de alta eficiencia


J. Vergara

Tiempo post-scram (h) 300 100 200 400 0

1600

0

1400

200

400

800

1200

600

1000

2000

1800

Temperatura (ºC) Combustible

Emisión Insignificante

Vasija

Despresurizado

max.

prom.

Presurizado

max.

prom.

Pd = ~ 5 MWt / m3

Pth = 270 MWt

Elemento Compacto Partícula

Sistemas nucleares de alta seguridad


J. Vergara

H2 ½ O2

H2O

2HI

SO2+H2O H2O+ I2 +

+ H2SO4

2HI I2

I2

SO2

H2O

H2SO4

SO2+H2O 120 C

H2 ½ O2

400 C 900 C

Electrólisis HT Ciclo I-S

Sistemas nucleares que producen H2


J. Vergara

Planta y red de H2

Reactor ICR y PCV eléctrico

Otra planta térmica

Sistemas nucleares cogeneradores


J. Vergara

Sistemas nucleares de combustible sofisticado

EC2


J. Vergara

Acelerador Lineal

Reactor

Zona de espalación

Neutrones de alta energía

Sistemas nucleares híbridos con aceleradores


J. Vergara

Bomba secundario

Generador de vapor

Bomba secundario

Corazón Corazón

Generador de vapor

Bomba de primario

Bomba de primario

Loop Intermedio

Loop Intermedio

Vapor

Reactor Tipo POOL

Reactor Tipo LOOP

Otra Clave: refrigerantes (sales o metales) de baja presión de vapor, que además permiten consumir subproductos de la fisión ahorrando uranio.

Nuevos refrigerantes y combustibles nucleares


J. Vergara

Turbina a gas CBP CAP

TAP

TBP

Q

T

Turbina nuclear

“abierta”

Nuevas aplicaciones: seguimiento de carga


IX

CBP CAP TBP

TAP

T

R

J. Vergara

La energía nuclear es necesaria para alcanzar

un desarrollo sustentable global. Puede ser un

instrumento de competitividad hacia la prospe-

ridad, a menores costos.

Es una forma energética que puede ayudar a

revertir la trayectoria ambiental actual y dar

una estabilidad en los suministros globales.

Requiere responsabilidad social, visión de

futuro y tecnología.

Conclusiones


J. Vergara

La tecnología nuclear seguirá creciendo, por:

Demanda: de países en vías de desarrollo.

Emisiones: con riesgo climático creciente.

Factor de planta: 80 a 93% de despacho.

Costos: alta inicial, predecible y luego estable.

Genera en base: aunque puede seguir carga.

Tecnologías: evolutivas, para reemplazar a las

fósiles y de largo plazo, con más servicios.

Conclusiones


J. Vergara

“Recibimos una matriz energética

con debilidades, demasiado cara,

nos resta competitividad, es poco

segura para la sociedad, y no es

limpia para el medioambiente”

“Por lo tanto, el desafío y la estra-

tegia para los próximos 20 años,

es lograr una matriz energética

más económica, más segura y

más limpia”. Presidente S. Piñera

Algunas apreciaciones particulares

Conclusiones

J. Vergara

¡Esa es la tecnología nuclear!

Es competitiva con las formas tra-

dicionales de energía, con recur-

sos ubicuos, sin emitir gases de

efecto local ni de invernadero.

Impone, por cierto, varios requisi-

tos: voluntad, visión, rigurosidad,

recursos humanos, y no toma

menos de 10 años.

Algunas apreciaciones particulares

Conclusiones

posibilidades de la tecnología nuclear - cigre · fusión nuclear : “energía externa”...

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