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CENTRALES ELÉCTRICAS
Centrales nucleares
Características
Proveen aproximadamente el 10% de la electricidad en el mundo.
Se basan en la energía liberada en la fisión del uranio
Se bombardea el núcleo del isótopo U235 con un neutrón, al fisionarse, se libera energía y se generan varios productos radiactivos y dos o tres veces más neutrones que los absorbidos (reacción en cadena).
Una de las reacciones es: U235 + n -> Ba144 + Kr89 + 3n + 177MeV
La mayor parte de la energía de la reacción (80%) es energía cinética de los productos de la fisión que se manifiesta como calor sensible.
Otra parte se libera en rayos alfa, beta y gama, en los neutrones y en la radioactividad de los productos de la fisión.
Parte de los neutrones son absorbidos por el U238 (más abundante, fértil)U238 + n -> U239+γ -> Np239 + β -> Pu239 + β
El Pu239 es físil (puede mantener una reacción en cadena), puede extraerse del combustible usado y reutilizarse en el reactor.
El reprocesamiento tiene asociado el riesgo de proliferación nuclear.
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Reactores
Es donde se produce la reacción en cadena
El calor generado luego de la fisión se transfiere a un fluido que puede ser directamente vapor, agua caliente, gas o metal líquido que se usa para generar vapor.
El vapor producido pasa por la turbina para generar electricidad.
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Componentes principales del reactor
Barras de combustible
Contienen los isótopos para la fisión (U235 o Pu239) como uranio metálico, dióxido de uranio o MOX (uranio y plutonio), en forma de pellets cerámicos.
Tubos (1cm diámetro, hasta 4m de largo) de zircaloy o acero inoxidable.
Se renuevan cada 2 o 3 años.
Moderador
Se usa para disminuir la energía de los neutrones que se producen en la fisión, incrementando la probabilidad que sean absorbidos por otro núcleo.
Típicos: agua, agua pesada (D2O), grafito y berilio.
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CENTRALES NUCLEARES
Componentes principales del reactor (cont.)
Barras de control
Contienen elementos con núcleos con alta probabilidad de absorber neutrones térmicos y controlar la reacción en cadena.
Determinan la potencia generada por el reactor.
Típicos: boro y cadmio.
Refrigerante
Remueve el calor del reactor (fisión y decaimiento) y lo trasladan a un ciclo térmico para generación eléctrica.
También determinan la potencia de salida.
Puede ser agua hirviendo, agua presurizada, metales disueltos (sodio líquido) o gas (He, CO2).
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IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES
Emisiones
No emiten gases ni material particulado a la atmósfera.
Podrían emitir gases si se consumen recursos fósiles en el proceso de enriquecimiento del uranio y su transporte.
Consumen agua para refrigeración y producción de vapor, y emiten grandes cantidades de calor (agua caliente producto de refrigeración).
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IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES
Radioactividad
Está dada por el decaimiento espontáneo de ciertos núcleos junto con la emisión de radiación con alta energía.
Luego de la emisión (emana del núcleo) se crea un isótopo más estable
La emisión es en forma de radiación ionizante (crean iones a medida que es absorbida por la materia) de tres tipos: α y β (partículas de alta energía) y γ (electromagnética).
Las partículas α (neutrones) son relativamente pesadas y penetran poco en la materia (del orden del mm). Una hoja de papel podría detenerla.
Las partículas β (positvas o negativas) son livianas y penetran profundo en la materia (del orden del cm). Se requiere una placa metálica (plomo).
La radiación γ (muy baja long. de onda) penetra muy profundo (del orden de los m) y se necesita un recubrimiento muy pesado.
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IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES
Radioactividad (cont.)
Constante de semidesintegración
Se caracteriza por el tiempo en que el número de núcleos disminuye a la mitad.
Importante para disposición final de desechos.
Nivel de radioactividad
Se mide por la cantidad de desintegraciones por segundo.
Unidades: Bq (becquerel): 1 desint./seg, Ci (curie): 3.7 x 1010 Bq
Exposición
La dosis de radiación absorbida se mide en Gy (gray) que equivale a 1 J de energía absorbida por kg de materia penetrada.
El efecto sobre los humanos se mide en Sievert (J/kg), tiene en cuenta la calidad de la radiación absorbida. Otra unidad es el Rem: 0.01 Sv.
Una persona normal recibe en promedio 2.2 mSv/año.
Las personas fallecidas en Chernobil recibieron 5 Sv en pocos días.
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IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES
Radioactividad (cont.)
Efectos biológicos
Somáticos
Severos: cuando el cuerpo se somete a dosis altas
Vómitos, hemorragias, incremento en la susceptibilidad a infecciones, quemaduras, pérdida de cabello, cambios en la sangre, muerte.
Crónicos: cuando se somete a niveles bajos por mucho tiempo
Se manifiestan con los años. Cataratas y varios tipos de cáncer .
Genéticos
Producen mutaciones en el material genético de la persona.
Los efectos no se manifiestan en la persona expuesta sino en las generaciones siguientes.
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IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES
Radioactividad (cont.)
Estándares de protección
Difícil establecerlos. La evidencia directa se obtiene luego de exposiciones a altos niveles de radiación (Hiroshima y Nagasaki, Chernobil, etc.)
Para niveles bajos se obtiene de experiencias sobre animales (estadísticamente sobre cohortes grandes y varias generaciones).
Para los estándares se toma en cuenta que aún la dosis más pequeña puede producir efectos somáticos o genéticos.
En Argentina, la Autoridad Regulatoria Nuclear (ARN) establece las restricciones de dosis provenientes de centrales nucleares
Para los trabajadores (Norma AR 3.1.1)
Para la población (Norma AR 3.1.2)
La dosis efectiva anual en el grupo crítico debida a la liberación de efluentes radiactivos no exceda de 0,3 mSv.
La dosis efectiva colectiva no exceda 15 mSv hombre por MW año de energía eléctrica generada.
http://www.arn.gov.ar
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IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES
Ciclo del combustible
La radioactividad está presente en todo el ciclo del combustible
Extracción en la mina
Extracción del uranio
Enriquecimiento
Preparación del combustible
Cargado del combustible
Operación del reactor
Accidentes
Desarmado
Disposición final del combustible.
U3O8
Gas
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IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES
Almacenamiento del combustible usado
El combustible se renueva cada 18 o 24 meses.
Almacenamiento temporario
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CENTRALES ELÉCTRICAS
Centrales hidroeléctricas
Características
Aportan el 16% de la energía eléctrica del mundo.
Se basan en aprovechar la diferencia de potencial del agua por medio de turbinas. La diferencia de potencial se logra a partir de la construcción de represas para embalsar el agua de ríos caudalosos.
Eficiencias superiores al 80%.
Dependen de la naturaleza (precipitaciones)
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El Chocón (Neuquén, Argentina)
1200 MW – 86 m de altura
CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Itaipú (Brasil-Paraguay)
Ubicación: río Paraná
Superficie: 1350 km2
Represa: 196m (altura), 7760m (long.)
Potencia: 12600 MW.
Turbinas: 18 x 715 MW
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CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Three Gorges Damm (China)
Ubicación: río Yangtze
Superficie: 1045 km2
Represa: 185 m (altura), 2309 m (largo)
Potencia: 18600 MW.
Turbinas: 26 de 715 MW
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IMPACTO DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Efectos principales
No producen emisiones gaseosas.
La construcción y operación tiene impactos importantes sobre los ríos y la naturaleza asociada.
Inundación de tierras:
Destrucción de flora y fauna, traslado de habitantes, cambio del microclima, deslizamientos en laderas, cambio en el paisaje, etc.
La represa Three Gorges Damm (China) inundó 140 villas, 1600 fábricas y desplazó 1 millón de personas.
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IMPACTO DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Efectos principales (cont.)
Alteración del curso de agua:
Cambio en la calidad del agua, pérdida de nutrientes, proliferación de plantas acuáticas, control de crecidas, disponibilidad del recurso.
Represa:
Acumulación de sedimentos, deterioro de la fertilización y erosión de los márgenes
Agotamiento del oxígeno y disolución de N en el agua. Disminuye la concentración de O2 aguas abajo)
Puede afectar la migración de peces.
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NORMATIVA AMBIENTAL RELACIONADA CON LA ENERGÍA
Energía eléctrica - Argentina
La Secretaría de energía dicta las políticas y fija las normas.
El Ente Nacional Regulador de la Electricidad (ENRE) vigila el cumplimiento de las obligaciones de los actores del mercado en la jurisdicción nacional.
Marco legal
Decreto 634/91
Reconversión del sector eléctrico
Ley 24.065/92 (Art. 17)
La infraestructura física, las instalaciones y la operación de los equipos asociados con la generación, transporte y distribución de la energía eléctrica, deberán adecuarse a las medidas destinadas a la protección de las cuencas hídricas y de los ecosistemas involucrados.
Deberán responder a los estándares de emisión de contaminantes vigentes y los que se establezcan en el futuro, en el orden nacional.
Ver textos completos en http://infoleg.mecon.gov.ar
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NORMATIVA AMBIENTAL RELACIONADA CON LA ENERGÍA
Energía eléctrica – Argentina
Marco legal (cont.)
Res. SE N° 475/87 (Art. 1)
Obliga a las empresas a evaluar el impacto ambiental desde la etapa de prefactibilidad, y a establecer programas de vigilancia y monitoreo durante toda la vida útil.
Res. SE N° 718/87
Procedimiento para gestión ambiental de obras hidráulicas.
"Manual de Gestión Ambiental para Obras Hidráulicas con Aprov. Energético".
Res. SSE N° 149/90
Procedimiento para gestión ambiental de las centrales térmicas.
"Manual de Gestión Ambiental de Centrales Térmicas Conv. de Gen. Eléctrica", modificada por Res. SE N° 154/93 y 182/95, para aplicarlas al sector privado.
Res. SE N° 15/92
Procedimiento para tendido y operación de líneas de transmisión de extra alta tensión y construcción de subestaciones transf. y/o compens.
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NORMATIVA AMBIENTAL RELACIONADA CON LA ENERGÍA
Energía eléctrica – Argentina
Marco legal (cont.)
Res. SEyM N° 0108/01
Fija condiciones y requerimientos a cumplir por la empresa encargada del diseño, construcción y/u operación CT de generación de EE.
Evitar efectos nocivos sobre el medioambiente y mantener en condiciones las instalaciones para no sobrepasar los límites.
Registrar emisiones, descargas y desechos durante todo el período de operación de la central.
Establece los límites máximos diferenciando entre TV y TG (CC), y el combustible utilizado (líguidos, gas, carbón).
Res. SE 225/08:
Establece procedimiento excepcional y transitorio hasta 31/12/2010 respecto a la Res. 0108/01 (la última prórroga es hasta 31/12/2015).
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NORMATIVA AMBIENTAL RELACIONADA CON LA ENERGÍA
Energía nuclear – Argentina
Marco legal
Ley 24804: Ley Nacional de la Actividad Nuclear.
Crea la Autoridad Regulatoria Nuclear que regula y fiscaliza la actividad nuclear en temas de seguridad radiológica y nuclear, protección física y no proliferación.
Ley 25018: Régimen de Gestión de Residuos Radiactivos
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