posibilidades de la tecnología nuclear
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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
Energía nuclear ….. replicable con tecnología
Yonggwang, 6 PWR, 5900 MW Ulchin, 6 PWR, 5900 MW
Fisión Recurso natural: uranio y torio
Funcionamiento del Reactor
J. Vergara
Central PWR
1000 a 1600 MWe
Vapor
Agua
PWR: Diseño dominante en nucleoelectricidad
Funcionamiento del Reactor
J. Vergara
Componentes principales en un reactor PWR
Bombas de
Refrigeración
Presurizador
Reactor
Intercambiadores
de Calor
Funcionamiento del Reactor
J. Vergara
Agua (o gas) Agua (o gas)
Combustible
envainado
El corazón tiene cientos de “calefactores”
Barra de
control
Elemento
Combustible
Reactor
Corazón
Funcionamiento del Reactor
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
Funcionamiento del Reactor
El corazón tiene cientos de “calefactores”
J. Vergara
Reactor
Intercambiadores
de calor
Presurizador
Bombas de
Refrigeración
Componentes formando un reactor PWR
Funcionamiento del Reactor
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
Funcionamiento del Reactor
J. Vergara
Tres nuevas clases de
sistemas nucleares
Diferentes formas de categorizar reactores
Funcionamiento del Reactor
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
Funcionamiento del Reactor
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
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
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%
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
J. Vergara
En la Planta Kashiwasaki-Kariwa
Fortalezas y Debilidades
Sismos: amenaza para cualquier tecnología
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
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
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)
Severe Accidents in the Energy Sector, PSI, 1998
Gas GLP
Baja mortalidad y morbilidad en el sector nuclear
Fortalezas y Debilidades
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
Severe Accidents in the Energy Sector, PSI, 2005
Severe Accidents in the Energy Sector, PSI, 2005
Nuclear (Chernobyl)
GLP
Hidroelectricidad Gas
Natural
Carbón (China)
Carbón (s/China)
Petróleo
Nuclear (latente)
Fortalezas y Debilidades
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)
Fortalezas y Debilidades
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.
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
J. Vergara
Desechos nucleares: pocos pero ruidosos
Sitios
Túneles
Acceso
25 kg/MW
0.8 kg/MW
Fortalezas y Debilidades
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
Fortalezas y Debilidades
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.
Estado Actual del Sector
J. Vergara
Síntesis actual: moderado optimismo
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
Estado Actual del Sector
J. Vergara
Síntesis actual: moderado optimismo
Brasil: sin cambios a pro-
grama en marcha (y SSN).
Argentina: programa con-
firmado (PHWRs y Carem).
Sudamérica
Estado Actual del Sector
J. Vergara
Síntesis actual: moderado optimismo
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.
Estado Actual del Sector
J. Vergara
Síntesis actual: moderado optimismo
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.
Estado Actual del Sector
J. Vergara
Síntesis actual: moderado optimismo
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.
Estado Actual del Sector
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.
Estado Actual del Sector
PM Shinzo Abe planea
reiniciar reactores
J. Vergara
Hokkaido
Kyushu Shikoku
Honshu
Demanda: ~900 TWeh
Capacidad: ~190 GWe
30% nuclear
24% nuclear
Japón: caso más complejo
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
Estado Actual del Sector
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$).
Decomisionamiento parque nuclear: 50 b$.
Japón: caso más complejo
Estado Actual del Sector
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
Estado Actual del Sector
-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
VVER 1200 PWR Gidropress 1200
AP 1000 PWR Westinghouse 1114
ATMEA 1 PWR Areva-Mitsubishi 1100
VVER 1000 PWR Gidropress 1000
ACP 1000 PWR CNNC 1000
OPR 1000 PWR KNHP 950
Tendencias Tecnológicas
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
Tendencias Tecnológicas
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
Tendencias Tecnológicas
J. Vergara
Westinghouse presenta sistemas pasivos
1114 MW (en construcción en China y USA)
Reactor AP1000
Tendencias Tecnológicas
J. Vergara
Reactor de GE de última generación
Contenedor de Seguridad
Sala de
Control
Sala de Turbogeneradores
Reactor Máquinas Auxiliares Gestión del Combustible
ESBWR
Tendencias Tecnológicas
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
Tendencias Tecnológicas
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
Tendencias Tecnológicas
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
Tendencias Tecnológicas
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
Tendencias Tecnológicas
J. Vergara
Reactor SMART
Planta
Desalinizadora
Planta
Generadora
90 MWe + 40000 ton/día
100 MWe
Integrando componentes y sistemas
Tendencias Tecnológicas
J. Vergara
Reactor mPower
Unidad de 180 MWe
Central de 1080 MWe
Seguridad mejorando el emplazamiento
Tendencias Tecnológicas
J. Vergara
Reactor mPower
Unidad de 180 MWe
Central de 720 MWe
Seguridad mejorando el emplazamiento
Tendencias Tecnológicas
J. Vergara
Westinghouse SMR
Elimina amenaza de
sabotaje, reduce el
tamaño del contene-
dor y puede aislarse
sísmicamente.
Unidad 200 MWe
Seguridad mejorando el emplazamiento
Tendencias Tecnológicas
J. Vergara
Seguridad mejorando el emplazamiento
Unidad de 145 MWe Holtec HI-SMUR
Tendencias Tecnológicas
J. Vergara
Planta: 540 MWe (12#) NuScale
Seguridad mejorando el emplazamiento
Tendencias Tecnológicas
J. Vergara
Seguridad mejorando el emplazamiento
NuScale Unidad 45 MWe
Central: 540 MWe
Tendencias Tecnológicas
J. Vergara
Desarrollo regional de sistemas integrados
Unidad de 27 MWe
Futuro de 10 a 300 MW
CAREM 25
Conjunto Argentino de Reactores Modulares
Tendencias Tecnológicas
J. Vergara
Unidades de 50-200 MWe @ 50-100 m
No le faltará un sumidero de refrigeración
Tendencias Tecnológicas
Concepto: sistemas nucleares submarinos
FlexBlue
J. Vergara
Planta de 800 MWe
Tendencias Tecnológicas
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%)
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.
Variable (15%)
Fijo (85%)
¿Vale la pena reducir el costo de M&O?
Los Pasos Siguientes
Se puede simplificar algo la operación
J. Vergara
mills/kWh
Nuclear
100
80
70
40
30
20
10
0
50
60
90 D recurso Externo Capital M&O Combust.
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?
Los Pasos Siguientes
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
Los Pasos Siguientes
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
Los Pasos Siguientes
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
Los Pasos Siguientes
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
Los Pasos Siguientes
J. Vergara
Planta y red de H2
Reactor ICR y PCV eléctrico
Otra planta térmica
Sistemas nucleares cogeneradores
Los Pasos Siguientes
J. Vergara
Acelerador Lineal
Reactor
Zona de espalación
Neutrones de alta energía
Sistemas nucleares híbridos con aceleradores
Los Pasos Siguientes
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
Los Pasos Siguientes
J. Vergara
Turbina a gas CBP CAP
TAP
TBP
Q
T
Turbina nuclear
“abierta”
Nuevas aplicaciones: seguimiento de carga
Los Pasos Siguientes
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
¿Tiene sentido pensar en energía nuclear?
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
¿Tiene sentido pensar en energía nuclear?
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