RESERVAS DE URANIO y los factores económicos para su

Entorno nuclear
RESERVAS DE URANIO y los factores económicos
para su transformación en ELECTRICIDAD1
Por José Raúl Ortiz Magaña,
director general del ININ
Todos los escenarios, aún
los más conservadores,
indican que la demanda
de electricidad en el mundo se duplicará en los
próximos 25 años. En
Combustible
Uranio-235
Petróleo
Carbón
Gas natural
U-235
1g
13 barriles
2.8 ton
2.5 millones de litros
Petróleo
7 6 mg
1 barril
215 kg
192 mil litros
Carbón
3 5 0 mg
4.5 barriles
1 tonelada
892 mil litros
Gas
0.4 mg
0.8 mL
1.12 gr
1 litro
parte, esto es una consecuencia directa de la correlación que existe entre prosperidad y consumo de energía, particularmente cuando se
trata de energía eléctrica. Así, la demanda de
electricidad a nivel mundial en 2002 era de
14,275 gigawatts/hora. En los próximos años
esta cifra se incrementará a 18,875 en 2010;
21,400 en 2015; 23,677 en 2020; hasta alcanzar los 26,018 gigawatts/hora en 2025.
Sin embargo, el crecimiento de dicha deman-
cinco: el carbón, que generó un 40% del total;
las hidroeléctricas, con 17%; el gas con un 15%;
el combustóleo, con el 10%; y la nuclear, con
una contribución del 16% de la electricidad
mundial producida en los 443 reactores nucleares operando en la actualidad. El 2% restante corresponden a otras formas de generación, como el uso de la energía eólica.
Combustible
U-235
Petróleo
15 millones de barriles
bles fósiles. En la tabla 1 pueden observarse
Carbón
3 millones de toneladas
las equivalencias energéticas entre los com-
Gas
2.4 x 1012 litros
ambiental y económico, de manera que las
modalidades de generación eléctrica con
mayor grado de sustentabilidad, deberán ir reemplazando a las que se basan en combusti-
bustibles más utilizados.
En 2005, las fuentes para producir de energía
Contacto
eléctrica en el mundo fueron principalmente
Cantidad para producir 1000 MW(e) año
(* incluye factores de eficiencia)
3.6 toneladas
da estará condicionado por aspectos de tipo
4
Tabla 1. Energía nuclear y fuentes fósiles
Nuclear
Tabla 2. Energía nuclear y fuentes fósiles:
capacidad de generación eléctrica
Adicional a la información anterior, la tabla 2
a)
Recursos Razonablemente Asegurados
muestra un comparativo de las cantidades re-
(RRA). Uranio que existe en depósitos minera-
queridas por tipo de combustible para la ge-
les conocidos, de tamaño delineado; es sus-
neración de mil megawatts/año.
ceptible de ser recuperado mediante las tecnologías de extracción y procesamiento ya
Es en este marco y dadas las características
probadas en la actualidad
de la energía nuclear (cero emisiones de gases invernadero durante la generación; emi-
b)
Recursos Adicionales Estimados Catego-
siones equiparables con las de las llamadas
ría I (RAE Categoría I (RAE-I). Uranio adicio-
fuentes renovables en otras fases de la cade-
nal al RRA, cuya existencia es inferida a partir
na de generación; densidad de energía para
de una evidencia geológica directa. Se encuen-
alimentar cargas base; entre otras) esta op-
tra en extensiones de depósitos geológicos bien
ción se apunta como una de las que habrán
explorados, o cuya continuidad geológica ha
de ser consideradas en los planes de expan-
sido establecida.
sión eléctrica para el mediano plazo. De hecho, algunos escenarios de previsión energé-
c)
Recursos Adicionales Estimados Catego-
tica en el mundo ya postulan crecimientos de
ría II (RAE Categoría II (RAE-II). Uranio adicio-
la capacidad nuclear instalada del orden del
nal al RAE-I que se espera exista en depósitos
70% o más.
para los cuales la evidencia es principalmente indirecta. Se ubica en tendencias geológicas
Para poder aprovechar el uranio y valorarlo
bien definidas o áreas de mineralización con
como un recurso sustentable, deben conside-
depósitos conocidos.
rarse factores como el ciclo de combustible
nuclear y su situación actual en el mundo, los
d)
recursos disponibles, las capacidades tecno-
nal al RAE-II que se piensa que existe sobre la
lógicas y los aspectos económicos que
base de una evidencia indirecta y
impactan
extrapolaciones geológicas. Está en depósitos
la
generación
de
la
nucleoelectricidad.
Recursos Especulativos. Uranio adicio-
susceptibles de ser descubiertos con las técnicas de exploración existentes.
Recursos disponibles
También con base en las compilaciones de
Con base en las definiciones formales de re-
las dos organizaciones mencionadas, los re-
cursos establecidas por la Agencia de Ener-
cursos convencionales de uranio en el mun-
gía Nuclear (AEN) de la Organización para
do son de 14.4 millones de toneladas. Pero
la Cooperación y el Desarrollo Económicos
también existen recursos no convencionales
(OCDE), y avaladas por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), los recursos uraníferos pueden categorizarse en cuatro:
Resumen de la conferencia del mismo nombre presentada en el Instituto de Investigaciones Económicas de la UNAM (19 y 20 de abril de 2006) durante el
seminario internacional El resurgimiento de la energía nuclear: ¿una opción para el cambio climático y
para los países emergentes?
1
Contacto
Nuclear
#
cuyo volumen extraíble asciende a 434.2
millones de toneladas que pueden
obtenerse de fosfatos y de agua de mar.
En una estimación de su duración al ritmo de consumo de 2005 y de acuerdo
con las modalidades de utilización actuales de energía eléctrica, los recursos
uraníferos convencionales y no convencionales serían suficientes para 6 mil 150
años.
El ciclo del combustible nuclear
El ciclo del combustible inicia con la ex-
Figura 4. Enriquecimiento de uranio por centrifugación
tracción del mineral de uranio en forma
de U3O8 (óxido de uranio). Después se procesa para convertirlo en UF6 (hexafloururo
de uranio); para esta conversión se disuelve el
pequeñas pastillas que se colocarán en tubos
concentrado de uranio en ácido nítrico, fil-
(de zircaloy 2, por ejemplo) que, junto con otros
trando y purificando la solución con solventes
similares, formarán los ensambles de combus-
químicos. El UF6 se enriquece extrayendo el
tible nuclear. Dichos combustibles se instalan
uranio-235 (U235). Las figuras 3 y 4 ilustran
en los núcleos de los reactores de las planta
dos procesos para el enriquecimiento del ura-
nucleoeléctricas con el propósito de lograr la
nio: por difusión gaseosa y por centrifugación.
fisión nuclear.
Una vez enriquecido el uranio, se fabrican
Los combustibles gastados son trasladados a
una planta de reprocesamiento en la
que se recupera una parte del combustible para, posteriormente, ser llevado
nuevamente a la nucleoeléctrica, o bien,
se trasladan a un repositorio para su
almacenamiento.
Aspectos económicos
En los últimos años, los precios del uranio a nivel mundial han experimentado un incremento considerable, como
Figura 3. Enriquecimiento de uranio por difusión gaseosa
6
Contacto
Nuclear
se muestra en la gráfica 5.
Gráfica 5. Evolución del precio del uranio
The Ux Consulting Company, LLC; en http://www.uxc.com/
No obstante, el costo total de la generación
México demuestran la viabilidad financiera de
de energía eléctrica no se afecta notablemen-
la generación nucleoeléctrica con respecto a
te pues como se ve en la figura 6, el costo del
otras modalidades energéticas.
combustible es del 20% y en él se incluyen la
fabricación, el enriquecimiento, y la conver-
Por ejemplo, en un estudio comparativo reali-
sión, con lo que el incremento afecta sólo el
zado en el ININ sobre algunas variables de las
5% del costo de generación.
distintas fuentes de energía se utilizaron los
siguientes datos:
Operación y mantenimiento
Figura 6. Distribución del costo de generación
Tipo
Gas
Carbón
Nuclear
Costo del
Combustible
USD/MBTU
Costo de operación
y mantenimieto
(USD/MWh)
Costo de inversión
(USD/kWe)
4.44 (Gas1)
5.20 (Gas2)
7.00 (Gas3)
1.78
6.80
USD/MWh
2.77
4.75
Tiempo de
Construcción (años)
te en el mundo, así como uno realizado en
1000
2
4
25
40
Factor de
Capacidad (%)
80
80
Potencia Eléctrica
(MWe)
560
700
Vida útil (años)
Estudios económicos realizados recientemen-
450
7.83
1200 (Bajo)
1400 (Medio)
1600 (Alto)
5
40
90
1350
Tabla 7. Estudio realizado en México (supuestos)
Contacto
Nuclear
%
Lo anterior arroja los siguientes resultados, en
Se observa en la tabla 8 que en todos los ca-
términos del costo nivelado de generación en
sos el costo nivelado utilizando una fuente
dólares por MWh:
nuclear es menor al alcanzado utilizando como
fuente carbón o gas.
Gas 1
Gas 2
Finalmente, es necesario con-
Tasa de descuento
Opción
enegética
siderar otras modalidades tec5%
8%
10%
38.45
40.21
41.51
43.69
45.45
46.75
Gas 3
56.09
57.84
59.15
Carbón
35.07
40.43
44.41
Nuclear bajo
25.38
30.82
35.01
Nuclear medio
27.13
33.48
38.37
Nuclear alto
28.89
36.14
41.73
Tabla 8. Costo nivelado de generación (en USD/MWh)
12%
nológicas que hasta el momen-
43.19
to sólo se han utilizado de manera incipiente, como el apro-
48.42
60.82
49.53
39.62
vechamiento del torio. El torio232 es un material fértil, ya que
produce uranio-233 (U233) -físilal absorber neutrones lentos.
Combinado en cierto tipo de
reactores con materiales físiles,
puede dar lugar a un ciclo de
43.74
cría de U233, para alimentar otro
47.87
un ciclo cerrado. Además, el
tipo de reactor, formando así
torio es 3 veces más abundante en la corteza terrestre que el
uranio y sería más resistente a la proliferación.
Conclusiones
Þ La disponibilidad del combustible nuclear está razonablemente asegurada con las
tecnologías existentes.
Þ Considerando las tecnologías futuras se dispondría de combustible nuclear por miles
de años.
Þ El precio del combustible ha experimentado en años recientes un aumento considerable.
Þ Sin embargo, el impacto en el costo del kW/h generado no es determinante para el
empleo de la energía nuclear.
Þ Si se incluye al torio, la disponibilidad se incrementa aún más.
8
Contacto
Nuclear