J. Vergara
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Posibilidades de la Tecnología Nuclear Julio Vergara Aimone Santiago, 12 de Noviembre del 2013 Introducción Alcance de esta presentación Los objetivos propuestos son discutir: El funcionamiento del reactor nuclear. Fortalezas, debilidades y desafíos. La situación de la industria post F1. Las tendencias tecnológicas. J. Vergara Introducción Alcance de esta presentación Pero antes convengamos: ¿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 Introducción ¿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, radicada en la Materia, con diferentes densidades. J. Vergara Funcionamiento del Reactor Energía nuclear ….. desde el inicio Fusión nuclear : 4·1014 TW (a 150.000.000 km) “energía externa” Estimula la hidrología, el viento, las olas, provee energía FV, fósiles, etc... Decaimiento ¿¿ Fisión ?? nuclear : “energía terrestre” Estimula la energía geotérmica … de paso activa un geodínamo protector. J. Vergara Funcionamiento del Reactor Energía nuclear ….. replicable con tecnología Fusión Fisión J. Vergara Funcionamiento del Reactor Energía nuclear ….. replicable con tecnología Yonggwang, 6 PWR, 5900 MW Recurso natural: uranio y torio Ulchin, 6 PWR, 5900 MW Fisión J. Vergara Funcionamiento del Reactor PWR: Diseño dominante en nucleoelectricidad Central PWR 1000 a 1600 MWe Vapor Agua J. Vergara Funcionamiento del Reactor Componentes principales en un reactor PWR Presurizador Reactor Bombas de Refrigeración Intercambiadores de Calor J. Vergara Funcionamiento del Reactor El corazón tiene cientos de “calefactores” Barra de control Reactor Corazón Combustible envainado Elemento Combustible Agua (o gas) Agua (o gas) J. Vergara Funcionamiento del Reactor El corazón tiene cientos de “calefactores” Refrigerante 235U b g nd 236U* ff1 g n·nf Combustible 238U 235U nt b nt Vaina g 239U t1 nf ff2 g Equivalente a 235U 238U Moderador g 239Np b t2 b 239Pu b t3 nt J. Vergara t4 Funcionamiento del Reactor Componentes formando un reactor PWR Intercambiadores de calor Presurizador Bombas de Refrigeración Reactor J. Vergara Funcionamiento del Reactor Sistemas incorporados en una unidad PWR Sala de Turbogeneradores Sala de Control Máquinas Auxiliares Contenedor de Seguridad Potencia de Respaldo Gestión del Combustible Reactor y Generadores de Vapor J. Vergara Funcionamiento del Reactor Diferentes formas de categorizar reactores Tres nuevas clases de sistemas nucleares Evolutivos Innovativos Largo Plazo (≈ 1000+ MW) (≈ 300- MW) (P ≈ variable) J. Vergara Funcionamiento del Reactor Diferentes formas de categorizar reactores Varios tipos de servicios energéticos Electricidad Calor H2O, CH2, H2 Propulsión J. Vergara Fortalezas y Debilidades Fortalezas Debilidades Uso de suelo Opinión pública Emisiones de GEI Blanco terrorista Recursos humanos Descarga térmica Impacto tecnológico Riesgo de accidente Costo de generación Zonas de emergencia Seguridad energética Proliferación de armas Aporte a geoingeniería Regulación-fiscalización Mortalidad y morbilidad Concentración industrial Dependencia energética Complejidad tecnológica Recursos de largo plazo Combustible y desechos Densidad de combustible Transporte de materiales J. Vergara Fortalezas y Debilidades La energía nuclear es –lejos– la más concentrada PWR Consumo per cápita (kWh/d/#) 1000 Arabia Finlandia Canadá EUA Corea Alemania Singapur España Sudáfrica OECD Australia Rusia Japón Venezuela Chile China Argentina AdS Brasil Ecuador AFRICA India ASIA Nigeria 100 10 Bangladesh 1 Densidad #/m2 Adaptado de D. MacKay 1 10 100 1000 10000 100000 J. Vergara Fortalezas y Debilidades La energía nuclear es –lejos– la más concentrada 1300 MW 1320 MW 1 módulo de 1600 MW 1 módulo de 165 MW 50.000 a 100.000 W/m2 210 m Considerando isla nuclear y turbomáquinas 120 m 110 m 110 m J. Vergara Fortalezas y Debilidades La baja densidad de las otras radica en su fuente Tamaño del Sol para 500 kWe Densidad p-p y C-N-O: 10 W/m3 Diámetro reactor: 310 m FSOL: 1.39·109 m Diámetro total: 1870 m J. Vergara 0 Biomasa Viento Alto Bajo L 25% Jap L 10% Sui L 10% Be L 35% O. Be L 30% O. UK Solar FV Hidro Alto Bajo Represa Br. Represa Al. Represa Ca. Pasada Sui 0.10 1990 A. 1990 B. 2005-20 1990 A. 1990 B. 2005-20 1990 A. 1990 B. 2005-20 1990 A. 1990 B. 2005-20 1990 A. 1990 B. 2005-20 Fortalezas y Debilidades Mínimo aporte de emisiones al cambio climático kgCeq /kWh 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 Nuclear 0.05 Lignito Carbón Petróleo Gas Nat J. Vergara Fortalezas y Debilidades Su alta disponibilidad explica algunos costos La potencia eléctrica instalada en el Mundo es de ~ 5000 GW: Fósil Hidro Nuclear ER ~ 3350 GW ~ 850 GW ~ 372 GW ~ 400 GW Eólico Minihidro Biomasa Geotermia Solar FV Mareomotriz ~205 GW ~ 70 GW ~ 50 GW ~ 11 GW ~ 65 GW ~ 0.5 GW ~ 14200 TWh ~ 3200 TWh ~ 2500 TWh ~ 930 TWh 48% 44% 77% 35% Energía Uso J. Vergara Fortalezas y Debilidades N. América Costo de generación en distintas regiones Nuclear @10% OCDE 2010 Carbón Gas Offwind Europa Nuclear Carbón Gas Asia Pacífico Offwind Nuclear Carbón Gas Offwind 0 50 100 150 200 Mills/kWh 250 J. Vergara Fortalezas y Debilidades N. América Costo de generación en distintas regiones Nuclear @5% OCDE 2010 Carbón Gas Offwind Europa Nuclear Carbón Gas Asia Pacífico Offwind Nuclear Carbón Gas Offwind 0 50 100 150 200 Mills/kWh 250 J. Vergara Fortalezas y Debilidades Sin conflictos por recursos con gran autonomía Tipo de Combustible Recursos conocidos Recursos totales U (LWR), uso actual 320 años 8.300 años U (LWR), reciclaje 370 años 9.400 años U (LWR) + Pu (FBR) 500 años 12.500 años U-Th (FBR), reciclaje 17.000 años 35.000 años Pu-Th (FBR), reciclaje 10.000 años 250.000 años D-T ó D-D (Fusión) ~inagotable inagotable J. Vergara Fortalezas y Debilidades Sismos: amenaza para cualquier tecnología Kashiwasaki Kariwa 1.1 6.8 1.5 5 BWR, 2 ABWR, 8 GW 3.6 1.2 Chu-Etsu-Oki 8.1 Kashiwasaki MW = 6.8 (D17 km) ● aceleración en m/s2 2.3 2.3 2.6 1.6 5.6 3.0 16 de Julio 2007 J. Vergara Fortalezas y Debilidades Sismos: amenaza para cualquier tecnología En la Planta Kashiwasaki-Kariwa J. Vergara Fortalezas y Debilidades Sensible a eventos extremos de la naturaleza Foto: TEPCO J. Vergara Fortalezas y Debilidades Sensible a eventos extremos de la naturaleza J. Vergara Fortalezas y Debilidades Gran proporción de accidentes son de energía 106 Número de Fatalidades Energie-Spiegel No. 13 / May 2005 Desastres naturales 105 104 103 Accidentes tecnológicos en Energía Accidentes tecnológicos 102 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Año J. Vergara Fortalezas y Debilidades Baja mortalidad y morbilidad en el sector nuclear 101 Número de Fatalidades por GW-año (1969-1996, incluye Fukushima Dai-ichi) Valor medio (1969-1986) Severe Accidents in the Energy Sector, PSI, 1998 100 10-1 10-2 10-3 Carbón Petróleo Gas Natural Hidroeléctrico Gas GLP Nucleoeléctrico J. Vergara Fortalezas y Debilidades Baja mortalidad y morbilidad en el sector nuclear 8000 Fatalidades inmediatas de Accidentes (1969-1996, incluye Fukushima Dai-ichi) Máx. fatalidades (1969-1996) 7000 Mín. fatalidades (19691986) Fritzsche (1969-1986) 6000 Severe Accidents in the Energy Sector, PSI, 1998 5000 4000 3000 2000 1000 0 Carbón Petróleo Gas Natural Hidroeléctrico Gas GLP Nucleoeléctrico J. Vergara Fortalezas y Debilidades Lo anterior en un mapa de riesgo relativo 101 Frecuencia (#Fatalidades/GWaño > N) Total OECD 100 Severe Accidents in the Energy Sector, PSI, 2005 10-1 10-2 10-3 GLP Gas Natural 10-7 Carbón Petróleo 10-5 Energía Nuclear (fatalidad latente por APS) Fatalidades N 10-6 101 102 Frecuencia (#Fatalidades/GWaño >N) 103 104 105 Total no OECD 100 10-1 Carbón (China) -2 10 10-3 Hidroelectricidad 10-4 101 Gas Natural Severe Accidents in the Energy Sector, PSI, 2005 101 100 10-1 10-2 GLP Hidroelectricidad 10-3 10-5 Petróleo Nuclear Nuclear -4 (Chernobyl) Carbón (latente) 10 (s/China) 10-5 10-6 10-6 10-4 10-7 6 10 101 Fatalidades N 102 103 104 105 106 10-7 J. Vergara Fortalezas y Debilidades 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 Fortalezas y Debilidades 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 nucleoeléctrica para producir armas. J. Vergara Fortalezas y Debilidades Comparando desechos fósiles y nucleares Fósil (600 MWe) Alimentación 1.600.000 T Desechos anuales Nuclear (600 MWe) ¿? transporte Alimentación 16.3 T Desechos anuales ¿? 3.100.000 T CO2 16 T (½ T) HLW transporte 12.000 T SOX 180 T ILW 2.500 T NOX 280 T LLW 1.200 T partículas + alto impacto en mina + bajo impacto en mina Deben Dispersarse Pueden Confinarse (en la atmósfera) (en depósitos estables) J. Vergara Fortalezas y Debilidades Qué significan 600 MW de energía fósil Knock-Nevis 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) 564000 DWT, 458 x 69 x 30T m 200 viajes-año de tren (90 carros) Berge Stalh 365000 DWT, 343 x 63 x 25T m J. Vergara Fortalezas y Debilidades Qué significan 600 MW de energía nuclear Fabricación 2 camiones con 30 elementos combustibles (16 ton. uranio). o 1 camioneta con deuterio (30 kg) de y tritio (40 kg) para fusión. Ingreso al Reactor Salida del Reactor (30-40 años después) J. Vergara Fortalezas y Debilidades Desechos nucleares: pocos pero ruidosos Acceso Sitios Túneles 0.8 kg/MW 25 kg/MW J. Vergara Fortalezas y Debilidades Desechos: Inventario de combustible gastado Volumen global histórico (1954-2012) 250.000 tons SNF 95% de éste se puede reutilizar 5% restante es “desecho” J. Vergara Estado Actual del Sector Tamaño del sector nucleoeléctrico País # 0 EUA 100 Francia 58 Japón 50 Rusia 33 Corea 23 India 21 Canadá 20 China 17 Reino Unido 16 Ucrania 15 Suecia 10 Alemania 9 España 8 Bélgica 7 Rep. Checa 6 Taiwán 5 Suiza 5 Finlandia 4 Hungría 4 Eslovaquia 4 Pakistán 3 Bulgaria 2 Brasil 2 Sudáfrica 2 México 2 Rumania 2 Argentina 2 Irán 1 Eslovenia 1 Holanda 1 Armenia 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 GW 435 (371 GW) País # 0 China 30 Rusia 10 India 6 Corea 5 EUA 4 Japón 2 Taiwán 2 Pakistán 2 Eslovaquia 2 Ucrania 2 EAU 2 Argentina 1 Brasil 1 Finlandia 1 Francia 1 5 10 15 20 GW 71 (69 GW) 30 % 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 J. Vergara Estado Actual del Sector Síntesis actual: moderado optimismo 4 3 5 2 1 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 Estado Actual del Sector Síntesis actual: moderado optimismo Norteamérica Canadá: apoyo en provincias para nuevos PHWR. EUA: apoyo racional, más estricto, tendencia a PWR. 2 # en construcción + SMR. Dilema ante Shale Gas. México: compromiso hacia nuevas unidades BWR. J. Vergara Estado Actual del Sector Síntesis actual: moderado optimismo Sudamérica Brasil: sin cambios a programa en marcha (y SSN). Argentina: programa confirmado (PHWRs y Carem). J. Vergara Estado Actual del Sector Síntesis actual: moderado optimismo Europa Francia, R.Checa, Holanda, Alemania: cierra unidades antiguas, adelanta phaseFinlandia, Inglaterra: OK, out al 2022, con P. Verde. adoptando lecciones F1. Polonia: OK, aprendiendo de F1 en seguridad. Italia: no re-ingresa, por un referendum vinculante. Suiza, Bélgica: anuncian phase-out gradual al 2034. España: sin cambios, con políticas a eólica y solar. J. Vergara Estado Actual del Sector Síntesis actual: moderado optimismo África y M.Oriente EAU, Jordania y Egipto: nuevos programas OK. Arabia: nuevo programa confirmado (#16 @ 2030) Sudáfrica: plan integral incluye 9 GW con PWR. J. Vergara Estado Actual del Sector Síntesis actual: moderado optimismo Asia (exc. Japón) Corea: realiza estudios de seguridad (exporta) China: 25 # en construcción. 200 # al 2040. India: programa consolidado, más seguro. Taiwán: sigue Lungmen, unidades sin extensión. Turquía: pronto inicio de construcción con VVER. Vietnam, Indonesia: programa largo plazo OK. J. Vergara Estado Actual del Sector Japón: caso más complejo Japón Sin reactores operando por ahora. Ya salió de la crisis del terremoto y tsunami. Inversiones para mejorar o elevar defensas. Molestia con TEPCO por torpeza técnica previa. Importando 40 bUS$ más al año para fósiles. PM Naoto Kan propone salir de EN. PM Shinzo Abe planea reiniciar reactores J. Vergara Estado Actual del Sector Japón: caso más complejo Demanda: ~900 TWeh Tomari 1 2 Capacidad: ~190 GWe Ohma 1 Kariwa #: 25 PWR/29 BWR 1 Kashiwasaki 2 3 4 5 6 7 con 49 GWe Shika 1 2 Tsuruga 2 3 4 Mihama 1 2 3 Ohi 1 2 3 Takahama 1 2 3 Shimane 1 2 Kaminoseki 1 2 1 4 Red 60 Hz 1 2 3 4 30% nuclear 24% nuclear 18 c/stress test Higashidori RM Onagawa Honshu 1 2 3 4 1 2 3 4 Fukushima Daiichi Tokio Monju 1 2 3 4 5 6 7 8 4 Fukushima Daini Kyushu 1 3 Hokkaido 3 2 4 Genkai Shikoku 3 1 1 2 Sendai 2 Ikata 3 4 1 Tokai Daini 6 Hamaoka 3 AC/AC: 1GWe Red 50 Hz J. Vergara Estado Actual del Sector Japón: caso más complejo ¿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 Estado Actual del Sector Cambio en aceptación desde Fukushima País -15 -10 EUA China Francia India UK Corea Turquía México Hungría Bélgica Canadá Brasil Alemania Suecia Rusia Sudáfrica Argentina España Polonia Japón Global -5 0 5 10 15 20 25 30 35 D% % Eld 10 19 2 77 3 16 30 -2 42 51 15 3 23 39 16 5 6 21 -26 13 J. Vergara Tendencias Tecnológicas Evolución de la tecnología nuclear Proto- Reactores tipos Comerciales VVER, CANDU, PWR, RMBK, BWR, MAGNOX Reactores Avanzados Conceptos Avanzados EPR, IRIS, 80+ PBMR, KSNR, APR 1400,…. GIF, INPRO Sci. Fict. Fusión Generación IV Generación III, III+ Generación II Obninsk, Calder Hall, Shippingport, STR-I,... Generación I 1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 Año J. Vergara Tendencias Tecnológicas 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 J. Vergara Tendencias Tecnológicas 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 Tendencias Tecnológicas Principal inconveniente: refrigera con agua Edificio del reactor Edificio del combustible Edificios de salvaguardias Edificio de Diesel Gen. Reactor EPR Edificio Auxiliares Edificio Desechos J. Vergara Tendencias Tecnológicas Westinghouse presenta sistemas pasivos Reactor AP1000 1114 MW (en construcción en China y USA) J. Vergara Tendencias Tecnológicas Reactor de GE de última generación ESBWR Contenedor de Seguridad Sala de Turbogeneradores Sala de Control Gestión del Combustible Reactor Máquinas Auxiliares J. Vergara Tendencias Tecnológicas Advanced CANDU Reactor: menos agua pesada Reactor ACR 1200 J. Vergara Tendencias Tecnológicas 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 Tendencias Tecnológicas 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 Tendencias Tecnológicas Evolución del diseño dominante de la industria IPWR Central PWR 100-300 MWe 1000 a 1700 MWe J. Vergara Tendencias Tecnológicas Sistemas innovativos: nuevas posibilidades IPWR 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 J. Vergara Tendencias Tecnológicas Integrando componentes y sistemas Reactor SMART Planta Planta Generadora Desalinizadora 100 MWe 90 MWe + 40000 ton/día J. Vergara Tendencias Tecnológicas Seguridad mejorando el emplazamiento Reactor mPower Unidad de 180 MWe Central de 1080 MWe J. Vergara Tendencias Tecnológicas Seguridad mejorando el emplazamiento Reactor mPower Unidad de 180 MWe Central de 720 MWe J. Vergara Tendencias Tecnológicas Seguridad mejorando el emplazamiento Westinghouse SMR Unidad 200 MWe Elimina amenaza de sabotaje, reduce el tamaño del contenedor y puede aislarse sísmicamente. J. Vergara Tendencias Tecnológicas Seguridad mejorando el emplazamiento Holtec HI-SMUR Unidad de 145 MWe J. Vergara Tendencias Tecnológicas Seguridad mejorando el emplazamiento Planta: 540 MWe (12#) NuScale J. Vergara Tendencias Tecnológicas Seguridad mejorando el emplazamiento NuScale Unidad 45 MWe Central: 540 MWe J. Vergara Tendencias Tecnológicas Ingreso de China al mercado de SMR ACP 100 100 MW, CNCC J. Vergara Tendencias Tecnológicas Desarrollo regional de sistemas integrados CAREM 25 Unidad de 27 MWe Futuro de 10 a 300 MW Conjunto Argentino de Reactores Modulares J. Vergara Tendencias Tecnológicas Sistemas nucleares flotantes: mercados remotos J. Vergara Tendencias Tecnológicas Concepto: sistemas nucleares submarinos FlexBlue Unidades de 50-200 MWe @ 50-100 m No le faltará un sumidero de refrigeración J. Vergara Tendencias Tecnológicas Concepto: sistemas nucleares submarinos FlexBlue Planta de 800 MWe J. Vergara Los Pasos Siguientes Con un costo de inversión muy alto 100 mills/kWh 90 D$ por 50% DC $ por 50% DU 80 Cargo por emisiones (20 $/tCO2) 70 Mayor costo pero menor riesgo de precio fósil 60 50 20 10 0 50% DGN CMg Menor costo sin cargo por emisiones 40 30 D$ por D recurso CMg Externo Capital M&O Combust. CMg Nuclear 8$/MBTU Carbón Gas Natural J. Vergara Los Pasos Siguientes La oportunidad y necesidad nacen acá 100 90 80 mills/kWh D recurso ¿Qué partes del costo de inversión son reducibles? Externo Capital M&O Combust. 70 Directo (47%) 60 50 40 Indirecto (18%) 30 Dueño (7%) Imprevistos (5%) 20 Intereses (24%) 10 0 Nuclear J. Vergara Los Pasos Siguientes Se puede simplificar algo la operación 100 90 80 mills/kWh D recurso ¿Vale la pena reducir el costo de M&O? Externo Capital M&O Combust. 70 Variable (15%) 60 50 Fijo (85%) 40 30 20 10 0 Nuclear J. Vergara Los Pasos Siguientes Y reducir el consumo de uranio, reciclando 100 90 80 mills/kWh D recurso ¿Qué elementos del CCN vale la pena reducir para mejorar la competitividad? Externo Capital M&O Combust. 70 60 Uranio (5%) Conversión (1%) Enriquecimiento (6%) 50 40 30 20 Fabricación (3%) 10 Frente posterior (5%) 0 Nuclear J. Vergara Los Pasos Siguientes Sistemas nucleares más económicos MODULARIDAD SEGURIDAD Adaptado de Nordhaus et al HTGR SaltTR SCWR Na-FR Pb-FR GC-FR MS-FR 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 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 36% 45% 46% 45% 40% 45% 48% 50% 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 EFICIENCIA MADUREZ LWR J. Vergara Los Pasos Siguientes Sistemas nucleares de alta eficiencia El HTGR sería apto para otros servicios energéticos: Carga Vasija del Reactor Vasija Conversión de Potencia • Mayor seguridad nuclear. • Excelente eficiencia. • Calor industrial de calidad. • Componentes estándares. • Menos sistemas auxiliares. • Gestión de Combustible. • Etc... ++ Seguro! ++ Simple? ++ Barato? J. Vergara Los Pasos Siguientes Sistemas nucleares de alta seguridad Combustible Temperatura (ºC) 2000 Elemento Compacto Partícula 1800 Emisión Insignificante 1600 max. 1400 prom. Despresurizado 1200 max. 1000 prom. 800 Presurizado 600 Vasija 400 Pth = 270 MWt 200 Pd = ~ 5 MWt / m3 0 0 100 200 300 400 Tiempo post-scram (h) J. Vergara Los Pasos Siguientes Sistemas nucleares que producen H2 Electrólisis HT Ciclo I-S H2 ½ O2 400 C H2 2HI 900 C 120 C I2 2HI + H2SO4 ½ O2 SO2+H2O H2SO4 I2 + H2O+ SO2+H2O I2 H 2O SO2 H2 O J. Vergara Los Pasos Siguientes Sistemas nucleares cogeneradores Otra planta térmica Reactor ICR y PCV eléctrico Planta y red de H2 J. Vergara Los Pasos Siguientes Sistemas nucleares de combustible sofisticado EC2 J. Vergara Los Pasos Siguientes Sistemas nucleares híbridos con aceleradores Acelerador Lineal Zona de espalación Neutrones de alta energía Reactor J. Vergara Los Pasos Siguientes Nuevos refrigerantes y combustibles nucleares Otra Clave: refrigerantes (sales o metales) de baja presión de vapor, que además permiten consumir subproductos de la fisión ahorrando uranio. Generador de vapor Vapor Generador de vapor Bomba de primario Corazón Reactor Tipo POOL Corazón Loop Intermedio Loop Intermedio Bomba secundario Bomba secundario Bomba de primario Reactor Tipo LOOP J. Vergara Los Pasos Siguientes Nuevas aplicaciones: seguimiento de carga Q TAP T CBP CAP TBP Turbina a gas CBP CAP Turbina nuclear “abierta” IX TBP R T TAP J. Vergara Conclusiones ¿Tiene sentido pensar en energía nuclear? La energía nuclear es necesaria para alcanzar un desarrollo sustentable global. Puede ser un instrumento de competitividad hacia la prosperidad, 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. J. Vergara Conclusiones ¿Tiene sentido pensar en energía nuclear? 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. J. Vergara Conclusiones Algunas apreciaciones particulares “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 estrategia para los próximos 20 años, es lograr una matriz energética más económica, más segura y más limpia”. Presidente S. Piñera J. Vergara Conclusiones Algunas apreciaciones particulares ¡Esa es la tecnología nuclear! Es competitiva con las formas tradicionales de energía, con recursos ubicuos, sin emitir gases de efecto local ni de invernadero. Impone, por cierto, varios requisitos: voluntad, visión, rigurosidad, recursos humanos, y no toma menos de 10 años. J. Vergara
