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La Tecnología Nuclear, Presente y Futuro de Nuevos Reactores
Javier Dies LloveraDoctor Ingeniero Industrial
Catedrático de Universidad de Ingeniería Nuclear
Universidad Politecnica de Cataluña
Escuela Técnica Superior de Ingenieria Industrial de Barcelona
Departamento de Fisica e Ingenieria Nuclear
Nuclear Engineering Research Group (NERG)
Universidad Rey Juan Carlos Aranjuez, 7 de Julio de 2010
• Reactores de Generación II• Reactores de Generación III• Reactores de Generación IV• Reactores de Fusión Nuclear ITER• Conclusiones
Prof. Ph.D. J. Dies
Prof. Ph.D. J. Dies
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NUCLEAR ELECTRICITY GENERATION 2009
REACTORS OPERABLE1 June 2010
REACTORS UNDER CONSTRUCTION
1 June 2010
REACTORS PLANNEDJune 2010
REACTORS PROPOSEDJune 2010
URANIUM REQUIRED
2010
billion kWh % e No. MWe No. MWe No. MWe No. MWe tonnes U
Argentina 7.6 7.0 2 935 1 692 2 767 1 740 123Armenia 2.3 45 1 376 0 0 1 1060 55
Bangladesh 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2000 0Belarus 0 0 0 0 0 0 2 2000 2 2000 0Belgium 45 51.7 7 5943 0 0 0 0 0 0 1052Brazil 12.2 3.0 2 1901 0 0 1 1245 4 4000 311
Bulgaria 14.2 35.9 2 1906 0 0 2 1900 0 0 272Canada 85.3 14.8 18 12679 2 1500 4 4400 3 3800 1675China 65.7 1.9 11 8587 23 25310 34 38160 120 120000 2875Czech
Republic25.7 33.8 6 3686 0 0 2 2400 1 1200 678
Egypt 0 0 0 0 0 0 1 1000 1 1000 0Finland 22.6 32.9 4 2696 1 1600 0 0 1 1000 1149France 391.7 75.2 58 63236 1 1630 1 1630 1 1630 10153
Germany 127.7 26.1 17 20339 0 0 0 0 0 0 3453Hungary 14.3 43 4 1880 0 0 0 0 2 2200 295
India 14.8 2.2 19 4183 4 2572 20 16740 40 49000 908Indonesia 0 0 0 0 0 0 2 2000 4 4000 0
Iran 0 0 0 0 1 915 2 1900 1 300 148Israel 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1200 0Italy 0 0 0 0 0 0 0 0 10 17000 0
Japan 263.1 28.9 55 47348 2 2756 12 16532 1 1300 8003
Jordan 0 0 0 0 0 0 1 1000 0
Kazakhstan 0 0 0 0 0 0 2 600 2 600 0Korea DPR
(North)0 0 0 0 0 0 0 0 1 950 0
Korea RO (South)
141.1 34.8 20 17716 6 6700 6 8190 0 0 3804
Lithuania 10.0 76.2 0 0 0 0 0 0 2 3400 0
Prof. Ph.D. J. Dies
Malaysia 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1200 0
Mexico 10.1 4.8 2 1310 0 0 0 0 2 2000 253
Netherlands 4.0 3.7 1 485 0 0 0 0 1 1000 107
Pakistan 2.6 2.7 2 400 1 300 2 600 2 2000 68Poland 0 0 0 0 0 0 6 6000 0 0 0
Romania 10.8 20.6 2 1310 0 0 2 1310 1 655 175Russia 152.8 17.8 32 23084 10 8960 14 16000 30 28000 4135
Slovakia 13.1 53.5 4 1760 2 840 0 0 1 1200 269Slovenia 5.5 37.9 1 696 0 0 0 0 1 1000 145
South Africa 11.6 4.8 2 1842 0 0 3 3565 24 4000 321Spain 50.6 17.5 8 7448 0 0 0 0 0 0 1458
Sweden 50.0 34.7 10 9399 0 0 0 0 0 0 1537Switzerland 26.3 39.5 5 3252 0 0 0 0 3 4000 557
Thailand 0 0 0 0 0 0 2 2000 4 4000 0Turkey 0 0 0 0 0 0 4 4800 4 5600 0Ukraine 77.9 48.6 15 13168 0 0 2 1900 20 27000 2031
UAE 0 0 0 0 0 0 4 5600 10 14400 0United
Kingdom62.9 17.9 19 11035 0 0 4 6600 6 8600 2235
USA 798.7 20.2 104 101163 1 1180 9 11800 23 33000 19538
Vietnam 0 0 0 0 0 0 4 4000 6 6000 0
WORLD** 2560 14 439 374,690 57 57,555 151 165,699 345 366,775 68,646
billion kWh % e No. MWe No. MWe No. MWe No. MWe tonnes U
NUCLEAR ELECTRICITY GENERATION REACTORS OPERATING REACTORS BUILDING ON ORDER or PLANNED PROPOSED URANIUM
REQUIRED
Renovación de licencias de C.N.
• Estados Unidos tiene 104 centrales nucleares actualmente licenciadas, es decir en operación.
• Actualmente 54 centrales nucleares han obtenido del organismo regulador “US Nuclear Regulatory Comission, US-NRC,” la renovación de la licencia de operación a 60 años, y 19 centrales están en proceso de revisión por el US-NRC (ver web del NRC: http://www.nrc.gov/.
El US-NRC es el organismo equivalente al Consejo de Seguridad Nuclear en España.
• EU y USA tienen proyectos de investigación para estudiar el comportamiento de
CCNN a 80 años.
Prof. Ph.D. J. Dies
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Fotomontaje Olkiluoto (Finlandia). Dos centrales en operación junto a la tercera en construcción. EPR-1600 MWe
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Foto-montaje. Olkiluoto (Finlandia), Dos centrales nucleares en operación, 2 x 840 MWe, junto a una tercera en construcción, EPR-1600 MWe. Este emplazamiento tendrá una potencia de 3280 MWe, y generará unos 24.000.000 MWh de energía eléctrica al año.
Generación (MWH) Precio (€)Nuclear 35Ciclo Combinado 60Eólica 80Fotovoltaica 400
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Coste de generación eléctrica en 2008 en España
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Central Eléctrica 1000 MWe
CarbónCarbón
2.500.000 Toneladas2.500.000 Toneladas
PetróleoPetróleo10 superpetroleros 10 superpetroleros
UranioUranioUn vagónUn vagón
28 toneladas28 toneladas
250 trenes100 vagones cada uno
250 trenes100 vagones cada uno
2.000.000 Toneladas11.000.000 Barriles
2.000.000 Toneladas11.000.000 Barriles
GasGas7 superbarcos 7 superbarcos
1.380.000 Toneladas2.150.000.000 m3
1.380.000 Toneladas2.150.000.000 m3
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Gestión del Combustible irradiado:
Seguridad en la Gestión del combustible irradiado
-En España hay 40 años de experiencia.
-En Ascó y Vandellos unos 24 años de experiencia.
Se está haciendo de forma segura y respetuosa con el medio ambiente.
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IMPACTO VISUAL
•CENTRAL NUCLEAR: 1-4 km2 de Superficie
•CENTRAL SOLAR: 20-50 km2 de Superficie
•CENTRAL EOLICA: 50-150 km2 de Superficie
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Historia del programa nuclear Frances
34 reactors 900 MWe
20 reactors 1300 MWe
4 reactors 1450 MWe
Total : 62850 Mwe
58 C.N.Fast breeder reactor
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Donde hay una central nuclear es un buen emplazamiento para poner otra central nuclear.
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Año Francia España
Población (habitantes) 2005 63.213.894 44.108.530
Superfície (km2) 675.417 505.811
PIB (millones $) 2005 1.811.561 838.672
PIB per càpita ( $) 2005 29.203 24.803
Centrales nucleares (unidades) 2006 58 8
Poténcia eléctrica nuclear (MWe) 2006 62.850 7.736
Electricidad producida con nucleares (MWh)
2004 427.000.000 61.253.000
Contribución de la energia nuclear en la producción de electricidad. (%)
2004 78 23
Escenario de construcción de 5.000 MWe en EspañaReactores Generación III
Gas Nuclear
Inversión inicial (M€) 2250 10000Participación nacional (M€) 1012-1462 6000-8500Ingenieria y servicios (M€) 5% 112 8,5% 850Bienes de equipo (M€) 16% 360 36% 3600Construcción (M€) 24% 540 32% 3200Otros costes (M€) 10% 225 10% 1000Pagos al sector exterior
Inversión inicial (M€) 45% 1012 13,5% 1350Combustible- 7500 h/año (M€/año) 1500 85Emisiones de CO2 ( Mt/año) 20 -Coste ( €/MWh) (en 2008) 60 35
Comparación del impulso a la economia del pais, según la utilitzación de centrales de gas ciclo combinado, o centrales nucleares.
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Central Nuclear de IV Generación actualmente en fase investigación y desarrollo. Orientada a producir hidrogeno y electricidad.
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. Aplicaciones futuras de la energía nuclear:
•PRODUCCIÓN DE ENERGIA ELECTRICA.
•PRODUCCIÓN DE HIDROGENO PARA TRANSPORTE.
•PRODUCCIÓN DE AGUA DULCE. DESALAR AGUA DEL MAR.
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•PRODUCCIÓN DE AGUA DULCE. DESALAR AGUA DEL MAR.
•Experiencia en España:•Central térmica de Carboneras (carbón) y planta desaladora (osmosis inversa) de 550 MW y 40 hm3 /año.
•El transvase 1050 Hm3 /año del rio 25 Centrales térmicas
•La opción nuclear podría ser la más respetuosa con el ecosistema y la única posible para cumplir el Protocolo de Kyoto.
ITER Collaboration• For its size and cost and the involvement of virtually all the most developed
countries, representing over half of today world’s population ITER will become a new reference term for big science projects.
• The ITER project is one of the world’s biggest scientific collaboration.
ITER
Divertor
Solenoide Central
Estructura exterior entre bobinas
Bobina de campo toroidal
Bobina de campo poloidal
Soportes de la maquina
Modulo de envoltura
Camara de vacio
Criostato
Calentamiento IC
ITER
Agencia Europea: Fusion for Energy – Barcelona
Reactor Nuclear en Cadarache (Francia)
•1-Septiembre-2005 Inauguración Agencia Europea del ITER en Barcelona, Fusion for Energy , Diagonal Mar.
ITER
Potencia de total de fusión 500 MW (700 MW)Q =potencia de fusión / potencia inyectada ≥10 (inductivo)Tiempo de quemado de un plasma inductivo ≥400 sRadio mayor del plasma, R 6.2 mRadio menor del plasma, a 2.0 mCorriente del plasma Ip 15 MACampo magnético toroidal, B 5.3 TVolumen del plasma 837 m3
Superficie del plasma 678 m2
Flujo neutrónico sobre la pared 0.57 MW/m2
Sistemas de calentamiento auxiliares instalados 73 MW
Actividades de I+D ya realizadas relativas a las bobinas magnéticas del solenoide central del tokamak
Modelo a escala 1:1 de un sector de la Camara de Vacio de ITER. Se ha construido con una precisión en las dimensiones de ± 3 mm
Overview of Schedule for 2019 First PlasmaFirst Plasma
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020ITER Construction
TF Coils (EU)
Tokamak Assembly
Tokamak Basic Machine Assembly
Ex Vessel Assembly
In Vessel Assembly
Start Install CS Start Cryostat Closure
Pump Down & Integrated Commissioning
Start Machine Assembly
2021 2022
ITER Operations
Assembly Phase 2
Assembly Phase 3
Plasma Operations
2023
Buildings & Site
CS Coil
Case Winding Mockups Complete TF10 TF15
VV Fabrication Contract Award VV 05 VV09 VV07
Vacuum Vessel (EU)CS Final Design Approved CS3L CS3U CS Ready for Machine Assembly
Construction Contract Award Tokamak Bldg 11 RFE
1. Renovar la licencia de las centrales españolas a 60 años.
2. Realizar en España un programa de construcción de centrales nucleares de III Generación con una potencia de unos 5.000 MWe.
3. De entre los municipios que desean el almacén temporal centralizado (ATC), elegir un emplazamiento y proceder a su construcción.
4. Participar en los programa de investigación internacionales de centrales nucleares de VI Generación y de Fusión nuclear.
Prof. Ph.D. J. Dies
Conclusiones: