Claves para el análisis del futuro de la energía nuclear
X Jornada Anual 2013 de la Cátedra Rafael Mariño deNuevas Tecnologías Energéticas
Francisco López García, Presidente de la Sociedad Nuclear Española
Madrid, 7 de mayo de 2013
Claves para el análisis del futuro de la energía nuclear
ÍNDICELa Sociedad Nuclear EspañolaEl escenario energético actual1- Tecnología
1.1. Fundamentos1.2. Tipos de centrales1.3. Singularidades de la energía nuclear
2- Energía nuclear en el mundo2.1. Las centrales en el mundo2.2. Claves energéticas globales2.3. Estrategia energética global2.4. Papel de la energía nuclear2.5. Situación energética en España: Caso nuclear
3- Futuro de la energía nuclear3.1. Barreras de entrada3.2. Fukushima y los nuevos retos de seguridad3.3. Gestión de residuos radiactivos. Combustible gastado y ATC
4- Desarrollo nuclear4.1. Estrategia europea. Perspectiva socio-económica 2020-20504.2. Oportunidades: negocio y empleo4.3. Proyectos
5- Conclusiones6- Referencias
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Fundada en 1974. Es una asociación sin ánimo de lucro y declarada de Utilidad
Pública según el artículo 2º.11 del Real Decreto 1786/1996 de 19 de julio.
Está constituida por más de 1000 miembros entre estudiantes, profesionales y
retirados. Entre las empresas e instituciones cuenta con más de 60 miembros.
Tiene como objetivo la promoción del conocimiento y la difusión de la ciencia y la
tecnología nuclear
Entre sus valores destacan:
o La transmisión de información de forma rigurosa y fundamentada
o La colaboración entre las organizaciones a nivel nacional e internacional
o Promover puntos de encuentro entre sus socios
o El trabajo y combinación de la experiencia y la juventud
Sociedad Nuclear Española
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ESCENARIO ENERGÉTICO ACTUAL
Contracción económica en la OCDE y UE Precios de los combustibles en crecimiento Políticas energéticas no consolidadas Respeto medioambiental y emisiones CO2
Seguridad y Garantía de suministro de energía
ENTORNO GOLBAL
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ESCENARIO ENERGÉTICO ACTUAL
Contracción económica en la OCDE y UE Precios de los combustibles en crecimiento. Políticas energéticas no consolidadas Respeto medioambiental y emisiones CO2. Seguridad y Garantía de suministro de energía.
ENTORNO GOLBAL
UE/España: Contracción de lademanda en el últimoquinquenio y estancamientoprevisto para el corto y medioplazo
Resto mundo: Crecimiento de lademanda un 25% en la próximadécada
PERSPECTIVAS
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ESCENARIO ENERGÉTICO ACTUAL
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Contracción económica en la OCDE y UE Precios de los combustibles en crecimiento Políticas energéticas no consolidadas Respeto medioambiental y emisiones CO2
Seguridad y Garantía de suministro de energía
ENTORNO GLOBAL
UE/España: Contracción de la demanda enel último quinquenio y estancamientoprevisto para el corto y medio plazo
Resto mundo: Crecimiento de la demandaun 25% en la próxima década
.
PERSPECTIVAS
Desarrollo estrategias hacia energías limpias y sostenibles:Hidráulica, solar, eólica, biocombustibles, H2, nuclear
Reajuste uso tecnologías combustibles fósiles a tecnologías captura CO2
Uso de vehículos híbridos y eléctricos Reducción de emisiones, eficiencia y ahorro energético
POLÍTICA UNIÓN EUROPEA
Contribución 15%-30% en 2025 Programa de construcción nuevas centrales
o Operación a largo plazoo Directrices de seguridad y residuos radiactivas
Necesidad de aceptación pública
ENERGÍA NUCLEAR
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1- TECNOLOGÍA
1.1 Fundamentos
Primera reacción nuclear de fisión en cadena auto sostenida: Chicago 1942
Primeros reactores para producir plutonio: Hanford 1944
Primer submarino de propulsión nuclear: Nautilus 1955
Primer reactor de producción eléctrica: Shippingport 1957: 60 Mwe
Un átomo genera 100 millones de veces
más energía por fisión nuclear que por
combustión.
Generación de calor proveniente de la
pérdida de masa asociada según las
reacciones nucleares de:
o Fusión nuclear
o Fisión nuclear
E = m . c2
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1- TECNOLOGÍA
1.2. Tipos de centrales
Fusión
Evolución de las centrales nucleares
• Shippingport• Dresden, Fermi I• Magnox
• LWR-PWR, BWR• CANDU• VVER/RBMK• Reactores rápidos
• ABWR/ESBWR• EPR• AP 1000• Otros evolucionados
• Alta eficiencia• Producción H2• Mínimos residuos
2050
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1- TECNOLOGÍA
1.2. Tipos de centrales
• Central de agua a presión: PWR
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1- TECNOLOGÍA
1.2. Tipos de centrales
• Central de agua en ebullición: BWR
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1- TECNOLOGÍA
1.3. Singularidades de la energía nuclear
Las reacciones de fisión nuclear crean productosradiactivos
El reactor siempre produce calor, incluso cuandoestá parado
El núcleo del reactor tiene una carga decombustible suficiente para funcionar hasta 2años a plena potencia (aprovechando sólo el 5%de su potencial)
Regulación muy estricta:Internacional: OIEA, NEA (OCDE), UE/EURATOMEspaña: CSN (>25 inspecciones/año,residentes...)
Cooperación: Experiencia operativa
internacional No competencia entre
centrales
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1- TECNOLOGÍA
1.3. Singularidades de la energía nuclear
Requiere un trabajo de comunicación continuado y consistente
Efecto Fukushima en declive
peor
mejor
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2- ENERGÍA NUCLEAR EN EL MUNDO
2.1. Las centrales en el mundo
435 centrales nucleares en el mundo operando. El 78% en países de la OCDE (31 países. 67
reactores en construcción (15 países)
240 reactores de investigación en funcionamiento en 56 países
Producen el 18% de la electricidad mundial
Factor de carga muy elevado: 1/4 por encima del 90%; 2/3 por encima del 75%
Experiencia acumulada: >15.000 años x reactor
Energía Nuclear 2012
EE.UU.Proyectos de construccióntras 34 años (4 ReactoresAP1000, en Votgle ySummers y 1 por terminar(Watts Bar)
Reino UnidoGobierno creando CFDs comoapoyo a tecnologías de bajasemisiones, incluida la nuclear
JapónConsiderando reducir el% de energía nuclearpero no eliminarla
China (29) / India (7) /Rusia (10)Programas deconstrucción mássignificativo a nivelmundial
Expansión nuclearactiva o planeada
Cambios no activosni propuestos
Actualmentedebatiendo papel de laenergía nuclear
Reducción nuclearen camino oplaneada
Brasil / Argentina2 centrales en construcción
UE: Construcción en Bul(2), Esq (2), Fra (1) y Fin (1)
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2- ENERGÍA NUCLEAR EN EL MUNDO
2.2. Claves energéticas mundiales
Calentamiento global irremediable
Objetivo: Reducir la emisión de carbono (CO2)
Producción de carbono constante crecimiento desde hace 20 años.
6DS, escenario actual:Sin hacer nada aumentode 6ºC en la temperaturamedia actual
2DS, Escenario optimista:Fuertes iniciativas de reducciónde emisiones, eficiencia, etc. aumento de sólo 2ºC en latemperatura media actual
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2- ENERGÍA NUCLEAR EN EL MUNDO
2.3. Estrategia energética global
CompetividadCompetividad
Infraestructuras deenergía adecuadasInfraestructuras deenergía adecuadas
Estabilidad de la redEstabilidad de la red
Diversificación defuentes
Diversificación defuentes
Seguridad desuministro
Seguridad desuministro
Desarrollo detecnologías limpias
Desarrollo detecnologías limpias
Reducción de consumode energía
Reducción de consumode energía
Reducción de emisionesReducción de emisiones
SostenibilidadSostenibilidad
Mejorar la eficienciaenergética
Mejorar la eficienciaenergética
Tecnologías competitivasy creación de puestos de
trabajo
Tecnologías competitivasy creación de puestos de
trabajo
Precios competitivos yabordables
Precios competitivos yabordables
La energía nuclear contribuye de forma significativa a laimplantación de estas estrategias
Sistemas energéticos más inteligentes y sostenibles. Unificado e integrado
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2- ENERGÍA NUCLEAR EN EL MUNDO
2.4. Papel de la energía nuclear
La energía nuclear forma parte de la solución
Se requiere pasar de 400GW a 650GW de capacidad instalada hasta 2025 (2DS)
Investigación nuclear en niveles muy elevados: 24% de la investigación total en
tecnologías de generación
Aunque su desarrollo es lento...
Capacidad de construcción de reactores y potencia añadida
...en los años 80 se llevó a cabola construcción simultánea dereactores en todo el mundo quesuponía una potencia añadidaanual de hasta 30 GW Esta esla capacidad requeridanecesaria para cumplir con losobjetivos de reducción deemisiones para el sector nuclear
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2- ENERGÍA NUCLEAR EN EL MUNDO
2.4. Papel de la energía nuclear
Precisa de retos tecnológicos que superar
Diseño
Equipos nucleares, cualificación eléctrica, ambiental, sísmica,etc. Elevadas exigencias de calidad
Sistemas de seguridad. Redundancia y fiabilidad
Construcción
Elevadas inversiones en actualización tecnológica permanentes
Especificaciones de funcionamiento estrictas
Más de 4.000 procedimientos para la operación y el mto.
Incorporación continua de experiencia operativa (propia y ajena)
Inspecciones y revisiones continuas por organismosinternacionales y por el Consejo de Seguridad Nuclear
Explotación
40% de inversión en sistemas de seguridad
Más de 100.000 equipos convencionales y 25.000 nucleares
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2- ENERGÍA NUCLEAR EN EL MUNDO
2.5. Situación energética en España: Caso nuclear
• Profunda crisis económico-financiera
• Dominio de los combustibles fósiles• Alta dependencia del exterior
• Caída de la demanda: consumo nivel 2005• Sobrecapacidad instalada• Escasa capacidad de interconexión internacional• Inestabilidad regulatoria. Debe ser sostenible y predecible• Déficit de tarifa
General. Energía primaria
Sistema eléctrico
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2- ENERGÍA NUCLEAR EN EL MUNDO
2.5. Situación energética en España: Caso nuclear
Seguridad nuclear en los más altos
estándares (CSN)
Revisión por inter-pares de forma
periódica. (WANO)
Preparados para extensión de vida a
60 años
Funcionamiento excelente de las centrales nucleares en España
Factor decarga
promedio
Potencia instalada a 31/12/2012 Producción anual 2012
25.291 MW11.620 MW
7.853 MW17.761 MW
1.878 MW4.186 MW
22.213 MW940 MW
9.291 MW
38.962 GWh55.639 GWh61.238 GWh19.039 GWh
3.433 GWh7.906 GWh
48.126 GWh4.909 GWh
37.794 GWh
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2- ENERGÍA NUCLEAR EN EL MUNDO
2.5. Situación energética en España: Caso nuclear
CENTRAL
Cofrentes
Almaraz I
Almaraz II
Trillo
Sta Mª de Garoña
Vandellós II
Ascó I
Ascó II
POTENCIA(MWe)
1092
1045
1042
1068
466
1087
1027
1027
OPERADOR
21
3- FUTURO DE LA ENERGÍA NUCLEAR
3.1. Barreras de entrada
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Las centrales nucleares están al alcance de muy pocosinversores porque requieren grandes recursos financieros
y conocimientos muy especializados operador nuclear cualificado
Elevada inversión inicial e incertidumbres durante
la construcción de un proyecto: planificación de
larga duración y organización complicada
Inestabilidad de los precios de la energía en según
que áreas geográficas: Retorno de la inversión
cuestionable a muy largo plazo
Selección del emplazamiento: criterios de sísmicos,
infraestructuras, red eléctrica, disponibilidad de
foco frío, etc.
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3- FUTURO DE LA ENERGÍA NUCLEAR
3.2. Fukushima y los nuevos requisitos de seguridad
22
El accidente: Un terremoto de magnitud 9,0 causó un tsunami que afectóseriamente la seguridad de la central nuclear de Fukushima Dai-ichi la base de diseño era una ola de 5,7m y se produjo una de 14m
INPO/WANO: Instrucciones urgentes de verificación de los medios y procedimiento de
contingencias y de emergencia
UE: comprobación de criterios y márgenes de diseño ante sucesos naturales extremos y
pérdida total y prolongada de energía eléctrica y capacidad de disipación de calor residual
Pruebas de resistencia
Los resultados prueban la excelente seguridad de las centrales españolas
Los informes de las centrales dan respuesta a lo requerido
No se ha identificado ningún aspecto que suponga una debilidad relevante de seguridad
Las centrales cumplen las bases de diseño y licencia
Las centrales tiene suficiente margen de seguridad y margen para aumentarlo
El estudio contempla de forma adicional la pérdida de grandes áreas con resultados satisfactorios
25/05/11: UE autoriza lostest stress
22/12/11: El CSN apruebalos informes de las
centrales
26/04/12: ENSREG/UE:aprueba el informe final
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3- FUTURO DE LA ENERGÍA NUCLEAR
3.2. Fukushima y los nuevos requisitos de seguridad
23
Márgenes de seguridad ampliados
Sucesosexternos
Sucesosexternos
Margensísmico >0.3g
SBO y/opérdida de UHS
Capacidadresistencia
SBO y/operdida UHS
Equiposportátiles
disponibles
Guia AccidenteSevero y Planesde emergencia
GAS + Planesde
emergencia
CAE + mejorascontención +
CAGE + GMDE
Protecciónde la planta
Prevencióndaño núcleo
Mitigacióndaño núcleo
Antes deFukushima
Después deFukushima
3- FUTURO DE LA ENERGÍA NUCLEAR
3.2. Fukushima y los nuevos requisitos de seguridad
Principales medidas adoptadas:
Refuerzo barrerasinundación
Aumento capacidaddrenajes
Refuerzo del estado de áreas seguras: Baterías, compresores y gruposelectrógenos portátiles
Protocolos de recuperación de energía con REE y centrales hidráulicas Operación manual de equipos de seguridad Aportación de agua por diferentes medios
Nuevo centro de apoyoexterior
Nuevo centro de apoyo ygestión de emergencias enlas centrales
Mejoras de lascomunicaciones
Instalación del venteofiltrado de la contención
Aspersión de contenciónportátil
Recombinadores pasivosde H2
Desarrollo de procedimientosde prevención y mitigación
3- FUTURO DE LA ENERGÍA NUCLEAR
3.2. Fukushima y los nuevos requisitos de seguridad
Separación eléctricaCaracterización radiológica de emplazamientos
Refuerzo filtrado edificios
Panel parada remotaAdaptación normativa PCI
Otros requisitos reguladores
3- FUTURO DE LA ENERGÍA NUCLEAR
3.3. Gestión de residuos radiactivos. Combustible gastado y ATC
El Plan General de Residuos Radiactivos (PGRR) en España
Residuos Baja y Media ActividadCombustible Usado y RAA
• ENRESA tiene la responsabilidad de la gestión de los residuos radiactivos generadosen España. El PGRR articula las estrategias y líneas de actuación
• Los residuos se clasifican en dos categorías principales:
- Alta Actividad
- Vida media muylarga
- Baja o MediaActividad
- Vida media< 30 años
Plan de Gestión
Se almacenan de forma definitiva enel Almacén de El Cabril
1.- Piscina 2.- ATC 3.- AGP
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4- DESARROLLO NUCLEAR
4.1. Estrategia europea. Perspectivas socio-económicas 2020-2050
27
Situación actual:
132 centrales nucleares en operación (octubre 2012)
122 GWe instalados funcionando principalmente en base
30% de la electricidad producida
Perspectiva UE, hacia 2050:
Alargamiento vida útil de las centrales
actuales a 50 y 60 años
Necesidades energéticas eléctricas muy
superiores a actuales
140 GWe instalados
20% de la electricidad producida0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
20
12
20
15
20
18
20
21
20
24
20
27
20
30
20
33
20
36
20
39
20
42
20
45
20
48
MW
e
Año
Licenciamiento (con y sinconstrucción de centrales)
Previsión 2012
NO LTO with NB(2012)
LTO 50y with NB(2012)
LTO 60y with NB(2012)
NO LTO
LTO 50y
LTO 60yVida útil:50 años
Vida útil:60 años
Sin extensión
60 años yconstrucción
50 años yconstrucción
Sin extensión yconstrucción
4- DESARROLLO NUCLEAR
4.1. Estrategia europea. Perspectivas socio-económicas 2020-2050
Operacióncentrales
• 500.000 empleos
• Valor añadido: 70.000 M€/año
Stress test
• 10.000 empleos
• Valor añadido:1.000 M€/año
Licencia
• 30.000 empleos
• Valor añadido: 4.500 M€/año
Desmantelar
• 7.000 empleos
• Valor añadido: 1.000 M€/año
Residuos
• 10.000 empleos
• Valor añadido: 2.500 M€/año
Nuevaconstrucción
• 150.000 empleos
• Valor añadido: 25.000 M€/año
Perspectiva energética de la UE para 2050: empleo* y valor añadido
2012 2050204020302020
Desmantelar
• 20.000 empleos
• Valor añadido: 2.500 M€/año
Residuos
• 25.000 empleos
• Valor añadido: 7.200 M€/año
*: empleos directos e indirectos
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4- DESARROLLO NUCLEAR
4.1. Estrategia europea. Perspectivas socio-económicas 2020-2050
29
La construcción de nuevas centrales en la UE:
De 100 a 120 centrales nuevas serán necesarias hasta 2050
La inversión por central rondará los 5.000M€
El tiempo de construcción estará en el entorno de los 7 años
El personal necesario por central en construcción se estima en 2.700 personas
30 plantas estarán construyéndose en paralelo entre 2025 y 2045 (mejores
estimaciones)
90.000 empleos directos
60.000 empleos indirectos
100.000 empleos inducidos
Un sector con alta cualificación y actividades de un elevado valor añadido
30
4- DESARROLLO NUCLEAR
4.2. Oportunidades y empleo
30
El sector nuclear en España:
El sector nuclear español está preparado para afrontar nuevos retos:
Porcentajes de suministro de equipos y tecnología superior al 80% en los últimos
proyectos nucleares desarrollados (Trillo y Vandellós II)
Extensión de vida del parque nuclear a 60 años
Desarrollo de proyectos de aumento de potencia en España y extranjero a cargo
de empresas españolas: Laguna Verde (Mejico), Bohunice (Eslovaquia), Almaraz,
etc.
Suministradores de referencia en los nuevos programas nucleares internacionales:
Generadores de vapor, válvulas, simuladores, combustible
Ingenierías para el desarrollo de los nuevos reactores : ESBW, AP1000, EPR.
Ingeniería de la propiedad en proyectos internacionales: Fenovoima (Finlandia)
Participación en proyectos de fusión (ITER), investigación (reactores IV) y otros.
Universidades, centros de investigación (CIEMAT), etc.
31
4- DESARROLLO NUCLEAR
4.2. Oportunidades y empleo
31
Empresas punteras en su sector...
... y muchas más
4- DESARROLLO NUCLEAR
4.2. Oportunidades y empleo
Tecnólogos concentrados afincados en nuestro país
4- DESARROLLO NUCLEAR
Grandes proyectos en todas las disciplinas de la ingeniería
Rotores, alternadores y controles
4.3. Proyectos
Sustitución de condensadores
Interruptor de generación
Diesel y motores
Transformadores
Sistemas derefrigeración
4- DESARROLLO NUCLEAR
Grandes proyectos en todas las disciplinas de la ingeniería
4.3. Proyectos
Sustitución de tapas de vasija ygeneradores de vapor
válvulas
Calentadores, MSR
Penetraciones
Protección contraincendios
4- DESARROLLO NUCLEAR
Grandes proyectos en todas las disciplinas de la ingeniería
4.3. Proyectos
Renovación sistemas analógicosa digitales
Diseño de combustibles avanzados
Prevención de riesgos
Tratamiento de residuosDescontaminación
36
5- CONCLUSIONES
36
El desarrollo del sector nuclear es primordial para la consecución de
los objetivos marcados por la agencia internacional de la energía
Factor clave para la reducción de la producción de carbono a nivel mundial
Vehículo necesario para la introducción de avances tecnológicos en el transporte
Fuente de desarrollo y dinamización de la economía (empleo e inversión)
Tecnología preparada y dispuesta
Experiencia demostrada. Seguridad ante todo
En constante desarrollo y con índices muy elevados de investigación
6- REFERENCIAS
Sociedad Nuclear Española SNE:
www.sne.es
Jóvenes Nucleares JJNN / Women in Nuclear WIN:
www.jovenesnucleares.org / www.winspain.es
Foro de la Industria Nuclear Española:
www.foronuclear.org
Organismo Internacional de Energía Atómica OIEA:
www.iaea.org
Agencia de Energía Nuclear (NEA) OCDE:
www.nea.fr
World Energy Outlook (Agencia Internacional de la Energía AIE)
www.worldenergyoutlook.org
World Nuclear Association WNA
www.world-nuclear.org
WANO: World Association of Nuclear Operators
www.wano.org.uk