Reactores de Presente y Futuro

Transcripción

1 Universidad Politécnica de Cataluña Escuela Técnica Superior de Ingenieria Industrial de Barcelona Departamento de Fisica e Ingenieria Nuclear Nuclear Engineering Research Group (NERG) Reactores de Presente y Futuro Valencia, 31 de Mayo de 2011 Javier Dies Llovera Doctor Ingeniero Industrial Catedrático de Universidad de Ingeniería Nuclear

2 Generaciones de Centrales Nucleares

3 Funcionamiento de una central nuclear: Reacción en cadena Combustible nuclear Reactor nuclear Reactores de Generación II Reactores de Generación III Reactores de Generación IV Reactores de Fusión Nuclear, ITER

4 E=m C 2

5 Prof. Ph.D. J. Dies

6 U 3 O 8

7 Pastillas de UO 2 durante el proceso de sinterizado

8 Prof. Ph.D. J. Dies

9 Prof. Ph.D. J. Dies

10 Prof. Ph.D. J. Dies

11 Posicionamiento de los grupos de barras de control, de fuentes de neutrones y de los elementos combustibles con veneno consumible

12 Prof. Ph.D. J. Dies

13 -Camino del refrigerante en el reactor -barras de control -veneno consumible

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16 Prof. Ph.D. J. Dies

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18 Vasija de un PWR

19 Vasija de un BWR

20 El generador de vapor puede medir 21metros de alto y pesar 800 toneladas

21 Tipos de centrales nucleares

22 Central Nuclear Almaraz

23 Prof. Ph.D. J. Dies Central Nuclear Trillo

24 Central Nuclear Vandellos II

25 Generaciones de Centrales Nucleares

26 Central Nuclear Vandellos II Generación II

27 Renovación de licencias de C.N. Estados Unidos tiene 104 centrales nucleares actualmente licenciadas, es decir en operación. Actualmente t 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: 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.

28 Fotomontaje Olkiluoto (Finlandia). Dos centrales en operación junto a la tercera en construcción. EPR-1600 MWe Prof. Ph.D. J. Dies

29 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 MWh de energía eléctrica al año. Prof. Ph.D. J. Dies

30 Olkiluoto (Finlandia). Construccion de la tercera central nuclear EPR-1600 MWe. Prof. Ph.D. J. Dies

31 Reactores Generation III: EPR Olkiluoto (Finlandia) Septiembre 2009

32 Reactores Generación III: EPR Flamanville (Francia), Agosto 2009

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34 Coste de generación eléctrica en 2008 en España Generación (MWH) Precio ( ) Nuclear 35 Ciclo Combinado 60 Eólica 80 Fotovoltaica 400

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37 Central Eléctrica 1000 MWe Carbón 250 trenes 100 vagones cada uno Toneladas Petróleo Gas Uranio 10 superpetroleros Toneladas Barriles 7 superbarcos Toneladas m 3 Un vagón 28 toneladas

38 Prof. Ph.D. J. Dies

39 IMPACTO VISUAL CENTRAL NUCLEAR: 1-4 km 2 de Superficie CENTRAL SOLAR: km 2 de Superficie CENTRAL EOLICA: km 2 de Superficie

40 Escenario de construcción de MWe en España Reactores Generación III Gas Nuclear Inversión inicial (M ) Participación nacional (M ) Ingenieria i yservicios ii (M ) 5% 337 8,5% 2550 Bienes de equipo (M ) 16% % Construcción (M ) 24% % 9600 Otros costes (M ) 10% % 3000 Pagos al sector exterior Inversión inicial (M ) 45% ,5% 4050 Combustible h/año (M /año) EmisionesdeCO 2 ( Mt/año) 60 - Comparación del impulso a la economia del pais según la utilitzación de Comparación del impulso a la economia del pais, según la utilitzación de centrales de gas ciclo combinado, o centrales nucleares.

41 Central Nuclear Generacion III+

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44 Sistema de refrigeración del reactor: familiar pero mejorado AP-1000 Generación III

45 Reactores de Generación IV

46 Reactores Generación IV

47 Central Nuclear de IV Generación actualmente en fase investigación y desarrollo. Orientada a producir hidrogeno y electricidad.

48 Reactores Generación IV

49 Aplicaciones futuras de. la energía nuclear: PRODUCCIÓN DE ENERGIA ELECTRICA. PRODUCCIÓN DE HIDROGENO PARA TRANSPORTE. PRODUCCIÓN DE AGUA DULCE. DESALAR AGUA DEL MAR.

50 PRODUCCIÓN Ó 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 hm 3 /año. El transvase 1050 Hm 3 /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.

51 Reactores de Fusión Nuclear, ITER

52 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.

53 ITER Agencia Europea: Fusion for Energy Barcelona Reactor Nuclear en Cadarache (Francia) Solenoide Central Estructura exterior entre bobinas Modulo de envoltura Camara de vacio Criostato Bobina de campo toroidal Calentamiento IC Bobina de campo poloidal Divertor Soportes de la maquina ITER

54 1-Septiembre-2005 Inauguración Agencia Europea del ITER en Barcelona, Fusion for Energy, Diagonal Mar.

55 The Genealogy of ITER

56 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 s Radio mayor del plasma, R 6.2 m Radio menor del plasma, a 2.0 m Corriente del plasma Ip 15 MA Campo magnético toroidal, B 5.3 T Volumen del plasma 837 m 3 Superficie del plasma 678 m 2 Flujo neutrónico sobre la pared 0.57 MW/m 2 Sistemas de calentamiento auxiliares instalados 73 MW

57 Actividades de I+D ya realizadas relativas a las bobinas magnéticas del solenoide central del tokamak

58 Modelo a escala 1:1 de un sector de la Camara de Vacio de ITER. Se ha construido con una precisión en las p dimensiones de ± 3 mm

59 Overview of Schedule for 2019 First Plasma First Plasma ITER Construction TF Coils (EU) Case Winding Mockups Complete TF10 TF15 CS Coil CS Final Design Approved CS3L CS3U CS Ready for Machine Assembly Vacuum Vessel (EU) VV Fabrication Contract Award VV 05 VV09 VV07 Buildings & Site Construction Contract Award Tokamak Bldg 11 RFE Tokamak Assembly ITER Operations Start Machine Assembly Tokamak Basic Machine Assembly Start Install CS Start Cryostat Closure Ex Vessel Assembly In Vessel Assembly Assembly Phase 2 Assembly Phase 3 Pump Down & Integrated Commissioning Plasma Operations

60 Conclusiones: 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 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 programas de investigación internacionales i de centrales nucleares de IV Generación y de Fusión nuclear. Prof. Ph.D. J. Dies

61 FIN