Energía nuclear. Cnl (R) Dr Osvaldo Azpitarte 22 de noviembre de /11/2017 Dr. Osvaldo Azpitarte - CNEA
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- Silvia de la Cruz Olivera
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1 Energía nuclear Cnl (R) Dr Osvaldo Azpitarte 22 de noviembre de 2017 Dr. Osvaldo Azpitarte - CNEA 1
2 Temario Energía nuclear Conceptos básicos de física nuclear Usos bélicos de la energía nuclear Usos pacíficos de la energía nuclear Reactores nucleares La energía nuclear en el mundo La energía nuclear en Argentina
3 Conceptos básicos de física nuclear Reacciones químicas Combinación o redistribución de átomos para formar nuevas moléculas Hay intercambio de electrones Reacciónes nucleares 2 H 2 + O 2 2 H 2 O (exotérmicas o endotérmicas) Combustión Explosiones convencionales Combinación o redistribución de nucleones (protones o neutrones) para formar nuevos átomos He 4 2 N 14 7 F 18 9 O H E
4 Conceptos básicos de física nuclear Reacción nuclear de fisión fragmento de fisión (radiactivo) neutrón uranio 235 físil segundos núcleo compuesto fragmento de fisión (radiactivo) energía 2 o 3 neutrones
5 Conceptos básicos de física nuclear Reacción de fisión en cadena energía
6 Conceptos básicos de física nuclear Reacción nuclear de fusión
7 Conceptos básicos de física nuclear De dónde proviene la energía nuclear E = m c 2 Energía = masa (velocidad de la luz) 2
8 Conceptos básicos de física nuclear Materiales físiles pueden fisionar: U , U92, Pu94 Materiales fértiles dan lugar a materiales físiles: U n Pu94 Th n U92 Uranio natural 99.3 % U % U 235 Masa crítica mínima cantidad de material físil que puede sostener reacción de fisión en cadena Mc ~ 10 kg 8
9 Conceptos básicos de física nuclear Obtención de material físil U 235 Uso bélico : 90 % U % U 238 Uso pacífico : hasta 20 % U % U 238 Métodos físicos Difusión gaseosa Ultracentrifugación Pu 239 Método químico : reprocesamiento de combustible nuclear quemado 9
10 Usos de la energía nuclear Usos bélicos Cabezas nucleares de fisión : U 235 (Hiroshima) o Pu 239 (Nagasaki) Cabezas nucleares de fusión: H 2 (Deuterio) y H 3 (tritio) Bomba radiológica: Explosivo convencional con material radioactivo (Co 60 ) Usos pacíficos Producción de energía eléctrica: reactores nucleares de potencia Medicina nuclear : reactores nucleares de investigación producción de radioisótopos Industria : gamagrafía, prospección de petróleo 10
11 Usos pacíficos de la energía nuclear ESQUEMA DE UN REACTOR NUCLEAR DE POTENCIA Reactores nucleares de potencia Circuito Circuito primario secundario Barras de control Turbina AL CONSUMO Generador eléctrico Condensador Blindaje Intercambiador de Calor 11
12 Usos pacíficos de la energía nuclear Reactores nucleares de potencia Uranio enriquecido CLASIFICACIÒN al 4 % + POR H 2 O CICLO REFRIGERANTE Tipo PWR (Pressurized Water Reactor) Tipo BWR (Boiling Water Reactor) 12
13 Usos pacíficos de la energía nuclear Reactores nucleares de potencia Uranio natural + D 2 O Atucha I Atucha II Embalse 13
14 Usos pacíficos de la energía nuclear Reactor nuclear de fusión ? 14
15 La energía nuclear en el mundo No of Units % of Total Country Country No of Units ARGENTINA 2 8 LITHUANIA 2 77 ARMENIA 1 34 MEXICO 2 3 BELGIUM 7 58 NETHERLANDS 1 4 BRAZIL 2 4 PAKISTAN 2 2 BULGARIA 4 41 ROMANIA 1 10 CANADA RUSSIA CHINA 7 1 SOUTH AFRICA 2 6 CZECH REPUBLIC 6 19 SLOVAKIA 6 53 FINLAND 4 30 SLOVENIA 1 38 FRANCE SPAIN 9 26 GERMANY SWEDEN HUNGARY 4 39 SWITZERLAND 5 35 INDIA 14 3 UNITED KINGDOM JAPAN UKRAINE KOREA REPUBLIC OF UNITED STATES Total 441 % of Total 15
16 GWe Energía Nuclear La energía nuclear en el mundo Perspectiva de la energía nuclear
17 La energía nuclear en el mundo El Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA IAEA) Fundado en Sede : Viena 3 pilares : verificación, seguridad nuclear, transferencia de tecnología Verifica cumplimiento del TNP (Tratado de No Proliferación) y PA (Protocolo Adicional) Firmaron 189 países 5 países nucleares 4 países no firmaron (Israel, India, Paquistán, Haití) 17
18 La energía nuclear en Argentina Organización de la actividad nuclear en la Argentina (Ley 24804) Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) Asesoramiento Investigación y desarrollo Reactores de investigación y producción de radioisótopos Autoridad Regulatoria Nuclear (ARN) Licenciamiento y control Nucleoeléctica Argentina S.A. (NASA) Reactores de potencia INVAP 18
19 La energía nuclear en Argentina Reactores argentinos de potencia Atucha I Potencia : 357 MWe Primer reactor de potencia en el hemisferio sur En servicio desde 1974 Tecnología alemana Siemens Embalse Potencia : 648 MWe En servicio desde 1983 Tecnología canadiense CANDU Atucha II Potencia: 745 MWe Tecnología alemana Siemens 19
20 La energía nuclear en Argentina Reactores argentinos de potencia Atucha I y II 20
21 La energía nuclear en Argentina Reactores argentinos de potencia EMBALSE 21
22 La energía nuclear en Argentina Reactores Experimentales RA0 : Univ. Nac. Córdoba RA1 : Ctro. At. Constituyentes RA3 : Ctro. At. Ezeiza RA4 : Univ. Nac. Rosario RA6 : Ctro. At. Bariloche RA8 : Complejo Téc. Pilcaniyeu 22
23 La energía nuclear en Argentina Proyecto Reactor CAREM CAREM : Central ARgentina de Elementos Modulares Reactor nuclear innovativo integrado de baja potencia (25 MW) Programa de reactores : Reactores de investigación : INVAP : OPAL (Australia), Egipto, Argelia, Perú Reactores de potencia : CAREM Características : Integrado : núcleo generadores de vapor refrigerante en un solo recipiente de presión Uranio enriquecido (~ 3% U 235 ) agua liviana (H 2 O) Refrigerante circula por convección natural (sin ayuda de bombas) Sistemas de seguridad pasivos (no requieren intervención humana leyes físicas) Autopresurizado (no requiere presurizador) Prototipo construido ~ 2020? 23
24 La energía nuclear en Argentina Proyecto Reactor CAREM Diseño PWR tradicional Diseño PWR integrado - CAREM 24
25 La energía nuclear en Argentina Formación de Recursos Humanos Instituto Balseiro (CNEA Univ Nac Cuyo) CAB - Carreras de Grado - Carreras de Posgrado - Lic. en Física - Maestría en Física / Física Médica - Ing. Nuclear - Maestría en Ingeniería - Ing. Mecánica - Doctorado en Física / Ingeniería Instituto Jorge Sábato (CNEA Univ Nac San Martín) CAC - Carreras de Grado - Carreras de Posgrado - Ing en Materiales - Maestría en Ciencia y Tecnología de los Mat. - Doctorado en Ciencia y Tecnología (Mat / Fís) Instituto Dan Beninson (CNEA Univ Nac San Martín) CAE - Carreras de Posgrado - Especialización en Radioquímica - Especialización en Reactores Nucleares - Tecnicatura en Medicina Nuclear 25
26 La energía nuclear en Argentina Medicina nuclear y producción de radioisótopos Producción de Molibdeno 99 (Mo-99) a partir de la irradiación de blancos de uranio de bajo enriquecimiento (20%) Uso en medicina (RA3 CAE) Producción de fuentes selladas de Cobalto 60 (Co-60) uso en medicina e industria exportación (RA3 CAE) Proyecto BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) tratamiento de tumores cerebrales por terapia de captura de neutrones en boro (RA6 CAB) 26
27 27
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