La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea

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1 Sesión Monográfica 1: La investigación en el sector nuclear La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea Enrique M. González (CIEMAT) La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 1

2 La Investigación elemento básico para fortalecer los pilares de la sostenibilidad: Ecología: Impacto en el entorno, Recursos naturales, Residuos Sociedad: Seguridad, Aceptación pública, Retos de la sociedad Economía: Competitividad, Liderazgo industrial Principales ejes de investigación nuclear en España y UE: Seguridad para hoy y para mañana + Protección Física de instalaciones y materiales Gestión de residuos radiactivos (Residuos de alta actividad, ATC, ) Optimización y mantenimiento de las instalaciones operativas Desmantelamiento Lecciones y datos aprendidos de instalaciones en desmantelamiento Preparación de capacidades de investigación dentro (ATC, ) y fuera (JHR, ) de España Participación en la innovación: construcción de reactores Gen III Posibles tecnologías para el medio y largo plazo: Gen IV, ciclos avanzados Elemento de la educación y formación de personal La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 2

3 MARCO de la Investigación nuclear en España Programas CEIDEN + Programas de las instituciones: CSN ENRESA ENUSA UNESA Ministerios (Plan Estatal) Gobiernos Autonómicos Otros CIEMAT Universidades Instituciones I+D EURATOM EPRI NEA OIEA Otras PT españolas ALINNE PT Europeas La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 3

4 MARCO de la Investigación nuclear en la Unión Europea NEA OIEA Colaboración Internacional: Gen IV GIF, Japón, Rusia, China, EEUU, FP7+2 H2020 SET-PLAN EURATOM + JRC Apoyo a SRAs + PPP Programación conjunta Programas nacionales Plataformas Tecnológicas Integrated Roadmap EERA Gen II&III NC2I Nuclear Cogeneration ESNII Gen IV + Advanced Fuel Cycles Otras PT + II Europeas PT Nacionales CEIDEN La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 4

5 MARCO de la Investigación nuclear en España Programas CEIDEN + Programas de las instituciones: CSN ENRESA ENUSA UNESA Ministerios (Plan Estatal) Gobiernos Autonómicos Otros CIEMAT Universidades Instituciones I+D EURATOM EPRI NEA OIEA Otras PT españolas ALINNE PT Europeas La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 5

6 Principales programas de I+D del CEIDEN: La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 6

7 Principales programas de I+D del CEIDEN: Estudios sobre materiales de la central nuclear José Cabrera Proyecto ZIRP (Internos) Proyecto Hormigones Almacenamiento y transporte de combustible gastado. Vaina (PWR,BWR) Isotopía (PWR, BWR) ESCP (almacenamiento) ATC Gestión de Residuos y PR Dosimetría in vitro Laboratorio de calibración de patrones neutrónicos Nuevos diseños nucleares Proyecto Reactor JHR (JULES HOROWITZ) Programa ESNII España Temas transversales Grupo FORMACIÓN + Proyecto de CAPACIDADES La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 7

8 Líneas prioritarias de la I+D nuclear en el Plan Estatal 6. PROGRAMAS Y SUBPROGRAMAS ESTATALES 6.4. PROGRAMA ESTATAL DE I+D+I ORIENTADA A LOS RETOS DE LA SOCIEDAD RETO EN ENERGÍA SEGURA, EFICIENTE Y LIMPIA Las actividades de I+D+I en energía que son prioritarias para España están referidas a tres aspectos críticos: (a) la sostenibilidad para luchar de forma activa contra el cambio climático, reduciendo la emisión de gases de efecto invernadero, y favoreciendo el desarrollo de tecnologías de captura y almacenamiento geológico de CO 2 y fuentes de energía -eólica, solar, bioenergía, marina, geotermia, hidrógeno y energía nuclear- y la eficiencia energética; Las prioridades científico-técnicas y empresariales para el período incluyen: VIII. ENERGÍA NUCLEAR SOSTENIBLE: (i) reactores, seguridad, prevención y diseño de nuevos combustibles; (ii) apoyo a la gestión de los combustibles usados y residuos de alta actividad; (iii) reducción de residuos mediante técnicas de separación y transmutación y (iv) tratamiento y gestión de los residuos de media y baja actividad. Apoyo a la participación en el programa H Alineamiento de programas - Ayudas a la presentación de propuestas La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 8

9 MARCO de la Investigación nuclear en la Unión Europea NEA OIEA Colaboración Internacional: Gen IV GIF, Japón, Rusia, China, EEUU, FP7+2 H2020 SET-PLAN EURATOM + JRC Apoyo a SRAs + PPP Programación conjunta Programas nacionales Plataformas Tecnológicas Integrated Roadmap EERA Gen II&III NC2I Nuclear Cogeneration ESNII Gen IV + Advanced Fuel Cycles Otras PT + II Europeas PT Nacionales CEIDEN La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 9

10 Líneas prioritarias de la I+D en Euratom para H2020 Apoyar a la seguridad de las instalaciones nucleares Instalaciones actuales de la UE, pero incluyendo tipos de reactores previstos para el futuro o cerca de la UE y cubriendo todos los aspectos del ciclo de combustible como la Separación y Transmutación; Desarrollo de soluciones sostenibles a largo plazo para la gestión definitiva de los residuos radiactivos de alta actividad Incluyendo el almacenamiento geológico, y La Separación y Transmutación de esos residuos Apoyar la protección radiológica y los desarrollos de aplicaciones médicas de la radiación. Incluyendo el suministro seguro y garantizado de radioisótopos, y Los efectos de las bajas dosis industriales, médicas y ambientales Gestión de emergencias en accidentes con material radiactivo/nuclear La radioecología Fomentar la disponibilidad de las infraestructuras de investigación pan- Europeas para ser usadas por todos los investigadores de la UE Incluyendo construcción y actualización de instalaciones ec.europa.eu/research/horizon2020 La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 10

11 Líneas prioritarias de la I+D en Euratom para H2020 Apoyar el desarrollo y sostenibilidad de la experiencia y excelencia en la UE. Coordinar y unificar las actividades de formación entre investigación e industria Entre distintos países de la UE o asociados Apoyo para mantener la competencia nuclear multidisciplinaria Promover la innovación y competitividad de la industria Apoyar la gestión del conocimiento Transferencia de tecnología entre proyectos co-financiados e industria Además en las acciones directas del JRC Mejorar la seguridad física de las instalaciones y materiales nucleares Incluyendo salvaguardias y no proliferación, y Desarrollo de técnicas para combatir tráficos ilícitos y ciencia forense nuclear Elevar la Excelencia la ciencia básica nuclear para la estandarización Comportamiento y propiedades de actínidos y materiales nucleares estructurales Datos nucleares competitivos para preparación de estándares nucleares y datos y medidas de referencia. La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 11

12 Experiencia/Retos de la participación española en programas de Euratom Información y Estadísticas del 7PM EURATOM (Fisión) ( ) Número of coordinadores por país España es 4º en retornos ANDES (CIEMAT) Resultados FP7: Alta eficiencia de los actores en la aceptación de propuestas y en conseguir retornos Los participantes son muchas veces las mismas instituciones (FP5<FP6 < FP7) Pocos proyectos coordinados por instituciones españolas Objetivos para H2020: Atraer a nuevas instituciones españolas a la participación en EURATOM (más actores) Aumentar el liderazgo y coordinación de proyectos por instituciones españolas Proporcionar herramientas técnicas y financieras para facilitar la preparación de proyectos y consorcios para concurrir en EURATOM La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 12

13 MARCO de la Investigación nuclear en la Unión Europea NEA OIEA Colaboración Internacional: Gen IV GIF, Japón, Rusia, China, EEUU, FP7+2 H2020 SET-PLAN EURATOM + JRC Apoyo a SRAs + PPP Programación conjunta Programas nacionales Plataformas Tecnológicas Integrated Roadmap EERA Gen II&III NC2I Nuclear Cogeneration ESNII Gen IV + Advanced Fuel Cycles Otras PT + II Europeas PT Nacionales CEIDEN La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 13

14 Líneas prioritarias de la I+D en la SNETP SRIA 2013: para el presente sin condicionar el futuro Objetivos prioritarios para la I+D nuclear de la SNETP: - Seguridad de las instalaciones presentes y futuras - Sostenibilidad a largo plazo: Contribuir a una energía de bajas emisiones Minimización de residuos Utilización responsable de recursos naturales - Seguridad del suministro hoy y por muchos años - Aumentar la reducción global de emisiones en la producción de energía, usando la E. Nuclear para otras aplicaciones: calor, desalación, trasporte, Tres pilares: Gen IIyIII (Nugenia) Sistemas rápidos + ciclo cerrado (ESNII) Cogeneración y otras aplic. (NC2I) + Visión del papel de la seguridad como guía básica de la I+D Visión de la sostenibilidad del ciclo de combustible nuclear combinando distintas generaciones de tecnologías nucleares I+D trasversal a tecnologías: materiales, modelado, formación e infraestructuras La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 14

15 Líneas prioritarias de la I+D en la SNETP SRIA 2013: Gen II y III (NUGENIA) Objetivos: 6 áreas técnicas + 2 horizontales : - Seguridad de planta y evaluación de riesgo PSA, Ev. Determinista de transitorios, Simulación y márgenes best estimate, Nuevos sistemas de seguridad - Accidentes severos Refrigeración del corium en y fuera de vasija, interacciones, contención, termino fuente, impacto y escenarios de A.S., respuesta a emergencias - Mejora de la operación de los reactores Factores humanos y de organización, tecnologías digitales, gestión del núcleo, química del agua, LLW, PR - Evaluación de la integridad de sistemas, estructuras y componentes Integridad, condiciones, envejecimiento, fiabilidad, componentes, obsolescencia Materiales metálicos, polímeros, hormigones, + sistemas - Combustible, gestión de residuos y desmantelamiento Mejora de conceptos actuales y nuevos conceptos para reactores actuales e innovadores - Reactores innovadores de LWR y Gen III++ Evolución a medio plazo (15-20 años), SMR, Reactores de alto factor de conversión, Armonización (I+D pre-normativo, Códigos y Estándares, WENRA, ) + Inspección y cualificación en servicio La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 15

16 Líneas prioritarias de la I+D en la SNETP SRIA 2013: Sistemas rápidos + ciclo cerrado (ESNII) Objetivos: Desarrollar, licenciar, construir y poner en operación los demo ASTRID (Na FR) y MYRRHA (Pb/Bi ADS &FR) para Preparar las tecnologías para FR refrigerados por gas y Pb Preparar los combustibles y tecnologías del ciclo cerrado FR ASTRID Mejorar seguridad de FR de sodio (Obj. WENRA para nuevo reactor) Optimización de prestaciones y disponibilidad en generación Gen IV: Gestión de residuos y reutilización de recursos (U238+Pu) Resistencia a la proliferación y mejora de la economía MYRRHA Reactor subcrítico (ADS) y crítico Instalación flexible y multipropósito de irradiación en espectro rápido Retos: Control de la química, componentes, instrumentación, cualificación de materiales y termo-hidráulica para Pb/Bi/O Combustible principal y para los ensayos de Transmutación Acoplamiento acelerador y reactor, Fiabilidad del acelerador de protones ALFRED (Pb) y ALLEGRO (Gas) Combustibles y Ciclo cerrado para demostrador y aplicación industrial ASTRID: Na FR MYRRHA: Pb*ADS La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 16

17 Líneas prioritarias de la I+D en la SNETP SRIA 2013: Cogeneración y otras aplic. (NC2I) Objetivos: - Producción de electricidad y calor por el reactor - Nuevas posibilidades de mercado y de contribuir a la reducción de emisiones ce CO 2 en generación y uso de energía mas allá de la electricidad - Reactores (V)HTR, LWR y SMR - Calor en distintos rangos de temperatura (baja, media y alta) - Efectos de transitorios de la planta de proceso en el reactor y <-> - Transporte de tritio a secundario y terciario - Tecnología de acoplamiento y buffering - Aplicaciones a la refrigeración y desalación I+D horizontal - Reprocesado combustible LWR y avanzado Optimización e industrialización de la extracción de distintos actínidos Aplicable a combustibles con alto contenido de actínidos y distintas formas químicas Reducción de residuos secundarios - Infraestructuras experimentales: combustible, reprocesado, irradiación, básicas - Formación y gestión del conocimiento La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 17

18 Líneas prioritarias de la I+D en la SNETP SRIA 2013: Seguridad y sostenibilidad del ciclo de combustible Seguridad: Continuar las buenas prácticas + Lecciones del accidente de Fukushima - Caracterizar mejor iniciadores naturales + combinaciones, más D.e.P. - Incluir en el diseño (Gen III y IV) accidentes fuera de diseño, acoplamiento entre múltiples reactores de una planta - Mejoras a sistemas de mitigación, preparación y respuesta a la emergencia - Evaluación best estimate de comportamiento de los sistemas durante A. Severo - Evaluación precisa de la capacidad real y márgenes en los parámetros de operación de los sistemas de la planta antes de daño catastrófico. Sostenibilidad del Ciclo de Combustible - Optimización de recursos naturales, minimización de residuos e impacto ambiental - Mayor quemado, factor de conversión, reciclado, reactores de Gen III primer paso en esa dirección - A largo plazo: reactores rápidos + ciclo cerrado para mejorar drásticamente la sostenibilidad de ciclos (aislados o acoplados con reactores LWR) - Combinación de ciclos. Th a más largo plazo. - Industrialización de tecnologías para: nuevos combustibles, nuevos reactores y nuevo reprocesado. La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 18

19 MARCO de la Investigación nuclear en la Unión Europea NEA OIEA Colaboración Internacional: Gen IV GIF, Japón, Rusia, China, EEUU, FP7+2 H2020 SET-PLAN EURATOM + JRC Apoyo a SRAs + PPP Programación conjunta Programas nacionales Plataformas Tecnológicas Integrated Roadmap EERA Gen II&III NC2I Nuclear Cogeneration ESNII Gen IV + Advanced Fuel Cycles Otras PT + II Europeas PT Nacionales CEIDEN La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 19

20 Participación en proyectos internacionales singulares de I+D: JHR Construcción + Infraestructura CEA + socios internacionales Consorcio español para el JHR: CIEMAT, CSN, EMPRESARIOS AGRUPADOS, ENSA, ENUSA, Gas Natural/Fenosa, TECNATOM Sistema primario: 3 Intercambiadores de calor ENSA + EA Diseño detallado, Construcción, parte de la instalación y ensayos (norma RCC-MX) Simulador de lazos experimentales Tecnatom + GNFenosa Diseño de experimentos, validación de protocolos y formación Apoyo técnico del CSN+CIEMAT CSN+ CIEMAT Identificación, diseño e interpretación de experimentos relacionados con seguridad Apoyo técnico y administrativo del CIEMAT Derechos de acceso al JHR una vez operativo La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 20

21 Retos para la programación futura de la I+D nuclear Alineamiento entre programas: Nacionales y de EURATOM, Públicos y privados Seguridad Nuclear y protección física tras Fukushima Organización la la cadena de seguridad, Normativa, como manejar combinaciones de elementos de muy baja probabilidad; Preparación y respuesta a la emergencia; Códigos para seguridad best estimate, mejores datos básicos, incertidumbres, Estrategia completa y aceptable por el público para gestión de RRAA y RRMA Ges8ón de residuos históricos y acumulados, Implementación del Almacenamiento Geológico, Minimización de residuos de alta ac8vidad, Ciclo cerrado, Separación y Transmutación. Operación prolongada de las centrales actuales Comportamiento de materiales y envejecimiento, mecanismos, modelado, supervisión y mi8gación; Sostenibilidad a largo plazo Sistemas rápidos y ciclos cerrados, Demostradores ESNII. El ATC y sus laboratorios Op8mización del diseño y creación de capacidades nacionales para I+D con combus8ble irradiado. Preparación participación en la construcción de nuevas centrales nucleares I+D pre- norma8va y contribución a la normalización de códigos y estándares; bases cienoficas comunes para la regulación de seguridad y licenciamiento; Creación y mantenimiento de capacidades técnicas y humanas y mejora de la compe88vidad. La investigación en el sector nuclear: Perspectiva europea. E. González (CIEMAT) Monográfica SNE-Reus 2013/09/26 21