La energía eléctrica de origen nuclear una opción de futuro Eugeni Vives: Ingeniero Industrial especializado en Técnicas Energéticas 1. Introducción. Muchos son los defensores y detractores de la producción de energía eléctrica de origen nuclear. Normalmente en nuestro país, España, siempre han existido posiciones extremas, radicales, los muy defensores y los muy detractores. Es actualmente, tal como evoluciona la crisis energética mundial especialmente en precios, y en escasez, cuando empiezan a surgir las primeras voces de energía nuclear porque no. La energía nuclear tiene un pecado original que es la utilización bélica de la misma, pero el mundo ha progresado y ha cambiado su actitud. En la actualidad los países que desarrollan esta energía han firmado los tratados de no proliferación supervisados por la OIEA. Por ello, se han olvidado estos inicios y hemos de adoptar, con todos los controles precisos que están en nuestras manos, el aspecto sostenible: económico, social y medioambiental de la energía nuclear. Estamos pues condenados a buscar soluciones de futuro lo mas sostenibles posibles, hemos de contar con las ventajas de la energía 1.-
nuclear para resolver los problemas energéticos con los que nos enfrentamos en el mundo de una forma cabal. 2. Situación energética. La sociedad se enfrenta a una complejidad energética importante. Debe hacer frente al cambio climático y para ello se deben adoptar soluciones que reduzcan las emisiones de gases de efecto invernadero. También hemos de ser capaces de garantizar el suministro y debemos tener presente que un 20% de la población mundial consume el 80% de la energía por lo que el aumento de consumo sigue siendo una espada de damocles que está presente continuamente. Por lo anterior debemos ser capaces de tomar decisiones efectivas y para ello la solución nuclear esta disponible, no emite gases de efecto invernadero y es una productora masiva de electricidad gestionable, segura y con unos residuos adecuadamente gestionados, tal como veremos a lo largo de este artículo En España el 80% de la energía primaria es importada y el sector nuclear proporciona casi el 20% del consumo eléctrico. También existen otras fuentes de producción sin emisión de gases como la hidráulica, eólica y la solar, pero tienen sus limitaciones, la hidráulica tiene pocas posibilidades de expansión y depende de las lluvias. La eólica se encuentra en expansión, y hay que apoyar con las subvenciones oportunas su proliferación ya que es 2.-
una buena ayuda, pero por otro lado tiene la problemática de la intermitencia, por lo que no se puede pensar en esta fuente energética como base. También existe la energía solar en su aplicación térmica y fotovoltáica. En esta última opción se debe invertir adecuadamente ya que los precios no son sostenibles y existe mucho camino por recorrer. POTENCIA INSTALADA AÑO 2007 PRODUCCIÓN BRUTA AÑO 2007 90.026 MWe 312.556 Gwh Incremento del consumo 2007: 2,9% 8,5% 22,0% 21,0% 10,0% 15,0% 10,5% 18,0% 8,5% 22,0% 15,0% 8,5% 4,0% 13,0% 24,0% Nuclear Hidráulica Carbón Fuel-gas Eólica Régimen Especial Ciclo Combinado Si observamos el gráfico que se muestra podemos comprobar que España tiene un buen mix energético al cual no debemos atentar y por ello en una proyección del año 2030 las necesidades de producción nuclear deben aumentar en 10.000 Mwe instalados lo que es igual a la construcción entre 4 y 5 centrales de 1.500 Mwe cada una. 3.-
Es cierto que la mejor fuente de energía es aquella que no se consume, por ello hemos de tender al ahorro energético y así lo estamos haciendo en los países que ha penetrado esta cultura, alumbrado público, domestico, procesos industriales más eficientes, etc. Pero no obstante debemos tener presente que la energía eléctrica cada vez llega a más población mundial, como debe ser, ya que es una necesidad social imprescindible. Por otro lado el desarrollo industrial nos lleva también a unos mayores consumos que debemos controlar. A titulo de ejemplo tenemos el caso de China que además de ser un gran consumidor de petróleo con consumos vertiginosamente ascendentes tiene un programa de construcción de nuevas centrales de carbón de aproximadamente 60.000 Mwe y un programa nuclear que llegará a los 20.000 Mwe instalados. El panorama nuclear internacional es de 439 centrales nucleares en el mundo funcionando, y se están construyendo 34. Actualmente la reacción de Estados Unidos y Reino Unido frente a la situación energética ha sido la petición de licencia y construcción de 50.000 Mwe y 15.000 Mwe respectivamente. España tiene capacidad tecnológica e industrial para hacer frente a un programa nuclear propio ya que actualmente está participando en casi todos los programas nucleares extranjeros, tanto en la construcción de equipos pesados, Ingenierías especializadas, fabricantes de equipos, 4.-
gestión operativa y medioambiental, formación de licencias de operadores, inspección en servicio, fabricación de combustible nuclear y empresas de construcción de obra civil. 3. Seguridad de las Centrales Nucleares. Las Centrales nucleares son seguras, en caso contrario no estarían funcionando. Para garantizar la seguridad, existe un organismo regulador en cada uno de los países donde se encuentran las centrales nucleares funcionando. En el caso de España es el Consejo de Seguridad Nuclear que informa a la Comisión de Industria y Energía del Congreso de los Diputados donde se encuentran representados todos los partidos políticos. Las centrales nucleares operan según la óptica de la cultura de seguridad de todos los trabajadores de las instalaciones en la que se prioriza la seguridad por encima de la producción eléctrica y así como la defensa en profundidad de la seguridad de la instalación. Esta defensa en profundidad aporta barreras físicas y organizativas que impiden en cualquier situación posibles daños al público. 5.-
Energía Nuclear Las Centrales Nucleares son seguras Si no, no estarían funcionando La inversión continua de 30M por central y año hace que cada vez sean más seguras Defensa en profundidad Operan bajo la óptica de: Cultura de Seguridad Defensa en profundidad Existe un organismo regulador: el Consejo de Seguridad Nuclear Fuente: Foro Nuclear Todos estos conceptos garantizan la operación segura de las centrales nucleares Las primeras barreras son el propio elemento combustible que está encapsulado en unos tubos de aleación de zirconio que resiste altas temperaturas aproximadamente 1.200 ºC. Si tenemos en cuenta que la temperatura de operación del núcleo es de 300ºC y que los accidentes no sobrepasan los 900 ºC existe un margen de seguridad suficiente para evitar la fusión de núcleo. La segunda barrera física es el circuito del primario donde se aloja el agua del refrigerante del núcleo, que es la responsable de generar el vapor para el accionamiento de la turbina y el giro del alternador eléctrico. Los 6.-
elementos de este circuito resisten altas presiones que aseguran la solidez del núcleo del reactor. Adicionalmente las centrales disponen de criterios de construcción sísmicos, sistemas de mitigación y refrigeración de emergencia y una organización preestablecida que puede hacer frente a cualquier situación de emergencia. Si a pesar de estas barreras anteriores, existiese la posibilidad de un vertido radiológico exterior, se establece un plan de emergencia exterior que se coordina entre las autoridades competentes con un simulacro anual en cada central. Estos conceptos anteriormente descritos garantizan la operación segura de las centrales nucleares. 4. La radioactividad. La radioactividad es un fenómeno natural que existe en nuestro entorno. La radioactividad total que recibimos los humanos proviene básicamente de la radiactividad natural (69 3% de la total recibida) que se debe fundamentalmente al Radón, Torio, la radiación externa terrestre, la radiación cósmica y la radiación interna terrestre. El resto de radiactividad que recibimos es artificial (30 7%) y ésta se distribuye entre las pruebas médicas (30 4%) y el efecto de las centrales nucleares, que es mínimo, de un 0 3% del total. 7.-
Los alimentos, los aparatos electrónicos de nuestro entorno, los exámenes médicos, la propia radiación natural de la tierra y el propio potasio de nuestro organismo, son los que nos dan la dosis básica anual a la que estamos sometidos por el hecho de vivir en nuestro mundo, cuyo valor medio es del orden de 2.400 µsv/año. Siendo la influencia de la operación de las centrales nucleares totalmente irrelevante para el público. Por ejemplo una radiografía de tórax genera una dosis a la persona que se somete a la prueba de 50 µsv y una central nuclear aporta del orden de 1,5 µsv al año a la persona que más dosis puede recibir del público. Por ello la persona que más dosis pueda recibir viviendo 25 años al lado de una central nuclear tendrá una dosis añadida de una radiografía de tórax en su organismo. 8.-
5. Valor estratégico del combustible nuclear, El problema principal que nos encontramos cuando hablamos de energía es la durabilidad de los recursos energéticos ó la intermitencia de las fuentes renovables. En este aspecto el combustible nuclear tiene un valor estratégico importante. En primer lugar la incidencia del uranio en el precio de un kilovatio de generación eléctrica es muy bajo del orden del 6% lo que supone que en el supuesto de aumentar su precio es poco sensible al precio del kilovatio hora producido. Valor estratégico del combustible nuclear Valor estratégico del combustible nuclear 9.-
Otras fuentes de energía son muy sensibles al precio del combustible como puede ser el carbón, el petróleo ó el gas cuyo impacto en el coste del kilovatio hora producido es muy alto. También se debe considerar que las centrales nucleares aportan un gran valor de mano de obra tanto para Operación y Mantenimiento, así como de inversión continua, y en el momento de su construcción, el mayor porcentaje de los beneficios quedan en el territorio donde están ubicadas. Ya que hablamos de combustible, debemos tener en cuenta la disponibilidad del mismo en el tiempo. Si pensamos en los reactores de diseño actual sin reprocesamiento de combustible, estaríamos en un límite del orden de 270 años. En el caso de considerar el reprocesamiento, que existe en otros países como Francia, Inglaterra, Japón, etc., estaríamos hablando de un horizonte superior a 300 años. Si consideramos las tecnologías de los reactores avanzados con ciclo cerrado de combustible, esto es la reutilización de los elementos combustibles irradiados que no se pueden utilizar en las centrales actuales, estaríamos hablando de varios miles de años, ya que el elemento combustible irradiado conserva todavía un 90% de su capacidad productiva. 10.-
Por lo anterior sería importante abrir la mente y las políticas energéticas hacia unas tecnologías que nos permitiesen hacer apuestas de largo recorrido. 6. Costes y Medio ambiente. La sostenibilidad se basa en el eje social, energético, así como los aspectos económicos y medioambientales que vamos a describir en este apartado. El coste de un millón de vatios hora de origen nuclear, incluyendo la gestión de los residuos es de 30, que es del mismo nivel que la hidráulica, algo más barata que la de origen térmico de carbón así como de gas y sensiblemente más barata que la eólica, y asimismo unas 15 veces más económica que la solar. Con respecto al medioambiente debemos indicar que las centrales nucleares no emiten ningún gas de efecto invernadero, y considerando todo el proceso de construcción, así como de extracción de combustible el número de Kg de CO2 por MWh generado es de 6, ó sea del mismo orden que el hidráulico, 4 ó el eólico 3; que son muy distintos de los valores donde se produce una combustión como el carbón 975, Fuel 900, Gas 425 11.-
e inclusive la generación solar 60 por el efecto de construcción de las propias placas solares. CO2 Centrales Nucleares Mundo España Catalunya Millones de Tn-C02 evitadas 2.500 60 17 Parque Automovilístico equivalente 100% europeo 75% español 31% español Con respecto a los residuos radiactivos de la propia actividad de las centrales nucleares debemos indicar que existen tres tipos de residuos, los de baja actividad que son del mismo tipo que los hospitalarios, los de media actividad, que son elementos del proceso de las centrales, filtros, resinas, etc., y todos ellos se almacenan en El Cabril a través de la empresa gestora de todos los residuos radiactivos ENRESA. 12.-
Los elementos combustibles irradiados se encuentran almacenados en cada una de las centrales en nuestro país y sus cantidades son industrialmente pequeñas. Los elementos combustibles irradiados correspondientes a 40 años de generación de electricidad, de una central de 1000 MWe. (que produce al año lo que consume el Barcelonés) caben en la mitad de una piscina olímpica. Número Tns/año 50. 000.000 3.500.000 350.000 2.000 160 RESIDUOS Total residuos incluyendo urbanos Industriales Tóxicos y Peligrosos Radioactivos Baja y Media Actividad Radioactivos alta actividad Así pues, los residuos producidos en el sector nuclear están gestionados de forma correcta y segura. 13.-
Residuos de Baja Actividad (El Cabril) Residuos de Media Actividad (El Cabril) Residuos de Alta Actividad (combustible gastado) Guardado en las piscinas de las Centrales Soluciones: ATI Solución de superfície individualizada, para elementos alta actividad ATC Solución de superfície centralizada, para elementos alta actividad AGP Solución enterrada, para elementos de alta actividad Transmutación para reducir los años de actividad Existe una solución operativa 14.-
7. Conclusiones. Dadas las diferentes tecnologías existentes para la producción de energía eléctrica y haciendo una previsión para las necesidades del año 2030 podríamos decir que un buen mix sería: 1/3 Renovables. 1/3 Hidrocarburos y carbón limpio 1/3 Nucleares. Es una utopía pensar en una generación autónoma basada únicamente en renovables. La propia necesidad y diseño de la red eléctrica necesita de motores síncronos de producción gestionables y esto solo lo pueden dar las hidráulicas y las centrales de producción gestionable como hidrocarburos, carbón limpio y nucleares. Si tenemos en cuenta la posible laminación del consumo por actuaciones responsables de minimización del consumo eléctrico, sería necesaria para el año 2030 disponer de 10.000 MWe de origen nuclear adicionales a los actuales en España, lo que representa la construcción de unas 6 nuevas centrales nucleares. 15.-
Con este mix podríamos frenar las emisiones de gases de efecto invernadero, disponer de un sistema eléctrico fiable con garantía de suministro, obtener una electricidad base de costes previsibles y un valor estratégico de combustibles para la generación eléctrica en un futuro. Por todo lo anterior se puede afirmar que la energía eléctrica de origen nuclear es sostenible basada en los aspectos económicos, aspectos medioambientales y aspectos sociales, siendo tanto durante la construcción como en la operación un motor económico donde se encuentran ubicadas. Las soluciones están en nuestra mano y debemos desarrollar dos caminos, uno el de la extensión de la vida útil de las centrales actuales a 20 años adicionales con un total de 60 años de operación, y por el otro lado empezar los pasos para la construcción de nuevas centrales nucleares para el objetivo del año 2030. 16.-