LA ENERGÍA NUCLEAR DESDE LA PERSPECTIVA
DEL I + D + i
Mesa de diálogo sobre la evolución de la
energía nuclear en España
Juan Antonio Rubio
Director General del CIEMAT
Abril 2005
0
0 Madrid 190406190406
INTRODUCCIÓN (1) - EL CIEMAT
•
Es el Centro español de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y
Tecnológicas.
•
lleva a cabo I + D + i en prácticamente todas las fuentes energéticas: carbón, solar (de
alta temperatura, directa, fotovoltaica y de media y baja temperatura), biomasa y
biocombustibles, eólica de baja potencia, ahorro energético por arquitectura
bioclimática, producción y utilización de hidrógeno (pilas de combustible), fusión
termonuclear, etc………………. y también en energía nuclear de fisión.
•
En fisión, el I + D del CIEMAT se dedica a:
- Proporcionar información para la explotación segura y eficiente de las CCNN españolas
colaborando con el CSN, ENRESA, ENUSA y las CCNN.
- Acumular el conocimiento científico-técnico necesario y llevar a cabo desarrollos en los
dominios de la física, química e ingeniería relacionadas con la energía nuclear.
•
EL CIEMAT también realiza I + D + i en Medioambiente, tanto radiológico como
convencional. Además, utiliza las tecnologías derivadas en aplicaciones con interés
social e investiga en dos programas de “Gran Ciencia”, relativos al origen del
Universo y de la materia y al origen de la vida.
El CIEMAT presta especial atención en integrar sus actividades de I + D en programas
internacionales (AEN/OCDE, OIEA, ISTC, etc.) y particularmente de la Unión Europea.
1
1 Madrid 190406190406
INTRODUCCIÓN (2) - PANORAMA ENERGÉTICO
•
El consumo se ha multiplicado por 100 desde la era industrial y crece a un ritmo promedio
del orden de 2,3% anual.
•
Las desigualdades entre países son alarmantes.
•
El consumo medio per capita es de 0.2 GJ/persona/día ~ 2,3 kW/persona, 16 veces más
que la energía consumida en la alimentación (3.000 Kcal/día). Aproximadamente 5 veces
más en los países desarrollados (32 kg de carbón/persona/día).
•
La potencia total necesaria es de 10 TW, aproximadamente 1,6 veces menos que la
geodésica y 3 veces más que la de las mareas.
•
El crecimiento esperado es muy considerable, especialmente en los países en vías de
desarrollo (suponen ~ 80 % de los habitantes del planeta).
•
Las fuentes energéticas masivas son, en la actualidad:
Los combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo), 80 % del consumo energético (23 %, 21
% y 36 %) respectivamente y la energía nuclear (7 %).
•
Ambas tienen rechazo social y las reservas conocidas son, en casi todos los casos,
limitadas (250, 60 y 50 años para el carbón, gas y petróleo) y 50-100 años para la nuclear
de fisión con el actual ciclo de uranio.
2
2 Madrid 190406190406
3
3 Madrid 190406190406
INTRODUCCIÓN (3) - La energía: un diablo necesario (1) –
Medio Ambiente
•
Además del problema de las reservas, el rechazo social a las actuales fuentes
masivas de energía es considerable:
La energía nuclear por los residuos radioactivos (existen en el mundo
300.000 T de combustible irradiado + 13000 T/año) y, quizás en menor medida,
por la seguridad.
Los combustibles fósiles por el calentamiento global del planeta .
• En este contexto de encrucijada energética:
El I + D en energía no sólo es conveniente, sino estrictamente necesario.
¡En todas las fuentes potenciales de energía…y en todos los países!
• Algunos parámetros indicativos, a modo de referencia:
La superficie cultivada del planeta es ~ 10.000.000 km2.
Se necesitarían 20.000.000 km2 para abastecer con biomasa los 10 TW.
Se necesitarían 10.000.000 km2 para abastecer el consumo con energía eólica
en lugares favorecidos.
2
Se necesitarían 1.000.000 km de paneles solares, fotovoltaicos o térmicos
para la misma potencia.
Se necesitarían 100000 (50000) km2 con centrales nucleares (térmicas).
4 Madrid 190406190406
4
INTRODUCCIÓN (4) - La energía: un diablo necesario (2)
Torres solares: CESA-I y CRS-SSPS
Solardetox y Solfin
Planta
desalinizadora
Horno solar
Sistemas disco/Stirling
Colectores parabólicos: DISS,
HTF, Eurotrough y DCS-SSPS
LECE
EN Hacia un diseño óptimo y construcción de una planta de energía modular, de 50
MWe, que incluya almacenamiento de energía y producción de hidrógeno.
5
5 Madrid 190406190406
INTRODUCCIÓN (5) - La energía: un diablo necesario (3)
CARBÓN: CIEMAT - El BIERZO
PLATAFORMA EXPERIMENTAL
LABORATORIO DE SUELOS
Una instalación de 5MW en colaboración con el IGME
6
6 Madrid 190406190406
LA ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN DESDE LA PERSPECTIVA
DEL I + D + i (1)
• La energía nuclear de fisión nació, en un periodo convulso, con el estigma de su
inmediata utilización bélica y apresurada extensión a usos civiles.
El fenómeno de la fisión nuclear ha sido uno de los el descubrimientos físico básico
con mas rápida utilización de la historia.
• En la actualidad la energía nuclear supone el 7% del consumo mundial de energía
primaria, el 35 % del consumo eléctrico de Europa y el 20 % del de España.
• Hay una gran heterogeneidad de las posiciones de los diferentes países respecto
de esta fuente energética, en particular en Europa
Pero … todos
Desde países con una gran fracción de la electricidad de
ellos están y se
origen nuclear y comprometidos a su desarrollo,…..
sienten afectados
… Hasta países que que no utilizan esta fuente energética y
por ella
que globalmente se oponen a ella.
El I + D + i, al menos en la reducción y control de su potencial impacto es necesario
y quizás, también, en las aplicaciones sociales a las que ha dado lugar…….
7
7 Madrid 190406190406
LA ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN DESDE LA
PERSPECTIVA DEL I + D + i (2)
Generación I
Generación II
Primeros prototipo
de reactores
Generación III
Reactores comerciales
de generación de
energía
Shipping port
Dresden, Fermi I
Magnox
Generación III+
LWR
avanzados
Diseños
evolutivos que
ofrecen mejoras
económicas a
corto plazo
LWR-PWR, BWR
CANDU
AGR
ABWR
Sistema 80+
ADS
ADS
Generación IV
Dedicated
Gestión
waste
especializada
Muy
demanageme
residuos
económico
nt
Estabilización
Pu
delinventory
inventario
de Pu
stabilization
Mayor
seguridad
Residuos
mínimos
Resistente a la
proliferación
ADS
2040
2050
8
8 Madrid 190406190406
LA ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN DESDE LA PERSPECTIVA
DEL I + D + i (3)
• En el futuro la energía nuclear de fisión puede ser una futura fuente
masiva si:
Se disminuyen drásticamente las causas de su rechazo social
el almacenamiento de grandes cantidades de residuos
radioactivos durante decenas de miles de años y
se incrementa la seguridad de acuerdo con la utilización
“masiva” o no, de la misma.
Se resuelve el problema de los recursos limitados de combustible.
Se controla el riego de proliferación.
• En consecuencia el I + D global en energía nuclear se concentra en:
encontrar una solución socialmente satisfactoria para los residuos,
disminuyéndolos drásticamente,
incrementar sensiblemente la seguridad (leyes físicas en lugar de
probabilísticas),
desarrollar una generación nueva de centrales rápidas, con un
sistema de reproceso no proliferante.
9
9 Madrid 190406190406
Grandes líneas de la I+D internacional:
Gestión de Residuos
ATC, Transmutación y AGP
AGP
Proyectos Europeos: NF-PRO, FUNMIG, ESDRED, …
+ Grupos de trabajo de la AEN/OCDE y la OIEA
Solución final para los residuos de alta actividad, consolidando las
tecnologías específicas para la implementación en cada tipo de formación
geológica.
Separación y Transmutación
:
Proyectos Europeos: EUROTRANS, EUROPART, Red Impact, …
+ Grupos de la AEN/OCDE y la OIEA
Minimizar el volumen y riesgo potencial a largo plazo de los residuos a
almacenar definitivamente (reducirlos por factores 50 y 100 respectiv.).
Demostrar la viabilidad científica y tecnológica de estas técnicas
avanzadas y preparar la demostración a escala industrial.
ATC:
El ATC ofrece una solución eficaz y segura utilizada en muchos países,
que ofrece el margen de tiempo necesario (unos 100 años) para la
optimización y puesta en operación de las soluciones definitivas.
10
10Madrid 190406190406
Grandes líneas de la I+D internacional:
Seguridad Nuclear
Accidentes severo:
Modelización.
Métodos para reducir sus incertidumbres y
minimización de consecuencias.
Combustibles de alto quemado:
Modelización de su comportamiento.
Bases científicas para garantizar su seguridad.
Extensión de Vida
Instalación ARTIST
(PSI)
Comportamiento de materiales.
Aspectos de seguridad del ATC y el AGP:
Comportamiento del combustible en condiciones
de AGP y ATC.
Seguridad de futuras instalaciones nucleares:
Seguridad pasiva
Seguridad de reactores de GEN IV.
11Madrid 190406190406
Instalación PECA
(CIEMAT)
11
Grandes líneas de la I+D internacional:
Energía Nuclear sostenible
Distintas Generaciones de Reactores III, III+, IV
Sostenibilidad
Aprovechamiento de recursos: Utilización del U238 (x100 las reservas) o Th.
Minimización de impacto al medio ambiente:
Reducción y Transmutación de Residuos.
Seguridad: Seguridad pasiva intrínseca, minimización del accidente máximo.
Economía: Modularización y minimización de tiempo de construcción.
Tecnología Nuclear del Futuro: Gen IV
Reactores rápidos en ciclo cerrado.
Reactores capaces de producir Hidrógeno, calor industrial y potabilizar agua
Reactores adaptados para países con necesidades modestas, dispersión
espacial, con pocas capacidades tecnológicas, ... (países en desarrollo).
Tecnologías de los próximos reactores en Asia, USA, Europa, y
Sudáfrica podrían ser la base, junto con su competitividad económica,
de un renacimiento nuclear en distintas regiones del mundo.
12
12Madrid 190406190406
Grandes líneas de la I+D en el CIEMAT
Seguridad:
• Estudios de materiales para asegurar el funcionamiento de las
CCNN españolas.
• Modelización de accidentes severos y del comportamiento de
combustibles con alto grado de quemado
Residuos radiactivos:
• Apoyar a ENRESA en todas las tareas del almacenamiento de Baja
y Media actividad de El Cabril
• Modelización del AGP
• Comportamiento del combustible en el AGP y en el ATC
• Transmutación y Separación para la minimización de residuos
• Proyecto de Laboratorio de Transmutación: instalación de baja
potencia, con envergadura científico-tecnológica y proyección
internacional, particularmente europea, para ser instalada al lado
del ATC y comprobar las tecnologías de eliminación de los residuos.
13
13Madrid 190406190406
Nuclear de Fusión
TJ
-II
High Resolution Scattering Thomson
Heavy Ion Beam Prove
Neutral Beam Line
(US loan)
Neutral Beam Line
(US loan)
Vista esquemática de ITER
Vista del estelerator TJ-II
14
14Madrid 190406190406
Conclusiones
Son pocas las fuentes potencialmente masivas de energía. El CIEMAT
está realizando I + D + i en todas ellas, además de otras.
En nuclear e independientemente de la opción que se decida para su
futuro es imprescindible apoyar y desarrollar el I+D, con objeto de:
• Mejorar la gestión de los residuos radiactivos de alta actividad
• Mantener y mejorar la seguridad y eficiencia de las CCNN actuales
• Mantener el conocimiento necesario para los responsables y
operarios de las actuales instalaciones nucleares hasta el fin de
sus licencias
• Conocer la ciencia y la tecnología de una industria y forma de
energía ampliamente distribuida en los países desarrollados y en
expansión en países en desarrollo
• Conocer los desarrollos tecnológicos que puedan convertir la
energía nuclear en una fuente de energía más sostenible y
socialmente aceptable
15
15Madrid 190406190406
Descargar

Ponencia Sr. Rubio