Energía Eléctrica con Energía Nuclear en Chile ¿Es posible? Hernan Tinoco   Forsmarks Kraftgrupp AB
QUÉ IMPLICA LA PREGUNTA. Voluntad política : garantías dado plazos de construcción (4 – 6 años), monto de la inversión e infraestructura material e intelectual. Forma de propiedad : ¿privada, estatal o mixta? La inversión :    4,5 billones de dólares (1600 MW,  US  $  2800/kW ) no muy distante de proyectos eólicos ( US  $  2200/kW ). Se paga en 15 – 20 años. Rendimiento anual : 85 – 90 % (menos de 20 % para energía eólica). Vida útil : más de 60 años (¿20 años para energía eólica?). Desarrollo de infraestructura material e intelectual :  elección de lugar,  definición de disposiciones antisísmicas, depósito de desechos,  preparación de personal especializado desde nivel técnico  (soldador, etc.)   hasta especialistas a nivel de postgrado. Institutos de Investigación Aplicada  (apoyados por la industria) Efecto de “spinn-off”  o derivaje en ciencia y tecnología.
INSTITUTOS DE INVESTIGACIÓN APLICADA - SUECIA En SP - Technical Research Institute of Sweden :  http://www.sp.se/eng/ Departamentos Técnicos:  Building Technology and Mechanics   Certification  Chemistry and Materials Technology   Electronics  Energy Technology   Fire Technology   Measurement Technology Weights and Measures CBI – Swedish Cement and Concrete Research Institute. Glafo – the Glass Research Institute. SIK – Swedish Institute for Food and Biotechnology. SITAC – Swedish Institute for Technical Approval in Construction. SMP – Svensk Maskinprovning.   YTK – Institute for Surface Chemistry.
Forsmark tiene tres unidades. En conjunto,  generan cerca de 25 terawatt-horas de electricidad por año  - un terawatt-hora es un billón de kilowatt-horas (kWh). Esto es cerca de un  sexto de la producción de electricidad de Suecia  y corresponde al total anual de consumo de electricidad de  tres ciudades del tamaño de Estocolmo . Recalculado en casas, la electricidad generada en Forsmark es suficiente para alimentar  un millón de casas electricamente calefacciondas durante un año completo . EL MODELO SUECO: DATOS DE  FORSMARK
PROPIETARIOS Forsmarks Kraftgrupp Skellefteå  Kraft 1,9% (7,7%) E-ON Kärnkraft Sverige AB 1,4% (5,3%) 66,0% 25,5% g:alst/org/ägare. 09-06-05 Vattenfall 8,5% Mellansvensk Kraftgrupp E-ON Kärnkraft Sverige AB Fortum Generation 22,2% (87%)
President Jan Edberg Common Facilities Pål Peterson Engineering Lars Berglund Forsmark unit 1 Per-Göran Nilsson Forsmark unit 2 Per-Göran Nilsson Forsmark unit 3 Claes-Göran Runermark Forsmark School Per Lannerhed Maintenance Jan Lundvall ORGANIZACIÓN Human resources Christina Sandström vice President Göran Persson Finance - Kenneth Block Communication and  Public Affairs - Claes-Inge Andersson Safety and Environment - Ingvar Berglund Company and Business development - Björn Johansson
FORSMARK – RENDIMIENTO ANUAL 85,2 % 2007 Rendimiento Anual =  {Energía producida en un año en [kWh] } {(Potencia Instalada)  24  365  en [kWh] } Sources: Forsmark monthly reports, WANO Perf. Indicators Availability  % Year Energy availability Mean value BWR international Arkansas 1 Atucha 1 Angra 1 Fossenheim 1 38 % 74 % 64 % 66 %
PRINCIPIOS DE SEGURIDAD Filosofía de seguridad:  ”ambos cinturón y suspensores ” Prevenir daños mediante  control de calidad , mantenimiento  preventivo ,  educación ,  entrenamiento , un  medioambiente  de trabajo  libre de stress Prevenir daños que causen una avería : - Muchos sistemas de seguridad basados en  diferentes tecnologías , con  redundancias . En  compartimientos separados  (incendios, inundaciones) - Diseño  estable , “ perdonante ” Mitigar las consecuencias de una avería mediante  duchado del núcleo  y  contención con filtros .
REACTORES DE AGUA EN EBULLICIÓN Operación normal:  7 MPa, 286   C Potencia: F1/F2:  2928 MW t   1053 MW e F3:  3300 MW t 1187 MW e Producción total anual:    25 TWh Disponibilidad anual: >  87 % Cambios de diferentes partes del reactor: -  Separadores de vapor -  Malla de núcleo -  Esparcidores del agua de alimentación - Tanque moderador
MANTENCIÓN AVANZADA Grietas:  de fabricación, térmicas, “Intergranular Stress Corrosion Cracking” (IGSCC), mecánicas (presión, vibraciones, etc.) Corrosión  (radiólisis genera oxígeno y peróxido de hidrógeno) Erosión  (gotas, por ejemplo en condensador y turbinas) Golpe de ariete  (“Waterhammer”) Soldaduras  (experto en soldaduras directamnte bajo la gerencia) Estudio de grietas:  origen, propagación, crecimiento, inspección con métodos no destructivos (Non Destructive Testing, NDT) como rayos equis y ultrasonido   Cambio constante de partes dañadas y/o reparación  (control por las autoridades si el cambio no es 1:1, motivación de la reparación) Mejoramiento de diseño  (ej: vibraciones en líneas de vapor por posición no simétrica de toberas del vapor en F3) Renovación constante de la   Especificación de las Cargas Mecánicas de Diseño   (nuevos métodos de cálculo, nuevas condiciones de operación del reactor, etc.).   Complejos modelos FEM del reactor, partes internas y contención:  cálculo de tensiones con cargas dinámicas  Necesidad de computadores de gran capacidad Termohidráulica:  da las condiciones de borde y/o iniciales
NUMERO DE EMPLEADOS EN EL 2005 FKA 800 Consultores ”full-time” incluído Synerco approx.  200 Total aprox. 1000 Edad media Distribución de edades 49 nuevos empleados 2002, 42 personas 2003, 40 personas 2004, aprox. 60 personas 2005
PERSONAL Empleados de planta: 800 (2007) Consultores ”full time” inclusive Synerco (outsourcing de servicios generales) :  ahora más de  200 (2007) Educación de acuerdo a diagrama En el Departamento Técnico:  ingenieros civiles y postgraduados (doctores y licenciados) Número of personas
COMBUSTIBLE  Uranio natural:  U 3 O 8 , 0,7 % de U 235  y el resto U 238 . Uranio para combustible:  UO 2  contiene  3 % de U 235     enriquecido (   1kg por 5 kg de natural), en pelets por proceso de tostación desde polvo blanco y varillas (   3,6 m) mediante tubos de zircaloy (aleación de zirconio con estaño). BWR:  400 – 700 elementos con hasta 45 000 varillas combustibles. Por año se cambia    20 % (20 – 30 t). PWR:  160 elementos con hasta 42 000 varillas  combustibles. Por año se cambia    25 % (   20 t). El costo de combustible en Forsmark fue el  15 %  (2, 8 centavos de corona por kWh) del costo total de produción durante el año 2006 (18 centavos de corona por kWh). 0,7 % - Varios 2,9 % - Productos de fisión 0,6 % - Plutonio  0,8 % 3 % Uranio 235 95 % 97 % Uranio 238 Usado Nuevo
REMPLAZO DE UN REACTOR EN FORSMARK Energía Eólica Una turbina eólica da en promedio su capacidad total durante 1,750 horas cada año. Por lo menos se necesitarían unas  (2x3) mil turbinas eólicas de 2,5 MW cada una. Biomasa (astillas de madera) 16,5 millones de m 3 . Esto corresponde más o menos al  15 % del total de la producción maderera de Suecia. Por potencia instalada:     2 ½ Centrales de Pangue.  Por produción anual:    4 Centrales de Pangue Hidroeléctrica Gas natural o petroleo    Gas natural:  2,1 billones de m 3 . Esto es más del doble de lo que importa Suecia hoy.     Petroleo:  2,1 millones de m 3 . Esto es un tercio del consumo de todos los vehículos motorizados de Suecia. Tres millones de toneladas. Corresponde a la importación anual total de Suecia (carbón). Combustibles Fósiles
IMPACTO SOBRE EL MEDIO AMBIENTE  Emisión radioactiva a la atmósfera y al agua:  corresponde al 1 por mil de la radiación natural de fondo. Descarga de agua de refrigeración al Báltico:  impacto local sobre algunos kilómetros cuadrados de mar en el entorno del punto de descarga. La descarga aumenta la vegetación y la población de peces. Ciertas especies crecen más rápido en el agua de mayor temperatura y otras no se acomodan y disminuyen en su número. Se han observado pequeñas perturbaciones en la reproducción de algunas especies y un aumento de la incidencia de parásitos en los peces. Uso de sustancias químicas como solventes, lubricantes, refrigerantes de sistemas de enfriamiento durante el funcionamiento de la planta:  lleva a emisiones “tradicionales” de la atmósfera y agua cuyo impacto depende de la sustancia química involucrada. Hay una campaña para asegurar un mejoramiento constante del tratamiento de estos contaminantes. Uso de combustibles fósiles  (transporte, calefacción, etc.): resulta en emisiones a la atmósfera principalmente como CO 2  y NO x . Límite de Autoridad = 0,1 mSv  0,1
LOS DESECHOS NUCLEARES  Desechos de los 12 reactores operados en Suecia (10 hasta 40 años) corresponden en volumen a un tercio del volumen del estadio techado de Estocolmo, Globen (El Globo).
ONKALO (Caverna) en Finlandia desde 2004 donde se considera el problema resuelto. Según el método sueco KBS-3 (Ver detalles en la página de SKB:  http://www.skb.se/default____22217.aspx  ). LOS DESECHOS NUCLEARES
CONCLUSIONES  El Modelo Sueco podría aplicarse a las condiciones de Chile. Tiempo para implementar infraestructura: mínimo 5 años. Chile puede recibir ayuda de: Argentina, México, España, Brasil. Proyectos con concesión encarecen costos de electricidad.  Se recomienda la participación estatal ya que da estabilidad. Chile podría autoabastecerse en combustible de Uranio. Se recomiendan Reactores de Agua Liviana por experiencia acumulada. Implementar Institutos de Investigación Aplicada aún sin Energía Nuclear.
¡GRACIAS POR SU GENTIL ATENCIÓN!

EnergíA Nuclear En Chile

  • 1.
    Energía Eléctrica conEnergía Nuclear en Chile ¿Es posible? Hernan Tinoco Forsmarks Kraftgrupp AB
  • 2.
    QUÉ IMPLICA LAPREGUNTA. Voluntad política : garantías dado plazos de construcción (4 – 6 años), monto de la inversión e infraestructura material e intelectual. Forma de propiedad : ¿privada, estatal o mixta? La inversión :  4,5 billones de dólares (1600 MW, US $ 2800/kW ) no muy distante de proyectos eólicos ( US $ 2200/kW ). Se paga en 15 – 20 años. Rendimiento anual : 85 – 90 % (menos de 20 % para energía eólica). Vida útil : más de 60 años (¿20 años para energía eólica?). Desarrollo de infraestructura material e intelectual : elección de lugar, definición de disposiciones antisísmicas, depósito de desechos, preparación de personal especializado desde nivel técnico (soldador, etc.) hasta especialistas a nivel de postgrado. Institutos de Investigación Aplicada (apoyados por la industria) Efecto de “spinn-off” o derivaje en ciencia y tecnología.
  • 3.
    INSTITUTOS DE INVESTIGACIÓNAPLICADA - SUECIA En SP - Technical Research Institute of Sweden : http://www.sp.se/eng/ Departamentos Técnicos: Building Technology and Mechanics Certification Chemistry and Materials Technology Electronics Energy Technology Fire Technology Measurement Technology Weights and Measures CBI – Swedish Cement and Concrete Research Institute. Glafo – the Glass Research Institute. SIK – Swedish Institute for Food and Biotechnology. SITAC – Swedish Institute for Technical Approval in Construction. SMP – Svensk Maskinprovning. YTK – Institute for Surface Chemistry.
  • 4.
    Forsmark tiene tresunidades. En conjunto, generan cerca de 25 terawatt-horas de electricidad por año - un terawatt-hora es un billón de kilowatt-horas (kWh). Esto es cerca de un sexto de la producción de electricidad de Suecia y corresponde al total anual de consumo de electricidad de tres ciudades del tamaño de Estocolmo . Recalculado en casas, la electricidad generada en Forsmark es suficiente para alimentar un millón de casas electricamente calefacciondas durante un año completo . EL MODELO SUECO: DATOS DE FORSMARK
  • 5.
    PROPIETARIOS Forsmarks KraftgruppSkellefteå Kraft 1,9% (7,7%) E-ON Kärnkraft Sverige AB 1,4% (5,3%) 66,0% 25,5% g:alst/org/ägare. 09-06-05 Vattenfall 8,5% Mellansvensk Kraftgrupp E-ON Kärnkraft Sverige AB Fortum Generation 22,2% (87%)
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    President Jan EdbergCommon Facilities Pål Peterson Engineering Lars Berglund Forsmark unit 1 Per-Göran Nilsson Forsmark unit 2 Per-Göran Nilsson Forsmark unit 3 Claes-Göran Runermark Forsmark School Per Lannerhed Maintenance Jan Lundvall ORGANIZACIÓN Human resources Christina Sandström vice President Göran Persson Finance - Kenneth Block Communication and Public Affairs - Claes-Inge Andersson Safety and Environment - Ingvar Berglund Company and Business development - Björn Johansson
  • 7.
    FORSMARK – RENDIMIENTOANUAL 85,2 % 2007 Rendimiento Anual = {Energía producida en un año en [kWh] } {(Potencia Instalada)  24  365 en [kWh] } Sources: Forsmark monthly reports, WANO Perf. Indicators Availability % Year Energy availability Mean value BWR international Arkansas 1 Atucha 1 Angra 1 Fossenheim 1 38 % 74 % 64 % 66 %
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    PRINCIPIOS DE SEGURIDADFilosofía de seguridad: ”ambos cinturón y suspensores ” Prevenir daños mediante control de calidad , mantenimiento preventivo , educación , entrenamiento , un medioambiente de trabajo libre de stress Prevenir daños que causen una avería : - Muchos sistemas de seguridad basados en diferentes tecnologías , con redundancias . En compartimientos separados (incendios, inundaciones) - Diseño estable , “ perdonante ” Mitigar las consecuencias de una avería mediante duchado del núcleo y contención con filtros .
  • 9.
    REACTORES DE AGUAEN EBULLICIÓN Operación normal: 7 MPa, 286  C Potencia: F1/F2: 2928 MW t 1053 MW e F3: 3300 MW t 1187 MW e Producción total anual:  25 TWh Disponibilidad anual: > 87 % Cambios de diferentes partes del reactor: - Separadores de vapor - Malla de núcleo - Esparcidores del agua de alimentación - Tanque moderador
  • 10.
    MANTENCIÓN AVANZADA Grietas: de fabricación, térmicas, “Intergranular Stress Corrosion Cracking” (IGSCC), mecánicas (presión, vibraciones, etc.) Corrosión (radiólisis genera oxígeno y peróxido de hidrógeno) Erosión (gotas, por ejemplo en condensador y turbinas) Golpe de ariete (“Waterhammer”) Soldaduras (experto en soldaduras directamnte bajo la gerencia) Estudio de grietas: origen, propagación, crecimiento, inspección con métodos no destructivos (Non Destructive Testing, NDT) como rayos equis y ultrasonido Cambio constante de partes dañadas y/o reparación (control por las autoridades si el cambio no es 1:1, motivación de la reparación) Mejoramiento de diseño (ej: vibraciones en líneas de vapor por posición no simétrica de toberas del vapor en F3) Renovación constante de la Especificación de las Cargas Mecánicas de Diseño (nuevos métodos de cálculo, nuevas condiciones de operación del reactor, etc.). Complejos modelos FEM del reactor, partes internas y contención: cálculo de tensiones con cargas dinámicas Necesidad de computadores de gran capacidad Termohidráulica: da las condiciones de borde y/o iniciales
  • 11.
    NUMERO DE EMPLEADOSEN EL 2005 FKA 800 Consultores ”full-time” incluído Synerco approx. 200 Total aprox. 1000 Edad media Distribución de edades 49 nuevos empleados 2002, 42 personas 2003, 40 personas 2004, aprox. 60 personas 2005
  • 12.
    PERSONAL Empleados deplanta: 800 (2007) Consultores ”full time” inclusive Synerco (outsourcing de servicios generales) : ahora más de 200 (2007) Educación de acuerdo a diagrama En el Departamento Técnico: ingenieros civiles y postgraduados (doctores y licenciados) Número of personas
  • 13.
    COMBUSTIBLE Uranionatural: U 3 O 8 , 0,7 % de U 235 y el resto U 238 . Uranio para combustible: UO 2 contiene 3 % de U 235  enriquecido (  1kg por 5 kg de natural), en pelets por proceso de tostación desde polvo blanco y varillas (  3,6 m) mediante tubos de zircaloy (aleación de zirconio con estaño). BWR: 400 – 700 elementos con hasta 45 000 varillas combustibles. Por año se cambia  20 % (20 – 30 t). PWR: 160 elementos con hasta 42 000 varillas combustibles. Por año se cambia  25 % (  20 t). El costo de combustible en Forsmark fue el 15 % (2, 8 centavos de corona por kWh) del costo total de produción durante el año 2006 (18 centavos de corona por kWh). 0,7 % - Varios 2,9 % - Productos de fisión 0,6 % - Plutonio 0,8 % 3 % Uranio 235 95 % 97 % Uranio 238 Usado Nuevo
  • 14.
    REMPLAZO DE UNREACTOR EN FORSMARK Energía Eólica Una turbina eólica da en promedio su capacidad total durante 1,750 horas cada año. Por lo menos se necesitarían unas (2x3) mil turbinas eólicas de 2,5 MW cada una. Biomasa (astillas de madera) 16,5 millones de m 3 . Esto corresponde más o menos al 15 % del total de la producción maderera de Suecia. Por potencia instalada:  2 ½ Centrales de Pangue. Por produción anual:  4 Centrales de Pangue Hidroeléctrica Gas natural o petroleo  Gas natural: 2,1 billones de m 3 . Esto es más del doble de lo que importa Suecia hoy.  Petroleo: 2,1 millones de m 3 . Esto es un tercio del consumo de todos los vehículos motorizados de Suecia. Tres millones de toneladas. Corresponde a la importación anual total de Suecia (carbón). Combustibles Fósiles
  • 15.
    IMPACTO SOBRE ELMEDIO AMBIENTE Emisión radioactiva a la atmósfera y al agua: corresponde al 1 por mil de la radiación natural de fondo. Descarga de agua de refrigeración al Báltico: impacto local sobre algunos kilómetros cuadrados de mar en el entorno del punto de descarga. La descarga aumenta la vegetación y la población de peces. Ciertas especies crecen más rápido en el agua de mayor temperatura y otras no se acomodan y disminuyen en su número. Se han observado pequeñas perturbaciones en la reproducción de algunas especies y un aumento de la incidencia de parásitos en los peces. Uso de sustancias químicas como solventes, lubricantes, refrigerantes de sistemas de enfriamiento durante el funcionamiento de la planta: lleva a emisiones “tradicionales” de la atmósfera y agua cuyo impacto depende de la sustancia química involucrada. Hay una campaña para asegurar un mejoramiento constante del tratamiento de estos contaminantes. Uso de combustibles fósiles (transporte, calefacción, etc.): resulta en emisiones a la atmósfera principalmente como CO 2 y NO x . Límite de Autoridad = 0,1 mSv 0,1
  • 16.
    LOS DESECHOS NUCLEARES Desechos de los 12 reactores operados en Suecia (10 hasta 40 años) corresponden en volumen a un tercio del volumen del estadio techado de Estocolmo, Globen (El Globo).
  • 17.
    ONKALO (Caverna) enFinlandia desde 2004 donde se considera el problema resuelto. Según el método sueco KBS-3 (Ver detalles en la página de SKB: http://www.skb.se/default____22217.aspx ). LOS DESECHOS NUCLEARES
  • 18.
    CONCLUSIONES ElModelo Sueco podría aplicarse a las condiciones de Chile. Tiempo para implementar infraestructura: mínimo 5 años. Chile puede recibir ayuda de: Argentina, México, España, Brasil. Proyectos con concesión encarecen costos de electricidad. Se recomienda la participación estatal ya que da estabilidad. Chile podría autoabastecerse en combustible de Uranio. Se recomiendan Reactores de Agua Liviana por experiencia acumulada. Implementar Institutos de Investigación Aplicada aún sin Energía Nuclear.
  • 19.
    ¡GRACIAS POR SUGENTIL ATENCIÓN!