centrales elÉctricas centrales...

20
CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleares Características Proveen aproximadamente el 10% de la electricidad en el mundo. Se basan en la energía liberada en la fisión del uranio Se bombardea el núcleo del isótopo U235 con un neutrón, al fisionarse, se libera energía y se generan varios productos radiactivos y dos o tres veces más neutrones que los absorbidos (reacción en cadena). Una de las reacciones es: U235 + n -> Ba144 + Kr89 + 3n + 177MeV La mayor parte de la energía de la reacción (80%) es energía cinética de los productos de la fisión que se manifiesta como calor sensible. Otra parte se libera en rayos alfa, beta y gama, en los neutrones y en la radioactividad de los productos de la fisión. Parte de los neutrones son absorbidos por el U238 (más abundante, fértil) U238 + n -> U239+γ -> Np239 + β -> Pu239 + β El Pu239 es físil (puede mantener una reacción en cadena), puede extraerse del combustible usado y reutilizarse en el reactor. El reprocesamiento tiene asociado el riesgo de proliferación nuclear. DIEC-UNS - 1er cuat. 2019 FAE - Clase 5 1

Upload: others

Post on 22-Apr-2020

22 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

CENTRALES ELÉCTRICAS

Centrales nucleares

Características

Proveen aproximadamente el 10% de la electricidad en el mundo.

Se basan en la energía liberada en la fisión del uranio

Se bombardea el núcleo del isótopo U235 con un neutrón, al fisionarse, se libera energía y se generan varios productos radiactivos y dos o tres veces más neutrones que los absorbidos (reacción en cadena).

Una de las reacciones es: U235 + n -> Ba144 + Kr89 + 3n + 177MeV

La mayor parte de la energía de la reacción (80%) es energía cinética de los productos de la fisión que se manifiesta como calor sensible.

Otra parte se libera en rayos alfa, beta y gama, en los neutrones y en la radioactividad de los productos de la fisión.

Parte de los neutrones son absorbidos por el U238 (más abundante, fértil)U238 + n -> U239+γ -> Np239 + β -> Pu239 + β

El Pu239 es físil (puede mantener una reacción en cadena), puede extraerse del combustible usado y reutilizarse en el reactor.

El reprocesamiento tiene asociado el riesgo de proliferación nuclear.

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

5

1

Page 2: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

CENTRALES NUCLEARES

Reactores

Es donde se produce la reacción en cadena

El calor generado luego de la fisión se transfiere a un fluido que puede ser directamente vapor, agua caliente, gas o metal líquido que se usa para generar vapor.

El vapor producido pasa por la turbina para generar electricidad.

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

2

Page 3: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

CENTRALES NUCLEARES

Componentes principales del reactor

Barras de combustible

Contienen los isótopos para la fisión (U235 o Pu239) como uranio metálico, dióxido de uranio o MOX (uranio y plutonio), en forma de pellets cerámicos.

Tubos (1cm diámetro, hasta 4m de largo) de zircaloy o acero inoxidable.

Se renuevan cada 2 o 3 años.

Moderador

Se usa para disminuir la energía de los neutrones que se producen en la fisión, incrementando la probabilidad que sean absorbidos por otro núcleo.

Típicos: agua, agua pesada (D2O), grafito y berilio.

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

3

Page 4: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

CENTRALES NUCLEARES

Componentes principales del reactor (cont.)

Barras de control

Contienen elementos con núcleos con alta probabilidad de absorber neutrones térmicos y controlar la reacción en cadena.

Determinan la potencia generada por el reactor.

Típicos: boro y cadmio.

Refrigerante

Remueve el calor del reactor (fisión y decaimiento) y lo trasladan a un ciclo térmico para generación eléctrica.

También determinan la potencia de salida.

Puede ser agua hirviendo, agua presurizada, metales disueltos (sodio líquido) o gas (He, CO2).

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

4

Page 5: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES

Emisiones

No emiten gases ni material particulado a la atmósfera.

Podrían emitir gases si se consumen recursos fósiles en el proceso de enriquecimiento del uranio y su transporte.

Consumen agua para refrigeración y producción de vapor, y emiten grandes cantidades de calor (agua caliente producto de refrigeración).

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

5

Page 6: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES

Radioactividad

Está dada por el decaimiento espontáneo de ciertos núcleos junto con la emisión de radiación con alta energía.

Luego de la emisión (emana del núcleo) se crea un isótopo más estable

La emisión es en forma de radiación ionizante (crean iones a medida que es absorbida por la materia) de tres tipos: α y β (partículas de alta energía) y γ (electromagnética).

Las partículas α (neutrones) son relativamente pesadas y penetran poco en la materia (del orden del mm). Una hoja de papel podría detenerla.

Las partículas β (positvas o negativas) son livianas y penetran profundo en la materia (del orden del cm). Se requiere una placa metálica (plomo).

La radiación γ (muy baja long. de onda) penetra muy profundo (del orden de los m) y se necesita un recubrimiento muy pesado.

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

6

Page 7: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES

Radioactividad (cont.)

Constante de semidesintegración

Se caracteriza por el tiempo en que el número de núcleos disminuye a la mitad.

Importante para disposición final de desechos.

Nivel de radioactividad

Se mide por la cantidad de desintegraciones por segundo.

Unidades: Bq (becquerel): 1 desint./seg, Ci (curie): 3.7 x 1010 Bq

Exposición

La dosis de radiación absorbida se mide en Gy (gray) que equivale a 1 J de energía absorbida por kg de materia penetrada.

El efecto sobre los humanos se mide en Sievert (J/kg), tiene en cuenta la calidad de la radiación absorbida. Otra unidad es el Rem: 0.01 Sv.

Una persona normal recibe en promedio 2.2 mSv/año.

Las personas fallecidas en Chernobil recibieron 5 Sv en pocos días.

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

7

Page 8: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES

Radioactividad (cont.)

Efectos biológicos

Somáticos

Severos: cuando el cuerpo se somete a dosis altas

Vómitos, hemorragias, incremento en la susceptibilidad a infecciones, quemaduras, pérdida de cabello, cambios en la sangre, muerte.

Crónicos: cuando se somete a niveles bajos por mucho tiempo

Se manifiestan con los años. Cataratas y varios tipos de cáncer .

Genéticos

Producen mutaciones en el material genético de la persona.

Los efectos no se manifiestan en la persona expuesta sino en las generaciones siguientes.

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

8

Page 9: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES

Radioactividad (cont.)

Estándares de protección

Difícil establecerlos. La evidencia directa se obtiene luego de exposiciones a altos niveles de radiación (Hiroshima y Nagasaki, Chernobil, etc.)

Para niveles bajos se obtiene de experiencias sobre animales (estadísticamente sobre cohortes grandes y varias generaciones).

Para los estándares se toma en cuenta que aún la dosis más pequeña puede producir efectos somáticos o genéticos.

En Argentina, la Autoridad Regulatoria Nuclear (ARN) establece las restricciones de dosis provenientes de centrales nucleares

Para los trabajadores (Norma AR 3.1.1)

Para la población (Norma AR 3.1.2)

La dosis efectiva anual en el grupo crítico debida a la liberación de efluentes radiactivos no exceda de 0,3 mSv.

La dosis efectiva colectiva no exceda 15 mSv hombre por MW año de energía eléctrica generada.

http://www.arn.gov.ar

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

9

Page 10: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES

Ciclo del combustible

La radioactividad está presente en todo el ciclo del combustible

Extracción en la mina

Extracción del uranio

Enriquecimiento

Preparación del combustible

Cargado del combustible

Operación del reactor

Accidentes

Desarmado

Disposición final del combustible.

U3O8

Gas

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

10

Page 11: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES

Almacenamiento del combustible usado

El combustible se renueva cada 18 o 24 meses.

Almacenamiento temporario

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

11

Page 12: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

CENTRALES ELÉCTRICAS

Centrales hidroeléctricas

Características

Aportan el 16% de la energía eléctrica del mundo.

Se basan en aprovechar la diferencia de potencial del agua por medio de turbinas. La diferencia de potencial se logra a partir de la construcción de represas para embalsar el agua de ríos caudalosos.

Eficiencias superiores al 80%.

Dependen de la naturaleza (precipitaciones)

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

12

El Chocón (Neuquén, Argentina)

1200 MW – 86 m de altura

Page 13: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Itaipú (Brasil-Paraguay)

Ubicación: río Paraná

Superficie: 1350 km2

Represa: 196m (altura), 7760m (long.)

Potencia: 12600 MW.

Turbinas: 18 x 715 MW

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

13

Page 14: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Three Gorges Damm (China)

Ubicación: río Yangtze

Superficie: 1045 km2

Represa: 185 m (altura), 2309 m (largo)

Potencia: 18600 MW.

Turbinas: 26 de 715 MW

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

14

Page 15: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

IMPACTO DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Efectos principales

No producen emisiones gaseosas.

La construcción y operación tiene impactos importantes sobre los ríos y la naturaleza asociada.

Inundación de tierras:

Destrucción de flora y fauna, traslado de habitantes, cambio del microclima, deslizamientos en laderas, cambio en el paisaje, etc.

La represa Three Gorges Damm (China) inundó 140 villas, 1600 fábricas y desplazó 1 millón de personas.

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

15

Page 16: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

IMPACTO DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Efectos principales (cont.)

Alteración del curso de agua:

Cambio en la calidad del agua, pérdida de nutrientes, proliferación de plantas acuáticas, control de crecidas, disponibilidad del recurso.

Represa:

Acumulación de sedimentos, deterioro de la fertilización y erosión de los márgenes

Agotamiento del oxígeno y disolución de N en el agua. Disminuye la concentración de O2 aguas abajo)

Puede afectar la migración de peces.

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

16

Page 17: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

NORMATIVA AMBIENTAL RELACIONADA CON LA ENERGÍA

Energía eléctrica - Argentina

La Secretaría de energía dicta las políticas y fija las normas.

El Ente Nacional Regulador de la Electricidad (ENRE) vigila el cumplimiento de las obligaciones de los actores del mercado en la jurisdicción nacional.

Marco legal

Decreto 634/91

Reconversión del sector eléctrico

Ley 24.065/92 (Art. 17)

La infraestructura física, las instalaciones y la operación de los equipos asociados con la generación, transporte y distribución de la energía eléctrica, deberán adecuarse a las medidas destinadas a la protección de las cuencas hídricas y de los ecosistemas involucrados.

Deberán responder a los estándares de emisión de contaminantes vigentes y los que se establezcan en el futuro, en el orden nacional.

Ver textos completos en http://infoleg.mecon.gov.ar

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

17

Page 18: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

NORMATIVA AMBIENTAL RELACIONADA CON LA ENERGÍA

Energía eléctrica – Argentina

Marco legal (cont.)

Res. SE N° 475/87 (Art. 1)

Obliga a las empresas a evaluar el impacto ambiental desde la etapa de prefactibilidad, y a establecer programas de vigilancia y monitoreo durante toda la vida útil.

Res. SE N° 718/87

Procedimiento para gestión ambiental de obras hidráulicas.

"Manual de Gestión Ambiental para Obras Hidráulicas con Aprov. Energético".

Res. SSE N° 149/90

Procedimiento para gestión ambiental de las centrales térmicas.

"Manual de Gestión Ambiental de Centrales Térmicas Conv. de Gen. Eléctrica", modificada por Res. SE N° 154/93 y 182/95, para aplicarlas al sector privado.

Res. SE N° 15/92

Procedimiento para tendido y operación de líneas de transmisión de extra alta tensión y construcción de subestaciones transf. y/o compens.

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

18

Page 19: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

NORMATIVA AMBIENTAL RELACIONADA CON LA ENERGÍA

Energía eléctrica – Argentina

Marco legal (cont.)

Res. SEyM N° 0108/01

Fija condiciones y requerimientos a cumplir por la empresa encargada del diseño, construcción y/u operación CT de generación de EE.

Evitar efectos nocivos sobre el medioambiente y mantener en condiciones las instalaciones para no sobrepasar los límites.

Registrar emisiones, descargas y desechos durante todo el período de operación de la central.

Establece los límites máximos diferenciando entre TV y TG (CC), y el combustible utilizado (líguidos, gas, carbón).

Res. SE 225/08:

Establece procedimiento excepcional y transitorio hasta 31/12/2010 respecto a la Res. 0108/01 (la última prórroga es hasta 31/12/2015).

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

19

Page 20: CENTRALES ELÉCTRICAS Centrales nucleareslcr.uns.edu.ar/fae/images/FAE2019_Clase05_EnergiaYMedio...CENTRALES NUCLEARES Componentes principales del reactor Barras de combustible Contienen

NORMATIVA AMBIENTAL RELACIONADA CON LA ENERGÍA

Energía nuclear – Argentina

Marco legal

Ley 24804: Ley Nacional de la Actividad Nuclear.

Crea la Autoridad Regulatoria Nuclear que regula y fiscaliza la actividad nuclear en temas de seguridad radiológica y nuclear, protección física y no proliferación.

Ley 25018: Régimen de Gestión de Residuos Radiactivos

DIE

C-U

NS

-1

er c

ua

t. 20

19

FA

E -

Cla

se

4

20