Energía Nuclear:
¿Opción energética para Chile?
Estructura
A modo de presentación.
Que es la tecnología nuclear hoy en el mundo.
Los procesos involucrados.
Los costos reales.
Las emisiones reales.
El caso de Chile.
A modo de presentación
Por formación soy Académico de Ing. Civil Mecánica y mi expertise está
en el área de los Termofluidos. Entre los cursos clásicos que dicto está la termodinámica aplicada, por ello conozco muy a fondo las centrales termoeléctricas de todo tipo. Además tengo muy amplia formación en energías renovables, en particular energía solar.
Actualmente soy Vicepresidente de ISES (International Solar Energy
Society, www.ises.org) y soy consultor en temas energéticos para empresas del sector público y privado.
Una parte importante del trabajo que hago tiene que ver con el análisis
A modo de presentación
Una central nuclear, desde el punto de vista termodinámico, es muy
similar a una central termoeléctrica a carbón. Con algunas salvedades:
Se reemplaza la caldera a carbón por un reactor nuclear, el que
indirectamente calienta el agua y vapor que usa el ciclo.
Termodinámicamente es mucho menos eficiente que una central a
A modo de presentación (2)
Se puede obtener energía a partir de procesos nucleares por la fisión
(romper núcleos) y la fusión (unir núcleos).
A nivel de lo logrado por el hombre, solo se maneja la fisión nuclear
como proceso controlado.
La única parte cercana a nosotros donde la fusión nuclear se hace en
forma controlada y exitosa es el sol.
El típico reactor nuclear que existe hoy es el de agua presurizada
Tecnología nuclear de hoy
Tecnología nuclear de hoy
En la práctica los reactores tipo PWR tienen rendimientos
termodinámicos inferiores a
32
%.
Además el obtener, procesar y enriquecer uranio es muy
intensivo en uso de energía, por lo cual la eficiencia real es
inferior.
Y por último el manejo de desechos también.
Por ello la eficiencia
global
de los procesos asociados son bajos.
A modo de comparación, una central termoeléctrica a carbón
Tecnología nuclear de hoy
No hay que olvidar que la tecnología nuclear implica hacerse
responsable del ciclo completo. Esto implica:
Minería:
etapa de minería ambientalmente responsable del
Uranio (hoy no lo es).
Enriquecimiento:
enriquecer el óxido de Uranio para fabricar
combustible hasta un 4,5 a 5% de U235.
Operación de la central:
durante los 40 a 60 años de vida
útil de la misma.
Manejo y disposición final de desechos:
donde se deben
Tecnología nuclear de hoy
El lobby nuclear siempre habla de que las centrales son de bajas
o cero emisión de CO2. Esto solo es cierto en etapa de
operación de la central. No lo es en las otras fases.
La minería es intensiva en el uso de materiales y emisiones.
La fabricación de reactores usa enormes cantidades de
hormigón, acero y otros materiales.
El desmantelamiento es sumamente intensivo en uso de
recursos (y no está bien dimensionado).
Y la disposición final de residuos es una gran incógnita
Rango emisiones CO2 por tecnología
Rango Media
gCO2/kWh gCO2/kWh
Carbon 863-1175 955
Petróleo 893
Gas Natural CA 751
Gas Natural CC 577
Nuclear 60-65 62
Fotovoltaico 25-65 55
CSP 40
Viento 21
Geotermia 0-40 20
Hidro 15
Rango emisiones CO2 por tecnología
Benjamin Sovacool: “Valuing the greenhouse gas
Tecnología nuclear de hoy
Tecnología nuclear de hoy
Una grave limitante del ciclo de Uranio es la escasez del mismo.
A fines de los años 70 e inicios de los 80 se desarrollaron los reactores
tipo breeder, los que son capaces de convertir Uranio 238 (no fisible) en Plutonio (fisible).
Pero el plutonio es terriblemente tóxico, de larga vida media y además
es mucho más sencillo hacer una bomba atómica con Plutonio que con Uranio 235.
Así que una tecnología de reactores tipo breeder en gran escala,
garantiza un escenario en que la proliferación nuclear campea por el mundo.
Fuera de ello, las experiencias prácticas han sido menos que exitosas.
El reactor Súper Phénix operó menos del 7,7% del tiempo por miles de problemas técnicos hasta que se desmontó.
Pero las tecnologías vigentes hoy no son sustentables, pues el
Recurso Uranio
El siguiente cuadro viene del nuclear update de MIT del 2009
Con los recursos identificados alcanza para 36 años y con el máximo
Tecnología nuclear de hoy
Las nuevas tecnologías, aún no desarrolladas y
lejos de alcanzar viabilidad comercial buscan
“
fabricar
” y “
quemar
” combustible en el mismo
proceso.
Esto tendría la ventaja de reducir las posibilidades
de proliferación nuclear y a la vez aumentar el
recurso fisible por un factor 20 a 30.
Por lo tanto la viabilidad
técnica
de esta industria se
aún-Tecnología nuclear de hoy
Al ritmo actual, el uranio de alta ley se agotará en 60 años (80 a
100 años según los más optimistas).
Un reactor nuclear de 1 GW necesita 162 toneladas de dióxido
de uranio por año (necesidad de extracción de 80.000.000 ton. de rocas de granito).
Producción que estuvo en los inventarios militares y que
actualmente se estaría agotando
Procesos involucrados
Procesos involucrados
La experiencia mundial ha sido que la minería del Uranio ha sido sin
planes de cierre, abandono y recuperación de sitios (USA, Gabón, Canadá, Argentina, etc.).
Desechos del desmantelamiento de reactores: problema no resuelto Período de enfriamiento (10-100 años con operación y mantención
después del cierre).
Materiales de demolición de las construcciones de plantas nucleares.
No bien establecidos
Disposición del combustible y de otros desechos en contenedores
adecuados
Prospección y construcción de depósitos geológicos definitivos para
almacenar desechos por períodos en torno a los 100 mil a 200 mil años.
Costos Reales
La generación nuclear en el mundo no se ha expandido. Hoy está bajo
los 400 GW.
En la práctica esto se debe a resistencia del público, costos reales
mayores a los previstos, incertidumbres futuras y además una tecnología no desarrollada.
Además, en todo el mundo, la industria ha contado con fuertes
subsidios explícitos o implícitos.
En el caso de Francia, con una generación eléctrica del 75% nuclear, el
proceso se basó en una decisión Napoleónica.
Japón, el otro gran usuario nuclear, genera del orden del 25% de su
energía eléctrica a partir de plantas de fisión nuclear.
Emisiones reales
Si se toma en cuenta todo el ciclo de vida, y utilizando sólo mineral de
alta ley (>0,4% de U3O8), las emisiones de CO2 que se emiten equivalen entre 1/5 y 1/3 de las emisiones de una central a gas.
Si se utiliza mineral de baja ley las emisiones de CO2 serán mayores
que las emitidas por centrales a gas.
La reinstalación de la discusión de la opción nuclear basada en que es
“limpia”, sólo se refiere a la etapa de la generación eléctrica, sin contabilizar las emisiones de CO2 correspondientes a los procesos anteriores y posteriores a esa etapa.
Emisiones reales
Para obtener uranio enriquecido se necesitan importantes cantidades de
mineral. Un “buen” mineral tiene más de 0,4% de U3O8, y de este, menos del 0,71% es Uranio 235.
Así que en un mineral de 0,4% de ley de Uranio, menos de 0,003% es
Uranio 235. Por lo tanto, de 1000 kg de mineral, solo 28,4 gramos son U235.
Hoy se explotan minerales de solo 0,1 a 0,25% de concentración. Los mayores yacimientos están en Australia (28% de reservas
mundiales).
El proceso de minería y enriquecimiento es tremendamente intensivo en
Emisiones reales
Para obtener uranio enriquecido se necesitan importantes cantidades de
Balance negativo en referencia a reservas de Uranio
143 veces E0 ?? (prob. 0)
0,70 0,010%
90 veces E0 ~0,5
0,74 0,015%
41 veces E0 ~0,75-0,8
0,81 0,03%
23 veces E0 ~0,85
0,86 0,05%
11 veces E0 ~0,9 0,91 0,10% E0 0,98 0,98 1% Demanda energética (teórica) E0/(a)*(b) Rendimiento del uranio (empírico) Rendimiento del uranio (teórico) (b) Ley del mineral [% U3O8] (a)
La energía necesaria para cubrir la extracción, conversión enriquecimiento, fabricación del combustible y transporte a la planta nuclear, muestra que el balance energético es negativo al extraer uranio de leyes menores a 0,02% - 0,01%
Kilos de material que se deben extraer para obtener 1 kilo de uranio: Ley al 1% = 100 kilos de material
Ley al 0,01% = 10.000 kilos de material
Fuente: Energy Watch Group, “Uranium Resources and Nuclear Energy”
El caso de Chile
Nuestro sistema eléctrico es pequeño. El SIC de solo 10.000
MW y el SING de 4.000. Por lo tanto incorporar una planta
nuclear acarrea serios problemas de estabilidad del sistema.
En segundo lugar no manejamos el ciclo completo. Por ello
vamos a ser más dependientes de abastecedores externos que
con combustibles como el carbón, petróleo o gas.
En tercer lugar las tecnologías que hoy se ofrecen, son las que
están obsoletas y no existe tecnología más moderna disponible.
En cuarto lugar, un proyecto así no es viable sin fuerte apoyo
El caso de Chile
En quinto lugar, tenemos
enormes recursos renovables
sin
aprovechar (geotermia, eólica, solar, hidráulica, biomasa…). Es
mucho más lógico invertir en aprovechar recursos sustentables y
no apostar a una tecnología claramente obsoleta.
No está para nada claro como se reprocesa combustible o como
se manejan los desechos en un país como el nuestro.
Es decir, sin siquiera entrar a temas ambientales, esta
tecnología abre mucho más preguntas que respuesta.
La sensación con que uno queda es que
alguien
quiere venderle
El caso de Chile
Otro tema grave es que nuestro sistema energético siempre se ha
abordado desde el lado de la oferta y poco o nada se ha hecho para analizar que ocurre con la demanda.
Pues lo primero que uno debe preguntarse es para que quiere estos
nuevos recursos y cual será el beneficio real para las personas del país
(y no simplemente un aumento del PIB).
No hay que olvidar que el objetivo esencial de los Gobiernos debe
centrarse en las personas y no simplemente en cifras macroeconómicas.
Estas últimas son indicadores que deben ayudar a la gestión y no
objetivos en sí.
Fukushima:
Siempre, al objetar la energía nuclear, se nos ha respondido que en
Jaón tenían superado el problema de los sismos.
Pero el sismo en Japón ha dejado detenidos 14 de los 54 reactores que
hay. Hay 4 que están en situación crítica a muy crítica. 3 más que están con estado “grave” y 7 más detenidos por tiempo indefinido.
El área de exclusión se está ampliando a 30 kilómetros a la redonda y
el daño ambiental y económico es enorme.
This is reflected in the most recent seismic hazard map of Japan (2005)
Note how safe the Fukushima site looks
Otras opciones para Chile:
En el caso de Chile necesitamos sistemas que sean
modulares, de no demasiada potencia, con bajo impacto
ambiental y que tengan bajas emisiones de CO2.
Los tenemos en: Mini hidro (más de 2000 MW
identificados); biomasa (400 a 600 MW); Geotermia (de
3000 a 16.000 MW); eólica (en torno a 5.000 MW) y
solar (mucho más de 40.000 MW).
De estos recursos, mini hidro, biomasa, geotermia y
Conclusiones:
Lo que hoy está ocurriendo en Fukushima está
obligando a revisar la opción nuclear a nivel mundial.
Pero independiente de ello, para Chile es muy mala
opción: demasiado cara, demasiado grande, mucho
tiempo de puesta en marcha, muchos riesgos. Y, sobre
todo, tenemos opciones mucho mejores.
Para terminar quiero transcribir lo que hace pocos días
La opinión de Monbiot:
Before I go any further, and I’m misinterpreted for the thousandth time, let me spell out once again what my
position is. I have not gone nuclear. But, as long as the following four conditions are met, I will no longer oppose atomic energy.
1. Its total emissions – from mine to dump – are taken into account, and demonstrate that it is a genuinely
low-carbon option.
2. We know exactly how and where the waste is to be buried.
3. We know how much this will cost and who will pay.
4. There is a legal guarantee that no civil nuclear materials will be diverted for military purposes.
To these I’ll belatedly add a fifth, which should have been there all along: no plants should be built in fault zones,
