Futuro de la energía nuclear

Futuro de la energía

nuclear

Preguntas

 ¿Hay futuro profesional en el mundo de la energía nuclear?

 ¿Se van a cerrar las centrales nucleares?

 ¿Es la situación en otros países como

la de España?

Operativo (30) Han expresado interés (25)

Más de 60 países han expresado su interés por la energía nuclear

Considerando (43)

36

¿¿¿ Futuro para Energía Nuclear ???

Tomado del Programa Marco de Investigación de Euratom:

« La energía nuclear genera actualmente un tercio de toda la electricidad consumida en la UE y, como fuente más significativa de electricidad de base que, durante el funcionamiento de la central nucleoeléctrica, no emite CO₂, constituye un importante elemento en el debate sobre los medios de combatir el cambio climático y reducir la dependencia de Europa respecto a la energía importada.

El sector nuclear europeo en su conjunto se caracteriza por su tecnología de vanguardia y aporta empleo muy cualificado a varios centenares de miles de personas.

Una tecnología nuclear más avanzada podría ofrecer perspectivas de mejoras notables del rendimiento y el aprovechamiento de los recursos, y, al mismo tiempo, garantizar niveles de seguridad cada vez más altos y producir menos residuos que los diseños actuales. »

Evolución de la energía nuclear

Evolución de la energía nuclear

Reactores Avanzados (GIII y GIII+):

European Pressurized Reactor (EPR)

Reactores Avanzados (GIII y GIII+):

Advanced Passive-1000: AP-1000 (refrigeración pasiva de la contención)

 Retos para la generación de reactores nucleares del futuro (“Generación IV”) (~ 2040):

 Innovaciones radicales en los sistemas nucleares con los objetivos de:

 seguridad incrementada

 costes reducidos

 mínima producción de residuos radiactivos

 no-proliferación

 Foro Internacional de la Generación IV (GIF):

 Dos retos adicionales:

5. Nuevas necesidades industriales incluyendo cogeneración y producción de hidrógeno

6. Ciclos de combustible sostenibles y un mejor aprovechamiento del combustible y de la energía no utilizada

Retos para el futuro de la

energía nuclear

Retos para el futuro de la energía

nuclear. Duración de los recursos de uranio en función de la tecnología

Fuente: Risks and Benefits of Nuclear Energy.

OCDE, 2007

Reactores nucleares seleccionados por GIF

RÁPIDO DE RÁPIDO DE GAS

PLOMO RÁPIDO DE

SODIO

DE AGUA SUPER CRÍTICA

MUY ALTA TEMPERATURA

SALES FUNDIDAS

STC meeting, 18 November 2008

SCIENTIFIC AND TECHNICAL REQUIREMENTS FOR FUSION POWER

MHD equilibrium and stability

Minimize losses

Managing plasma wall-interaction

In situ generation of fuel

Reliable operation

Developing structural materials Understand Plasma

Courtesy: Prof. Niek Lopes Cardozo

ITER

•The world’ biggest energy research project

•Based on an international collaboration

•A real global scientific project

•To be built in EU, at Cadarache (France) An essential

step forward

Toroidal Field Coil

Nb₃Sn, 18 coils

Central Solenoid Nb₃Sn, 6 modules

Blanket Module 421

modules

Vacuum Vessel 9 sectors

Additional Heating IC, EC, NBI

Inner Divertor 54 cassettes

+ Diagnostics

Remote Handling Tritium Plant

Pumping/Fuelling Power Supplies…

Person

ITER components with a significant EU contribution

+BUILDINGS

1

ITER Construction Site

ITER Site after Construction

Tokamak Hall

Power Supply

Permanen tOffice Buildings Parkings

39Buildings, 180 hectares

10 years of construction

20 years of operation

Present HQ Building

To Aix

Aplicaciones de las radiaciones

Medicina, industria, investigación, etc.

21

Instalaciones Radiactivas en España

(CSN, Informe anual 2008) 22

Evolución del número de instalaciones por campos de aplicación

(CSN) 23

Instalaciones Radiactivas en España

Número de trabajadores en instalaciones radiactivas

médicas e industriales (2005)

24

Producción de radiaciones

Aparatos generadores de rayos X

Aceleradores de partículas: LINAC, Ciclotrón, acelerador de

protones

25

Producción de radisótopos

Reactores experimentales y para producción

de isótopos (Ejemplo: reactor tipo TRIGA) Reacciones de activación por captura neutrónica:

59Co + n  ⁶⁰Co Productos de fisión y

transuránicos  extraídos mediante reelaboración del combustible

3H, ¹⁴C, ³²P, ³⁵S, ⁵¹Cr,

59Fe, ⁶⁰Co, ⁶⁴Cu, ⁸⁵Kr,

89Sr, ⁹⁰Y, ⁹⁹Mo,¹²⁵I, ¹³¹I,

133Xe, ¹³⁷Cs, ¹⁵³Sm,

186Re, ¹⁹²Ir, ¹⁹⁸Au, ²⁰¹Tl,

241Am, ²⁵²Cf

26

Producción de radisótopos

Aceleradores, principalmente de electrones y de protones.

Ejemplo: Los Álamos

11

C,

N,

O,

F,

Na,

Co,

67

Ga,

Rb,

Pb,

In,

I,

201

Tl, …

27

Aplicaciones médicas.

Medicina nuclear



Estudios “in vivo” mediante PET

Melanoma metastásico diseminado

Estudio de perfusión y metabolismo miocárdico con 13N-Amonio y FDG respectivamente

Tumor cerebral estudiado mediante TAC y PET (antes y después de su extirpación)

28

Aplicaciones médicas.

Radiodiagnóstico.

La incorporación de sustancias de contraste permite obtener imágenes detalladas de tejidos blandos.

Ej: Estudio de colon mediante contraste con enema de bario.

29

Aplicaciones médicas.

Radiodiagnóstico.

Tomografía computarizada mediante rayos X

30

Aplicaciones médicas.

Radiodiagnóstico.

Tomografía computarizada mediante rayos X

(secciones e imágenes 3D)

31

Aplicaciones médicas.

Radioterapia.

Acelerador lineal para radioterapia y simulación para planificar el tratamiento

32

Aplicaciones médicas.

Radioterapia.

Unidad de teleterapia con ⁶⁰Co

Gamma-knife para tratamiento

radioquirúrgico de tumores cerebrales:

se basa en concentrar con precisión 201 micro-haces de ⁶⁰Co en la zona a tratar

33

Últimos avances: Cyber-knife

Aplicaciones médicas.

Radioterapia

34

Esterilización de material quirúrgico e implantes

La radiación ionizante presenta grandes ventajas frente a la esterilización por calor o productos químicos.

Se emplean irradiadores

industriales con fuentes de ⁶⁰Co o aceleradores.

Sección de un Rodotron y trayectoria de los electrones: G: fuente de electrones; L: lente para enfoque; D: magnetos para deflexión del haz

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Aplicaciones industriales.

Ensayos no destructivos

 Empleo de:

 Rayos X

 Fuentes

 Mini-aceleradores

 Fuentes de neutrones

 Obtención de imágenes de soldaduras, defectos, etc.

36

Acelerador lineales. Betatrones

Cabezal Unidad de mandos Fuente de alimentación

37

Aplicaciones industriales.

Instrumentos - medidores

Medidores de nivel:

Tanques

Procesos activos (reactores químicos)

Control de llenado de botellas

MEDIDA DE NIVELES DE LLENADO DE ENVASES DE LÍQUIDOS CON RADIACIÓN GAMMA

Señal de fin De llenado Blindaje

Detector INa Fuente Am-241

38

Aplicaciones industriales.

Instrumentos - medidores

Sondas neutrón-gamma (fuentes de ²⁴¹Am-Be y ¹³⁷Cs) empleadas

habitualmente en la industria de construcción-obras públicas para medida de densidad de asfalto, compactación de suelos y grado de humedad

Medida de materiales a granel

39

Cintas transportadoras de hélice Tuberías y tolvas de caída libre Cintas transportadoras

Transportadoras de cangilones

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Medida de Humedad con Neutrones

Volumen de medida Sonda con fuente

De neutrones

Contenedor de blindaje

Volumen de medida Electrónica de medida

Medidor de humedad Superficial

Fuente de Am/Be2,2.10

N/seg.Ci

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Aplicaciones industriales. Tratamiento de materiales

Diversos productos de

polietileno producidos mediante irradiación: tuberías,

revestimientos de cables, materiales con “efecto

memoria”, elastómeros, piezas para motores de automóvil, etc.

42

Aplicaciones agro-alimentarias.

Irradiación de alimentos

Irradiation is one of the food technologies, which is being appreciated more and more in EMR (Eastern Mediterranean Region) countries' food safety programmes, plays a pivotal role in improving the nutritional quality of food, ensuring its safety,

preventing food borne diseases and often used for the protection of imported food as secondary food processing method.

Implementation of this technology requires special attention since any overdose application may easily destroy the irradiated food or maybe accumulated in it resulting a big threat to human health.

Aplicaciones agro-alimentarias.

Irradiación de alimentos

43

Ejemplos de instalaciones industriales para la irradiación de alimentos.

Se utilizan aceleradores o fuentes gamma de gran potencia.

44

Aplicaciones en investigación.

Exploración espacial

Las sondas espaciales de gran alcance solo pueden alcanzar esas distancias gracias a los generadores de energía isotópicos

(termoiónicos) o nucleares

(mini-reactores)

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Otras aplicaciones



Estudio y conservación del patrimonio histórico- artístico :

 Obras pictóricas

 Instrumentos musicales

 Esculturas

 Libros y documentos de archivos



Detección de minas terrestres (sondas neutrónicas)

Corte mediante RX de un violín Stradivarius

Estudio de una pistola antigua mediante neutrografía y radiografía

Otras aplicaciones. Seguridad física

 Escáner de Rayos X

 Novedad: Retrodispersión de rayos X

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Aplicaciones energéticas.

Energía nuclear

LA FISIÓN NUCLEAR SE EMPLEA COMO FUENTE DE ENERGÍA EN LAS CENTRALES NUCLEARES. LOS PRODUCTOS RADIACTIVOS SE AISLAN DEL MEDIO AMBIENTE MEDIANTE BARRERAS SUCESIVAS.

Detección de la Radiación Ionizante:

DOSIMETRÍA

Los sentidos del ser humano no pueden “detectar” la radiación.

Pero gracias a sus efectos se dispone de instrumentos muy eficaces

Cámara ionizaciónde

Dosímetros

termoluminiscentes

Dosímetros de

neutrones

Monitor de contaminación

Detector Geiger

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