Transcript CN VANDELLOS II

FUENTES DE ENERGÍA ELÉCTRICA
versus
ECOLOGÍA Y MEDIOAMBIENTE
Javier Peramato Camaño
Gustavo López Rodríguez
Ecología Social. USAL. 2009-2010
INTRODUCCIÓN
• El hombre, desde su origen, ha utilizado los
elementos y recursos que la naturaleza le brinda en
beneficio propio para progresar en su evolución y
en su desarrollo social, político y económico,
mejorando progresivamente sus condiciones de
vida y de superviviencia en busca de una mayor
calidad de vida.
• La energía eléctrica es una herramienta más dentro
del proceso evolutivo y de desarrollo del hombre.
La posición predominante del hombre actual,
frente a la naturaleza, no sería posible sino
dispusiera de esa poderosa herramienta.
CICLO DE LOS RECURSOS NATURALES
NO RENOVABLES
RECURSOS NATURALES
ENERGIA
AGOTAMIENTO
MEDIO AMBIENTAL
< CALIDAD DE VIDA
ECOSISTEMA
>CONTAMINACION
CICLO DE LOS RECURSOS NATURALES
RENOVABLES
RECURSOS NATURALES
ENERGÍA
MEDIO AMBIENTAL
CALIDAD DE VIDA
SOSTENIBLE
ECOSISTEMA
NO
CONTAMINACIÓN
DEPENDENCIA ENERGÉTICA
• El progreso y desarrollo, económico y social
de un país, tiene relación directa con su
capacidad de producir y utilizar la energía
eléctrica.
• La sostenibilidad del mismo, viene limitada
por su capacidad de producir, esas energías,
con recursos naturales renovables.
DEPENDENCIA ENERGETICA
• En la sociedad de hoy, la electricidad es un bien
esencial para el desarrollo normal de la vida
diaria y el bienestar de los ciudadanos, así
como para el progreso de las actividades
industriales y económicas de un país.
• Los ciudadanos del s. XXI, no tienen fácil el
camino para prescindir de la energía eléctrica.
Fuentes de energía eléctrica
E.POTENCIAL
Tipo
RENOVABLES
Elemento
Agua
E. CINÉTICA.
Nombre
Principio
E. ELÉCTRICA
Proceso
CC. Hidráulicas
CC.Geotérmicas
Energía Cinética
CC. Mareomotrices
Turbina-generador
Sol
CC. Solares
CC. Fotovoltaicas
Energía calorífica
G.vapor-turbogenerqador
Transformación
Aire
CC. Eólicas
Energía Cinética
Transformación
CC. Térmicas
CC. Térmicas
CC. Térmicas
CC. C.Combinado
CC. Nucleares
Energía calorífica
G.vapor-turbogenerador
Energía calorífica
G.vapor-turbogenerador
NO RENOVABLES Petroleo
Carbón
Gas
Gas+ otro
Uranio
CENTRALES DE ENERGÍA ELÉCTRICA
• HIRÁULICAS
• TÉRMICAS
Carbón
Fuel-Oil
Biomasa
Gas
•
•
•
•
•
•
EÓLICAS
SOLARES
FOTOVOLTAICAS
NUCLEARES
OTRAS
ATC
– ESQUEMA DE FUCIONAMIENTO
– VENTAJAS E INCONVENIENTES
SOBRE:
*
*
MEDIOAMBIENTE
ECOSISTEMAS
DIAGRAMA DEL PROCESO ELÉCTRICO
Medioambiente
• Es un sistema global complejo, de múltiples y variadas
interacciones, dinámico y evolutivo en el tiempo, formado
por los sistemas físico, biológico, social, económico,
político y cultural en que vive el hombre y demás
organismos.
PROBLEMA AMBIENTAL
• Los problemas ambientales derivan de conflictos entre las
necesidades de la comunidad y los requerimientos del
medio ambiente, incluidos en éste los recursos y los
paisajes naturales (biosfera), la infraestructura, y los
servicios (tecnosfera).
Fuente: Usal. 209-2010. Ecologia Social. Mª Luisa Ibañez
ENERGIA COMO PROCESO
REDES ELÉCTRICAS
IMPACTOS: MEDIAMBIENTALES, ECOLÓGICOS, SOCIALES,
ECONÓMICOS, POLÍTICOS Y PAISAJISTICOS...ETC
UNIDADES DE POTENCIA
ELECTRICA (SI)
• 1 Watio (W) es la potencia producida por una
diferencia de potencial de 1 voltio (V) cuando pasa una
corriente eléctrica de 1 amperio (A) (1 VA).=
1J/s=1.395894 CV
•
•
•
•
1 Bombilla normal 20- 100 W.
1KW = 1000W
1000KW = 1 Megawatio
1000 MW= 1Gigawatio=1000.000.000 W
CONSUMO: 10 BOMBILLAS DE 100W = 1kv/h
Potencia bruta eléctrica instalada
ESPAÑA
92.823 MW
•
•
•
•
•
•
•
Carbón
Hidráulica
Nuclear
Fuél-Gas
Ciclo comb.
Eólica
Resto
12%
18%
9%
4%
24%
19%
14%
•Resto
22%
•Eólica
16%
•Carbón
9%
•Hidraulica
8%
Generacion neta. •Nuclear
Noviembre 2009 18%
•Fuel-Gas
1%
•Ciclo comb.
26%
CENTRALES HIDRÁULICAS
Ventajas e Inconvenientes
• NO CONTAMINAN
• Rápida respuesta eléctrica
•
•
•
•
IMPACTAN EN EL ECOSISTEMA
DISPONIBILIDAD DEPENDIENTE
POTENCIA MEDIAS EN KW
RECURSOS LIMITADOS
CENTRALES TÉRMICAS
Petroleo, Gas, Carbón, C. Combinado.
Ventajas e Inconvenientes
• ALTA DISPONIBILIDAD
• POTENCIAS MEDIASALTAS EN MW
•
•
•
•
•
•
CONTAMINAN Alta emisióon CO2
IMPACTAN EN EL ECOSISTEMA
PROBLEMAS AMBIENTALES
RECURSOS LIMITADOS
Dependencia exterior
.NO RENOVABLES
CENTRALES TERMOSOLARES
Energia Solar. Esquema de producción de energía.
ESQUEMA DE CENTRALTERMO SOLAR
http://www.opex-energy.com/termosolares/funcionamiento_termosolar.html
CENTRALES TERMOSOLARES
Ventajas e Inconvenientes
• NO CONTAMINAN
• RECURSOS ILIMITADOS
•
•
•
•
* GRANDES ESPACIOS
* DISPONIBILIDAD MEDIA
* POTENCIAS BAJAS EN MW
* TECNOLOGIA EN DESARROLLO
Energía eólica
Elementos de un aerogenerador
PARQUE EÓLICOS
Ventajas e Inconvenientes
• NO CONTAMINAN
• RECURSO ILIMITADO
• IMPACTO VISUAL
• DISPONIBILIDAD
LIMITIADA
• POTENCIAS BAJAS y
Medias en KW
Energía eólica
Impacto visual
• Los aerogeneradores
son siempre elementos
altamente visibles
POTENCIA EÓLICA INSTALADA
18.119 MW
18 MW
348 MW
170MW
992 MW
3.137 MW
497 MW
3.824 MW
1729 MW
3.524 MW
862 MW
2.452 MW
4 MW
150 MW
141 MW
Energía Fotovoltaica
ormalmente 12 ó 24 V).
Las placas fotovoltaicas reciben la
radiación directa del sol y la
radiación difusa producida por el
efecto rebotes( efecto alvedo.)
Ciclo Combinado:
Fotovoltaica y gas
Diagrama de funcionamiento
Parques de Energía fotovoltaica
Ventajas e Inconvenientes
NO CONTAMINAN
RECURSO ILIMITADO
• BAJA POTENCIA KW
• GRANDES ESPACIOS Hm2
TECNOLOGIA EN PROCESO
• DISPONIBILIDAD LIMITADA
CC. NNUCLEARES
• Las centrales nucleares son
instalaciónes que aprovecha el
calor que se origina en la vasija
del reactor, durante el proceso
de fisión del átomo de Uranio235 , para producir vapor de
agua, a alta temperatura, que al
expandirse hace girar un grupo
turbina-alternador generando
energía eléctrica.
´Foto: CN. Vandellòs. Mar Mediterraneo
CN. NUCLEARES EN ESPAÑA
1
4
2
2
2
FISIÓN NUCLEAR del U-235
Es un fenómeno físico consistente en la
escisión o rotura de los núcleos del
UO2 en dos núcleos de naturaleza
diferente (productos de fisión ) con gran
liberación de energía calorífica y de
actividad radiactiva
El neutrón liberado de la escisión de los átomos
de UO2 provoca una reacción en cadena de
fisiones automantenidas, generando además
nuevos elementos atómicos (por activación con
los materiales) que son altamente radiactivos
(Transuranidos)
CN.VANDELLÒS II
CN VANDELLÒS II
Estructura Edificios y ubicación equipos
CC. NUCLEARES
Ventajas e Inconvenientes
• NO CONTAMINAN
• POTENCIAS ALTAS MW
• ALTA SEGURIDAD
GENERAN GRAN CANTIDAD DE
RESIDUOS RADIACTIVOS
• DISPONIBILIDAD LIMITIADA
INMEDIATA DE POTENCIA
CONFINADA
• RECURSOS LIMITADOS
RADIACIÓN CONTROLADA
• ACCIDENTE NUCLEAR: Riesgo
INT/EXTERIOR
REGULADA
CONTAMINACION Y RADIACIÓN
Barreras físicas Blindajes
EXTENSIVA GRAVE
PR.- ALARA- PVRA
SEGURIDAD NUCLEAR OPERATIVA
MUY ALTA
Tren A
Tren B
SALA DE
CONTROL
REACTOR
•RADIACIÓN
G. VAPOR
•CONTAMINACIÓN
•PRESION
TURBINA
•TEMPERATURA
ALTERNADOR
•CAUDAL
•TENSIÓN
•POTENCIA
•OPERACIÓN
•FLUJO
NEUTRONES
•OTROS
TRANSFORMADOR
R
CC.NN.: SEGURIDAD
BARRERAS FÍSICAS
EDIFICIO
CONTENCIÓN
VASIJA DEL
REACTOR
Barreras de seguridad.
• Tres líneas herméticas de
defensa sucesiva, con
materiales de alta densidad
especifica y espesor suficiente,
impiden la salida al exterior
tanto de radiaciones como de
productos radiactivos, así como
la posibilidad de impactos
VAINAS DE
COMBUSTIBLEexteriores, terremotos, misiles,
ataques aereos...etc.
C.N. NUCLEAR
Circuitos:Primario, Secundario, Terciario
DIAGRAMA DE CN. NUCLEAR
CIRCUITOS BÁSICOS
291º C
1087 Mwe
1800 t/h
21 KV
G3
Barras de Control
66 K/cm2
Turbina
Reactor
326 ºC
158.2Kg/cm2
Condensador
226º C
Generador
Vapor
U02
1843 ºC
Torre
291.5 ºC
62541 t/h
6 m3/s
Mar/Rio
Bomba reactor
CN. VANDELLÒS II
Circuito Primario:Reactor y GG. Vapor
• La función del circuito primario es
hacer recircular el calor producido
en el reactor, por la fisión nuclear,
hacia los GG. de Vapor, circuito
secundario, para producir vapor.
• El circuito primario está formado
por tres lazos estancos e
independientes, unidos en la
vasija, cada uno de los cuales
incorpora un generador de vapor
y una bomba principal.
CN VANDELÒS II
BOMBA DE REFRIGERACION Y PRESIONADOR
CN VANDELLÒS II
GENERADOR DE VAPOR Y VASIJA DEL REACTOR
CC. NUCLEARES
REFRIGERACIÓN
• Las centrales nucleares,
como cualquier otra
industria, utilizan gran
cantidad de agua para
refrigerar sus maquinas y
circuitos y evacuar el calor,
no utilizado, producido
durante el proceso de
transformación de la energía.
CIRCUITO TERCIARIO O DE
REFRIGERACIÓN
• El mayor volumen de agua es utilizada para enfriar el
vapor, que ha hecho mover el grupo turbogenerador.
• Vandellós II utiliza agua de mar, en un circuito
terciario independiente de los circuitos primario y
secundario. El agua se hace pasar por el
condensador, enfriando al circuito de vapor y
retornando al mar.
• Otras centrales que utilizan agua de río o pantano
hacen servir las torres de refrigeración, antes de
retornar el agua al rÍo o pantano, para economizar
agua y bajar su temperatura.
CN. NUCLEAR
CIRCUITO REFRIGERACION: Directo de mar
CN. NUCLEAR
CIRCUITO REFRIGERACION
Directo de río o pantano con Torre refrigeración
CN. VANDELLOS II
Seguridad: Barras de Control
• La energía y el número de neutrones
y escisiones de la reacción en
cadena, producida por la fisión
nuclear, puede controlarse y
regularse mediante el movimiento de
las barras de control.
Las barras son absorbentes de
neutrones que se introducen en el
reactor para regular o parar la
reacción de fisión o el reactor
• El reactor de CN Vandellòs dispone
de 48 conjuntos repartidos en el
núcleo con 24 barras cada conjunto.
ELEMENTO DE
COMBUSTIBLE NUEVO
CONTENEDOR DE
TRANSPORTE
Enusa( Salamanca)
CC. NUCLEARES.
Piscina de Combustible Gastado
•
•
•
•
DESTINO:
ATC
Las CC: Nucleares disponen de unas
piscinas, dentro de un edificio anexo a
Contención, donde se almacenan los
elementos de combustibles gastados
en el reactor.
Estos elementos poseen alta actividad.
Se mantiene en su forma original,
protegidos dentro de sus vainas
originales.
La piscina de combustible está llena de
agua borada, proporcionando el blindaje
necesario al calor remanente y a la
radiación que emiten.
CC. NUCLEARES.
Piscina de Combustible Gastado
DESTINO:
ATC
CN. NUCLAER VANDLLÓS II
Elementos de combustible
• La Central nuclear de Vandellós
utiliza unas 75 toneladas de óxido
uranio enriquecido con U-235 al
4.5%
• El óxido de uranio viene en forma
de pastillas cilíndricas, apiladas en
el interior de unos tubos de
aleación metálica de zirconio, de 4
metros de longitud formando barras.
Las barras se agrupan en haces
cuadrados de 264 unidades,
llamados elementos combustibles.
Elemento de combustible- Efecto Ckerenkof
• La vasija del reactor admite 157 de
estos elementos combustibles.
RESIDUOS RADIACTIVOS
CC. Nucleares
Los residuos radiactivos de alta,
media y baja actividad producidos
por una CC.NN son:
• Combustible gastado,( Elementos de C)
• Líquidos y gases renovados de los
circuitos de refrigeración,
• Todo material que haya estado en
contacto con los productos
radiactivos (guantes, batas de
trabajo, filtros, resinas,
herramientas, piezas metálicas.)
• Líquidos y detergentes de lavanderías,
Transferencia de bidones radiactivos
duchas y descontaminaciones.
CN VANDELLOS II
Protección radiológica
Las CC.NN disponen de un Departamento de Protección Radiológica
homologado por un Ente (CSN) externo a las Centrales, tanto del
personal como equipos y procedimientos, y que tienen por objeto el
control y medida de todas las fuentes y efluentes radiactivos (líquidos,
sólidos y gaseosos), así como, el control y la vigilancia de dosis y la
protección radiológica, tanto de las trabajadores PPE, como del público
en general y del medioambiente.
Este último, se aplica a las zonas colindantes con la Central dentro de
un radio definido por el CSN.
RADIACIONES:
Tipo, nocividad y penetración en el cuerpo humano
Peligro contaminación radioactiva
Alfa
Nocividad
• RADIACTIVIDAD
Propiedad de emitir
energía en forma de
partículas o radiación
procedente de la
desintegración de los
núcleos atómicos
Beta
gamma
Interna
Interna y externa
Interna y extern
Neutrones
Penetración
RADIACTIVIDAD
Riesgos y su protección
• El ser humano siempre ha estado
expuesto a las radiaciones ionizantes NO DISPONE DE
* Fondo radiactivo natural
PROTECIÓN
* Radioisótopos libres en
CORPORAL ALGUNA
la naturaleza (suelo,edificios..
(40K, 87Rb,238U, 232Th, Radón..) PROTECCIÓN INDIVIDUAL
* BLINDAJES
* Fuentes artificiales de
radiación: X ray, explosiones
* DISTANCIA
nucleares en la atmósfera,
* TIEMPO
medicina...etc
Dosis natural+ artificial= 2 mSv año
EFECTOS BIOLÓGICOS
DE LAS RADIACIONES IONIZANTES
SOBRE EL HOMBRE
SOMÁTICOS
*Inmediatos (24 horas)
Dosis = > de 250 mSv Trastornos
Dosis = 5 Sv Mortal sin Ttº Médico.
Dosis de 10 Sv MORTAL
*A largo plazo (Meses o años)
Daños somáticos y efectos
GENÉTICOS
LÍMITES DE DOSIS
Reglamento de Protección Sanitaria contra Radiaciones
Ionizantes. (B.O.E. Nº241 de 8/10/1982)
Tipo de exposición
Parte del cuerpo
expuesto
Dosis anual
12 meses
consecutivos
Público
Exp. Total y homogénea
al organismo
Todo el organismo
50 mSv.
1mSv
Exp.total no homogénea
o parcial
•Cristalino
•Piel
•Miembros
•Otro organo
300 mSv
500 mSv
500 mSv
500 mSv
20 mSv
20 mSv
20 mSv
20 mSv
20 mSv
Mujeres gestantes
Abdomen
13 mSv
5mSV
DOSIMETRIA
Control de los limites de dosis
EL CUERPO HUMANO
• Los detectores destinados a medir la
NO DISPONE DE PROTECIÓN
dosis de radiación, acumulada en un
CONTRA LA EXPOSICIÓN NI
cierto periodo de tiempo, se llaman
CONTRA LA CONTAMINACION
DOSIMETROS
RADIOACTIVA
• El dosímetro individual de cada PPE
Vigilancia INDIVIDUAL
permite obtener información sobre la
dosis de radiación externa recibida
* Dosímetro lectura directa (DLD)
por cada persona.
* Dosímetro indirecta ( TLD)
* El control, para la no superación de
* Equipos de vigilancia continua.
los límites, legales o dañinos, de
dosis es llevada a cabo por medio de
(Balizas, telesondas, radiámetros
sistemas informáticos para cada uno
* Medidores de contaminación r.
de los TPE
( Contaminametros)
EQUIPOS DE MEDIDA
RADIACION Y CONTAMINACIÓN RADIOACTIVA
Vigilancia ambiental
• Periódicamente, (Regulado por el CSN), se lleva a
cabo un programa de recogida de muestras de los
elementos del entorno medioambiental (agua, aire,
leche, cultivos, carne, peces, algas, miel, etc.) en los
pueblos circundantes de la Central, cuyas muestras,
debidamente identificadas se envían a laboratorios
independientes homologados para su análisis.
COMPARATIVA FUENTES DE ENERGIA ELECTRICA
EFECTOS MEDIOAMBIENTALES, ECOLÓGICOS Y PAISAJISTICOS
CONTAMINACIÓN
MEDIO AMBIENTAL
FUENTE
COMBUSTIBLE
Nuclear
Uranio
Térmica
Fuel, Carbon Gas,
Ciclo Comb
Gas
Hidráulica
IMPACTO
SOBRE EL
ECOSISTEMA
IMPACTO VISUAL
Y
PAISAJÍSTICO.
Bajo
Accidente Nuclear
ALTO
Bajo
Accidente Nuclear
ALTO
Medio
Alto
Alto
Medio
Medio
Bajo
Medio
Agua
Bajo
Alto
Medio
Eólica
Viento
Bajo
Medio
Alto
Fotovoltaica
Sol
Bajo
Bajo
Alto
Solar
Sol
Bajo
Bajo
Medio
Otras
Geotermia,mareas..
Bajo
Medio
Medio
Fuente: Meio ambiente. Elaboración propia
¿ ENERGIAS DEL MAÑANA ?
* LIMPIAS, EFICIENTES Y RENOVABLES*
* EÓLICA
#- NECESITAN GRANDES Y
* SOLAR
* NUCLEAR DE FUSIÓN
* MAREOMOTRICES
* GEOTÉRMICAS
FUERTES AVANCES TÉCNICOS
.- DEBEN PASAR DE KW A GW
.- DEBEN REDUCIR IMPACTO VISUAL
¿HOY ?
COMBINACIÓN DE ENERGIAS
RENOVABLES + NUCLEARES
GESTIÓN DE RESIDUOS
• Almacenar, reciclar y reutilizar
• Importancia protección medio ambiente
• No sobreexplotación del planeta
• Énfasis en recursos radioactivos
RESIDUOS RADIACTIVOS
• Peligrosidad
– Cantidades pequeñas = altas dosis de radiación
• Duración
– Algunos isótopos emiten radiación durante
miles de años
ORIGEN
 Energía nuclear
→
Reacciones físicas
 Reacciones físicas = energía + radioactividad
 Radioactividad: controlable (hormigón-vidrio plomado)
 Principal problema: durabilidad
 Período de semidesintegración
 Usos positivos de la radioactividad
VIDA MEDIA DE LOS
RADIONUCLEIDOS
• La RADIACTIVIDAD decae con el
tiempo.
• Cada radionucleido posee un
“periodo de semidesintegración”.
• En cada periodo transcurrido la
actividad decae a la mitad Bq inicial
A Actividad inicial
(Bq)
A/2
A/4
A/8
A/16
A/32
60
0 Bq
1
2
3
4
5 Periodos
Co 5,3 años
137 Cs
134
30 años
Cs 2.6 años
131 I
8,04 dias
99Tc
129
2.13*105años
I 1.57*107 años
CLASIFICACIÓN
• Baja actividad: inferior a 60 años
• Baja-media actividad: inferior a 300 años
• Muy alta actividad: mill0nes de años (*)
PISCINA NUCLEAR
ATC. (Cementerio Nuclear)
Almacén temporal Centralizado
•Objeto:
•Almacenar temporalmente los
elementos radiactivos de ALTA
ACTIVIDAD, ( Barras de
combustible gastado), que
producen las CC. NN y que en la
actualidad se almacenan en las
Piscinas de Combustible en cada
C. Nuclear.
ATC de Borssele. Holanda
GESTIÓN
• Instalaciones especiales
• Materiales específicos
• Métodos de reducción de radioactividad
• Reducción de su durabilidad
EL CABRIL
DESMANTELAMIENTO DE
LAS CENTRALES
• Funciona 25-40 años
• Varias posibilidades
– Custodia por la compañía
– Soterramiento con hormigón
– Desmantelamiento de la central (*)
CONCLUSIÓN
• Importancia futura de la nuclear, pero antes
hay que resolver problemas de seguridad y
gestión de residuos.
• Dos factores para rehabilitar la energía
nuclear: cambio de la percepción social de
ésta y soluciones técnicas que la mejoren.
• No se trata de minimizar las causas por las
que la población cree que la energía
nuclear no es segura, sino de introducir las
mejoras necesarias para que no haya dudas
al respecto
FUENTES CONSULTADAS
•
•
•
•
•
•
•
COL BUTI, Pedro.1990. Fundamentos de dosimetría teórica y protección radiológica.
Ed. UPC. Barcelona
CASTELO, Javier (ed), Manuel Gamo, Jerónimo Iñiguez et alt. 1996. Protección
Radiológica aplicada a instalaciones nucleares. ED CIEMAT. Madrid
CSN. 1996 Colección de guías de seguridad. Ed CSN GUIAS DE SEGURIDAD.
I.E.N..1985. Legislación española sobre instalaciones radiactivas. Ed. JEN. Madrid
Antich Bartroli, Jorge. 1985. Radiologái industrial en OIEA-JEN Curso sobre las
condiciones de seguridad de centrales nucleares en explotación.Ed. JEN. Madrid.
Documentación divulgativa e informativa emitida por el Departamento de Formación
de la CN. Vandellós II .
Gamo , Juan M. 1998 CN. Vandellós ” Formación específica de Protección
Radiológica” Ed. CN Vandellós