Planta de energía nuclear (NPP) - una instalación nuclear para la producción de energía en modos y condiciones de uso específicos, ubicada dentro del territorio definido por el proyecto, en el que un reactor nuclear (reactores) y un complejo de sistemas necesarios, dispositivos, equipos y para ello se utilizan estructuras con los trabajadores necesarios (personal) (NP-001) [1] .
La electricidad fue producida por primera vez por un reactor nuclear el 3 de septiembre de 1948 en el reactor de grafito X-10 en Oak Ridge , Tennessee , EE . UU ., que fue la primera planta de energía nuclear en alimentar una bombilla eléctrica [2] . Un segundo experimento más grande tuvo lugar el 20 de diciembre de 1951 en la estación experimental EBR-I cerca de Arco, Idaho .
La primera planta de energía nuclear del mundo se creó en la Unión Soviética como parte del programa pacífico de desarrollo atómico iniciado en 1948 por iniciativa del académico Igor Vasilyevich Kurchatov [3] .
Rusia también tiene una prioridad en el desarrollo de reactores de neutrones rápidos , que permitirán librar a la humanidad del combustible nuclear gastado y del plutonio apto para armas , utilizando plenamente su potencial energético con fines pacíficos [4] .
Los intentos de utilizar una reacción nuclear controlada para generar electricidad comenzaron en la década de 1940 en varios países. En la URSS en la segunda mitad de la década de 1940, incluso antes de completar el trabajo sobre la creación de la primera bomba atómica soviética (se probó el 29 de agosto de 1949), los científicos soviéticos comenzaron a desarrollar los primeros proyectos para el uso pacífico de energía atómica, cuya dirección general era la industria de la energía eléctrica. En 1948, por sugerencia de I. V. Kurchatov y de acuerdo con las instrucciones del Partido Comunista de Bolcheviques de toda la Unión y el gobierno, se inició el primer trabajo sobre la aplicación práctica de la energía atómica para generar electricidad [5] .
El 3 de septiembre de 1948 en los Estados Unidos por primera vez logró alimentar aparatos eléctricos utilizando electricidad obtenida del reactor de grafito X-10 [6] [7] [8] . En mayo de 1950, en la ciudad de Obninsk , ubicada en la región de Kaluga , se inició la construcción de la central nuclear de Obninsk . En el mismo 1950, se creó el reactor EBR-I en los EE. UU . cerca de la ciudad de Arco, Idaho. Este reactor el 20 de diciembre de 1951, durante el experimento, produjo electricidad utilizable con una potencia de 800 W. Posteriormente, se aumentó la potencia del reactor para proporcionar electricidad a la estación donde se encontraba el reactor. Esto da derecho a llamar a esta estación la primera central nuclear experimental, pero al mismo tiempo no estaba conectada a la red eléctrica.
En la URSS, la primera central nuclear, la central nuclear de Obninsk con una capacidad de 5 MW, se inauguró el 27 de junio de 1954 ; se convirtió en la primera central nuclear del mundo conectada a la red eléctrica pública, aunque no producía electricidad a escala industrial. En 1958 se puso en funcionamiento la 1ª etapa de la central nuclear de Siberia con una capacidad de 100 MW, posteriormente se aumentó la capacidad total de diseño a 600 MW. En el mismo año, comenzó la construcción de la central nuclear industrial de Beloyarsk , y el 26 de abril de 1964, el generador de la primera etapa entregó corriente a los consumidores. En septiembre de 1964, se inauguró el primer bloque de la central nuclear de Novovoronezh con una capacidad de 210 MW; la segunda unidad con una capacidad de 365 MW se puso en marcha en diciembre de 1969. En 1973, se inauguró el primer bloque de la central nuclear de Leningrado .[ significado del hecho? ] .
Fuera de la URSS, la primera central nuclear industrial con una capacidad de 49 MW se puso en funcionamiento en 1956 en Calder Hall ( Gran Bretaña ). Un año después, entró en operación en Estados Unidos la planta de energía nuclear de Shippingport con una capacidad de 60 MW . Francia inauguró su primera central nuclear en 1959, Alemania en 1961, Canadá en 1962, Suecia en 1964 y Japón en 1966. En 1976 se iniciaron las obras de construcción de un número récord de nuevos reactores en la historia de la energía nuclear, 44 unidades. Un año antes, la Agencia Internacional de Energía Atómica (OIEA) pronosticó que para el año 2000 la capacidad total de energía nuclear en todo el mundo alcanzaría los 4.000 GW o incluso los 7.000 GW. La estimación fue sobreestimada por 10 veces.
En 1979 se produjo un grave accidente en la central nuclear de Three Mile Island , tras el cual Estados Unidos dejó de construir reactores nucleares paulatinamente. La idea de introducir nuevas capacidades nucleares volvió a la administración de George W. Bush a principios de la década de 2000. Había planes para la construcción en serie de reactores de tercera generación, que recibieron el nombre no oficial de "renacimiento atómico". A partir de 2016, cuatro de estos reactores están en construcción.
En 1984 y 1985 se puso en marcha un número récord de reactores, 33 cada año. En 1986, un desastre a gran escala en la planta de energía nuclear de Chernobyl , que, además de las consecuencias inmediatas, afectó gravemente a toda la industria de la energía nuclear en su conjunto. Obligó a expertos de todo el mundo a reconsiderar el problema de la seguridad de las centrales nucleares y pensar en la necesidad de una cooperación internacional para mejorar la seguridad de las centrales nucleares. Bajo la influencia del desastre de Chernóbil, Italia celebró un referéndum en el que la mayoría votó a favor del cierre de la central nuclear del país. Como resultado, Italia dejó de operar plantas de energía nuclear en la década de 1990 .
El 15 de mayo de 1989, en la asamblea de fundación en Moscú , se anunció la formación oficial de la Asociación Mundial de Operadores de Plantas de Energía Nuclear ( ing. WANO ), una asociación profesional internacional que une a las organizaciones que operan plantas de energía nuclear en todo el mundo. La Asociación se ha fijado metas ambiciosas para mejorar la seguridad nuclear en todo el mundo, implementando sus programas internacionales [9] .
A fines de la década de 1980, el ritmo de construcción de plantas de energía nuclear se desaceleró significativamente. Sin embargo, en 1996, la participación de la energía nuclear en la generación de electricidad mundial alcanzó un máximo del 17,6%.
La catástrofe de la central nuclear de Fukushima-1 , ocurrida en marzo de 2011 en Japón, tuvo un gran impacto en la energía nuclear . Surgió como consecuencia del impacto en la central nuclear de un fuerte terremoto y del tsunami que le siguió .
En 2018, en total, las centrales nucleares del mundo generaron 2560 TWh de electricidad [10] , lo que supuso el 10,8% de la generación eléctrica mundial. A mediados de 2019, el número de unidades de energía nuclear en funcionamiento (excluyendo las que están cerradas temporalmente) en el mundo es de 453 [10] .
Los líderes mundiales en la producción de electricidad nuclear para 2018 fueron [10] [11] :
La mitad de la generación de energía nuclear del mundo proviene de Estados Unidos y Francia.
La central nuclear más grande de Europa es la central nuclear de Zaporozhye en la ciudad de Energodar ( región de Zaporozhye , Ucrania ), cuya construcción comenzó en 1980; desde 1996 operan 6 unidades de potencia con reactores VVER-1000 con una capacidad total de 6,0 GW(e) .
La planta de energía nuclear más grande del mundo (en términos de capacidad instalada), la planta de energía nuclear Kashiwazaki-Kariwa (desde 1997) está ubicada en la ciudad japonesa de Kashiwazaki , Prefectura de Niigata . Cuenta con cinco reactores de agua en ebullición (BWR) y dos reactores avanzados de agua en ebullición (ABWR), con una capacidad instalada combinada de 8.212 GW(e) . Sin embargo, la estación no ha generado electricidad desde 2011. Por lo tanto, la central nuclear en operación más grande del mundo es la central nuclear canadiense Bruce con ocho reactores nucleares de agua pesada (PHWR) del tipo CANDU con una capacidad instalada de 6.797 GW (e) . Le sigue la central nuclear surcoreana de Kori con siete unidades de potencia operativa ( PWR ) con una capacidad instalada de 6.254 GW(e) .
Las plantas de energía nuclear son utilizadas por 31 países. La gran mayoría de las plantas de energía nuclear están ubicadas en Europa, América del Norte, el Lejano Oriente de Asia y el territorio de la antigua URSS, mientras que casi no hay en África y ninguna en Australia y Oceanía. Hay 451 reactores de energía nuclear en funcionamiento en el mundo con una capacidad total de 394 GW [12] [13] . Otros 41 reactores no han producido electricidad durante 1,5 a 20 años, 40 de ellos en Japón .
Según el informe sobre el estado de la industria de la energía nuclear [12] , en 2016 la industria está en declive. El pico de producción de energía nuclear se registró en 2006 (2660 TWh ). La participación de la energía nuclear en la generación mundial de electricidad disminuyó del 17,6 % en 1996 al 10,7 % en 2015. 158 reactores fueron cerrados permanentemente. La edad media de un reactor cerrado es de 25 años. Además, formalmente lleva más de 15 años la construcción de 6 reactores.
En los últimos 10 años, se han puesto en funcionamiento 47 unidades de potencia en el mundo , casi todas ellas ubicadas en Asia (26 en China) o en Europa del Este. Dos tercios de los reactores actualmente en construcción están en China , India y Rusia . La República Popular China está implementando el programa más ambicioso para la construcción de nuevas plantas de energía nuclear, y alrededor de una docena de otros países están construyendo plantas de energía nuclear o desarrollando proyectos para su construcción. Teniendo en cuenta la puesta en marcha de la Akademik Lomonosov FNPP , once estaciones operan en Rusia [14] .
Al mismo tiempo, existen tendencias opuestas de estancamiento y hasta de abandono de la energía nuclear en el mundo . Como algunos líderes de la energía nuclear ( EE.UU. , Francia , Japón ) y algunos otros países cerraron una serie de plantas de energía nuclear. Italia se convirtió en el único país en cerrar todas las centrales nucleares existentes y abandonar por completo la energía nuclear. Bélgica , Alemania , España , Suiza están siguiendo una política a largo plazo para eliminar gradualmente la energía nuclear. Lituania , Kazajstán temporalmente no tienen energía nuclear, aunque planean construir nuevas en lugar de plantas de energía nuclear cerradas. Austria , Cuba , Libia , Corea del Norte , Polonia , por razones políticas, económicas o técnicas, detuvieron sus programas nucleares antes de poner en marcha sus primeras centrales nucleares, que se iniciaron por construcción, aunque los dos últimos países tienen previsto volver a construir centrales nucleares. . Anteriormente, Armenia rechazó la energía nuclear , pero luego volvió a poner en funcionamiento su única central nuclear. Holanda , Taiwán , Suecia , que cuentan con centrales nucleares, tenían previsto abandonar la energía nuclear, aunque por el momento han suspendido tales actividades. Australia , Azerbaiyán , Ghana , Grecia , Georgia , Dinamarca , Irlanda , Liechtenstein , Luxemburgo , Malasia , Malta , Nueva Zelanda , Noruega , Portugal , Filipinas también tenían programas de energía nuclear anteriores, pero abandonados . Las perspectivas de la anunciada construcción de nuevas centrales nucleares en el caso de algunos países también generan dudas.
Hay una tendencia hacia el envejecimiento de los reactores nucleares. La edad media de los reactores en funcionamiento es de 29 años. El reactor operativo más antiguo está en Suiza , operando desde hace 50 años.
Actualmente se están desarrollando proyectos internacionales de reactores nucleares de nueva generación , como el GT-MGR , que prometen mejorar la seguridad y aumentar la eficiencia de las centrales nucleares.
En 2007, Rusia comenzó la construcción de la segunda planta de energía nuclear flotante del mundo (después de la planta de energía nuclear a bordo del Sturgis”), que permite solucionar el problema de falta de energía en regiones costeras remotas del país [15] . La construcción enfrentó retrasos. La central nuclear flotante se puso en funcionamiento en 2019 (se puso en funcionamiento comercial el 22 de mayo de 2020 [14] ), el tiempo de construcción fue de 12 años.
Varios países, incluidos Estados Unidos, Japón, Corea del Sur, Rusia y Argentina, están desarrollando minicentrales nucleares con una capacidad de alrededor de 10 a 20 MW con el fin de suministrar calor y electricidad a industrias individuales, complejos residenciales y , en el futuro, casas individuales. Se supone que los reactores de pequeño tamaño (véase, por ejemplo, Hyperion NPP ) pueden crearse utilizando tecnologías seguras que reducen en gran medida la posibilidad de fuga de material nuclear [16] . Un pequeño reactor CAREM25 está en construcción en Argentina. La primera experiencia en el uso de minicentrales nucleares fue recibida por la URSS ( central nuclear de Bilibino ).
En 2019, también se supo que la Corporación Nuclear Estatal de China (CNNC) tiene la intención de comenzar la construcción de la primera planta de energía nuclear flotante de China [17] .
Las centrales nucleares se clasifican según el tipo de reactores utilizados :
Según el tipo de energía suministrada, las centrales nucleares se pueden dividir en:
La figura muestra un esquema del funcionamiento de una central nuclear con reactor de potencia de doble circuito refrigerado por agua .
La energía liberada en el núcleo del reactor se transfiere al refrigerante primario . A continuación, el refrigerante entra en el intercambiador de calor ( generador de vapor ), donde calienta el agua del circuito secundario hasta que hierve. El vapor resultante ingresa a las turbinas que hacen girar los generadores eléctricos . A la salida de las turbinas, el vapor ingresa al condensador , donde es enfriado por una gran cantidad de agua proveniente del depósito.
El compensador de presión es una estructura bastante compleja y voluminosa, que sirve para equilibrar las fluctuaciones de presión en el circuito durante la operación del reactor, que surgen debido a la expansión térmica del refrigerante. La presión en el 1er circuito puede alcanzar hasta 160 atmósferas ( VVER-1000 ).
Además del agua, los fundidos metálicos también se pueden usar en varios reactores como refrigerante y refrigerante: sodio , plomo, aleación eutéctica de plomo con bismuto, etc. El uso de refrigerantes metálicos líquidos permite simplificar el diseño de la carcasa del núcleo del reactor. (a diferencia del circuito de agua, la presión en el circuito de metal líquido no supera la atmosférica), deshágase del compensador de presión.
El número total de circuitos puede variar para diferentes reactores, el diagrama de la figura se muestra para reactores de tipo VVER (reactor de potencia de agua a presión). Los reactores del tipo RBMK (High Power Channel Type Reactor) usan un circuito de agua, reactores de neutrones rápidos - dos circuitos de sodio y uno de agua, los proyectos avanzados de los reactores SVBR-100 y BREST involucran un esquema de doble circuito, con un refrigerante pesado en el circuito primario y agua en el segundo.
Si no es posible utilizar grandes cantidades de agua para condensar el vapor, en lugar de utilizar un depósito, se puede enfriar el agua en torres de refrigeración especiales ( cooling towers ), que, por su tamaño, suelen ser la parte más visible de una central nuclear.
Rusia es uno de los pocos países donde se están considerando seriamente las opciones para construir plantas de energía nuclear. Esto se explica por el hecho de que en Rusia existe un sistema centralizado de calentamiento de agua de los edificios, en cuya presencia es recomendable utilizar centrales nucleares para obtener no solo energía eléctrica, sino también térmica (similar a CHP ). Los primeros proyectos de este tipo de estaciones se desarrollaron allá por los años 70 del siglo XX, sin embargo, debido a su inicio a fines de la década de 1980. agitaciones económicas y una dura oposición pública hasta el final, ninguno de ellos se llevó a cabo. La excepción es la planta de energía nuclear de pequeña capacidad de Bilibino, que suministra calor y electricidad a la ciudad de Bilibino en el Ártico (5546 [18] personas) y empresas mineras locales, así como reactores de defensa (cuya tarea principal es la producción de plutonio ):
También se inició la construcción de los siguientes AST basados en reactores similares en principio al VVER-1000 :
La construcción de los tres AST se detuvo en la segunda mitad de la década de 1980 o principios de la de 1990.
En este momento (2006), la empresa Rosenergoatom planea construir una planta de calefacción nuclear flotante para Arkhangelsk , Pevek (en 2020 se puso en operación comercial [14] ) y otras ciudades polares basadas en la planta de reactor KLT-40 utilizada en energía nuclear . rompehielos _ Hay una variante de un pequeño AST desatendido basado en el reactor Elena y una planta de reactor móvil (por ferrocarril) Angstrem .
En Ucrania, varias ciudades son calentadas por la planta de energía nuclear, incluida Energodar , que es calentada por la planta de energía nuclear más grande de Europa .
La principal ventaja es la independencia práctica de las fuentes de combustible debido a la pequeña cantidad de combustible utilizado. Por ejemplo, 54 elementos combustibles con un peso total de 41 toneladas por unidad de potencia con un reactor VVER-1000 en 1 a 1,5 años (a modo de comparación, el Troitskaya GRES con una capacidad de 2000 MW quema dos trenes de carbón por día ). El costo de transportar el combustible nuclear, a diferencia del tradicional, es mínimo. En Rusia, esto es especialmente importante en la parte europea, ya que la entrega de carbón desde Siberia es demasiado costosa.
Una gran ventaja de una planta de energía nuclear es su relativa limpieza ambiental. En las TPP, las emisiones anuales totales de sustancias nocivas, que incluyen dióxido de azufre , óxidos de nitrógeno , óxidos de carbono , hidrocarburos , aldehídos y cenizas volantes, por cada 1000 MW de capacidad instalada oscilan entre unas 13 000 toneladas anuales para gas y hasta 165 000 toneladas para TPP de carbón pulverizado. Tales emisiones en las plantas de energía nuclear ocurren en casos raros cuando se activan los generadores diesel de reserva. Una central térmica con una capacidad de 1000 MW consume 8 millones de toneladas de oxígeno por año para la oxidación del combustible, mientras que las centrales nucleares no consumen oxígeno [20] .
Además, una planta de carbón produce una mayor emisión específica (por unidad de electricidad producida) de sustancias radiactivas. El carbón siempre contiene sustancias radiactivas naturales ; cuando se quema el carbón, pasan casi por completo al medio ambiente externo. Al mismo tiempo, la actividad específica de las emisiones de las centrales térmicas es varias veces superior a la de las centrales nucleares [21] [22] .
El único factor en el que las centrales nucleares son inferiores en términos medioambientales a los CPP tradicionales es la contaminación térmica provocada por el elevado consumo de agua de proceso para la refrigeración de los condensadores de las turbinas , que es ligeramente superior en las centrales nucleares por menor eficiencia (no más del 35%). . Sin embargo, este factor es importante para los ecosistemas acuáticos , y las centrales nucleares modernas tienen principalmente sus propios depósitos de refrigeración creados artificialmente o se enfrían por completo mediante torres de refrigeración . Asimismo, algunas centrales nucleares extraen parte del calor para las necesidades de calefacción y abastecimiento de agua caliente de las ciudades , lo que reduce las pérdidas improductivas de calor.
Hay proyectos existentes y prospectivos para el uso de calor "excedente" en complejos energéticos-biológicos ( piscicultura , cultivo de ostras , calefacción de invernaderos , etc.). Además, en el futuro, es posible implementar proyectos para combinar centrales nucleares con turbinas de gas , incluso como "superestructuras" en centrales nucleares existentes, que pueden alcanzar una eficiencia similar a la de las centrales térmicas [23] [24 ] [25] [26] .
Para la mayoría de los países, incluida Rusia, la producción de electricidad en las centrales nucleares no es más cara que en las centrales térmicas de carbón pulverizado y, más aún, de gas- petróleo . La ventaja de las centrales nucleares en el coste de la electricidad producida se nota especialmente durante las llamadas crisis energéticas iniciadas a principios de los años 70. La caída de los precios del petróleo reduce automáticamente la competitividad de las centrales nucleares.
Los costos de construcción de la planta de energía nuclear varían según el proyecto. Según estimaciones de 2007, compiladas sobre la base de proyectos implementados en la década de 2000, son aproximadamente $ 2300 por kW de energía eléctrica, esta cifra puede disminuir con la construcción en masa ($ 1200 para centrales térmicas a carbón, $ 950 a gas) [ 27] . Las previsiones para 2012 sobre el coste de los proyectos actualmente en ejecución convergen en la cifra de 2.000 dólares por kW (un 35% superior al carbón, un 45% a las centrales térmicas de gas) [28] . A partir de 2018, los proyectos rusos basados en el VVER-1000/1200 ruso cuestan alrededor de 140 000 rublos (2200 dólares) por kW de capacidad instalada, los proyectos extranjeros basados en el VVER-1000/1200 ruso son 2 veces más caros.
La principal desventaja de las centrales nucleares son las graves consecuencias de los accidentes , para evitar lo cual las centrales nucleares están dotadas de los más complejos sistemas de seguridad con múltiples reservas y redundancia , asegurando la exclusión de la fusión del núcleo incluso en caso de accidente base de diseño máximo [20] . Al mismo tiempo, el mundo opera reactores que no cuentan con los importantes sistemas de seguridad requeridos por las normas de seguridad de la década de 1970.
Un grave problema para las centrales nucleares es su eliminación una vez agotado el recurso, que según estimaciones puede llegar a representar hasta un 20% del coste de su construcción [20] .
Por una serie de razones técnicas, es extremadamente indeseable que las centrales nucleares funcionen en modo de maniobra, es decir, cubriendo la parte variable del programa de carga eléctrica [20] .
Otra desventaja de las centrales nucleares es la dificultad de procesar el combustible nuclear gastado.
Cualquier central nuclear en funcionamiento tiene un impacto en el medio ambiente de tres formas:
Durante la operación del reactor de una planta de energía nuclear, la actividad total de materiales fisionables aumenta millones de veces. La cantidad y composición de las emisiones de gas y aerosoles de radionucleidos a la atmósfera depende del tipo de reactor, la duración de la operación, la potencia del reactor, la eficiencia del tratamiento del gas y del agua. Las emisiones gaseosas y de aerosoles pasan por un complejo sistema de depuración necesario para reducir su actividad, y luego son liberadas a la atmósfera a través de un conducto de ventilación.
Los principales componentes de las emisiones de gases y aerosoles son gases inertes radiactivos, aerosoles de productos de fisión radiactivos y productos de corrosión activados, y compuestos volátiles de yodo radiactivo [29] . En total, se forman alrededor de 300 radionucleidos diferentes a partir del combustible de uranio en el reactor de la central nuclear a través de la fisión de átomos, de los cuales más de 30 pueden entrar en la atmósfera [30] . Entre ellos:
Isótopo | Media vida |
---|---|
yodo-129 | 17 Ma |
carbono-14 | 5730 años |
cesio-137 | 30 años |
tritio | 12,3 años |
criptón | 10,6 años |
yodo-131 | 8 dias |
xenón-133 | 5,27 días |
yodo-133 | 20,8 horas |
argón-41 | 1,82 horas |
criptón-87 | 78 minutos |
xenón-138 | 17 minutos |
nitrógeno-16 | 7.35 seg |
Los gases resultantes a través de las microfisuras de las barras de combustible (hay 48 mil barras de combustible en el reactor VVER-1000 ), así como en el proceso de extracción de las barras de combustible durante su reemplazo periódico, ingresan al refrigerante. Según las estadísticas, una de cada 5000 barras de combustible presenta daños graves en el revestimiento, lo que facilita que los productos de fisión entren en el refrigerante. Las normas de funcionamiento de las centrales nucleares rusas permiten la presencia de hasta un 1 % de barras de combustible con una contención dañada.
Un reactor tipo VVER genera alrededor de 40.000 Ci de emisiones radiactivas gaseosas al año. La mayoría de ellos son retenidos por filtros o se descomponen rápidamente, perdiendo su radiactividad. Al mismo tiempo, los reactores de tipo RBMK emiten un orden de magnitud más de emisiones gaseosas que los reactores de tipo VVER. La emisión media diaria de gases y aerosoles radiactivos en la central nuclear de Kursk en 1981-1990 y en la central nuclear de Smolensk en 1991-1992 alcanzó los 600-750 Ci/día . En promedio, por día en el territorio de Rusia, las emisiones gaseosas de las centrales nucleares ascendieron a alrededor de 800 Ci hasta 1993 (durante un año, alrededor de 300 mil Ci ).
La mayor parte de la radiactividad de las emisiones de gases y aerosoles es generada por radionúclidos de vida corta y se desintegra sin dañar el medio ambiente en unas pocas horas o días. Además de las emisiones gaseosas habituales, de vez en cuando, las centrales nucleares liberan a la atmósfera una pequeña cantidad de radionucleidos, productos de corrosión del reactor y del circuito primario, así como fragmentos de fisión de uranio. Se pueden rastrear varias decenas de kilómetros alrededor de cualquier central nuclear [31] .
Rostekhnadzor supervisa la seguridad de las centrales nucleares rusas .
La protección laboral está regulada por los siguientes documentos:
La seguridad nuclear y radiológica está regulada por los siguientes documentos:
La seguridad radiológica está regulada por los siguientes documentos:
La vida de una central nuclear está limitada, en particular, por los cambios en las propiedades mecánicas, la homogeneidad del material y la violación de la forma geométrica de los elementos estructurales del reactor bajo la acción de la radiación [32] . Durante la construcción de la primera central nuclear en Estados Unidos, los expertos creían que la contribución de este efecto es tan grande que no permitirá que el reactor opere por más de 100 días, pero ahora se estima la vida útil de los reactores de central nuclear en algunos casos. hasta 60 años [33] , y para la CN Sarri en Estados Unidos en 2015 se solicitó permiso para una extensión de operación de 80 años y se prevé solicitar el mismo permiso para la CN Peach Bottom [34] [35] .
El principal parámetro de recurso limitante para los recipientes a presión VVER es el cambio en la temperatura crítica de la transición dúctil-frágil del metal base y el metal de soldadura. El cambio de temperatura aumenta con la fluencia de neutrones rápidos F , aunque suele ser más lento que la fluencia (proporcional a F 0,33...1,0 ). La restauración de recipientes de reactores irradiados y la extensión de la vida útil en algunos casos es posible con un recocido especial del recipiente, pero este método no es aplicable a todos los materiales de recipientes y costuras. El segundo problema serio de la ciencia de los materiales de los reactores es la fragilización por radiación de los dispositivos internos, cuya deformación debido a la expansión por radiación del acero y un aumento en las tensiones termoelásticas conduce al hecho de que los cambios posteriores en las tensiones térmicas, junto con un alto nivel de estática. tensiones, pueden conducir a fallas por fatiga [33] [36] .
La vida operativa estándar de las unidades de energía nuclear la establece el gobierno de un país en particular sobre la base de la vida útil de diseño de un tipo particular de unidad de energía. Este período suele ser de 30-40 años. Como resultado de los estudios de unidades y ensamblajes de la unidad de potencia y, si es necesario, tomando medidas para restaurarlos, la vida útil puede extenderse por décadas más allá del período de diseño. La prolongación de la vida es una medida muy rentable; Así, para el reactor VVER-1000 , el costo de extender la vida útil en 10 (20) años se estima en 76 (89) millones de dólares, mientras que la utilidad de operación durante estos períodos es de 970 (1300) millones de dólares [33] . En Rusia, la vida útil estándar de la mayoría de los tipos de unidades de potencia es de 30 años [37] [38] . La operación de los reactores VVER y RBMK de primera generación en Rusia se ha extendido a 45 años, y la de los VVER de segunda generación a 55 años [39] . En ocasiones, se construyen nuevos reactores para reemplazar los reactores antiguos que se acercan a su fecha estándar de desmantelamiento. Un ejemplo típico es el LNPP-2 , que se está construyendo en la ciudad de Sosnovy Bor para reemplazar al LNPP- 1, que está a punto de ser desmantelado . En los EE. UU., es común que los operadores de plantas obtengan una licencia para operar un nuevo reactor por 40 años. Posteriormente, los operadores pueden solicitar una extensión de la licencia hasta por 60 años. Ya se han concedido varias docenas de estos permisos [40] . En 2015 se presentó la primera solicitud de ampliación de licencia hasta 80 años para dos unidades de potencia de la central nuclear de Sarri en Virginia [34] [35] . La edad media de los reactores americanos es de 35,6 años. Francia no tiene un límite de vida. Las centrales nucleares se inspeccionan una vez cada 10 años, por lo que se renueva la licencia si cumplen las normas de seguridad. La edad media de los reactores franceses es de 29 años. La autoridad francesa de seguridad nuclear (Autorité de sûreté nucléaire) ha anunciado su intención de otorgar permiso para operar reactores por más de 40 años. Bajo las nuevas regulaciones de seguridad nuclear de Japón, los operadores de plantas de energía nuclear pueden solicitar permiso para continuar operando el reactor por más de 40 años. La agencia gubernamental debe permitir o prohibir la explotación [12] [41] .
Los reactores en funcionamiento más antiguos (alrededor de 50 años):
El reactor en funcionamiento más antiguo de Rusia (más de 48 años):
En septiembre de 2016, los científicos nucleares rusos probaron con éxito a plena capacidad una unidad de energía nueva y más poderosa del mundo con un reactor de neutrones rápidos: BN-800 de la central nuclear de Beloyarsk . Junto con la producción de combustible MOX iniciada un año antes, Rusia se convirtió en líder en la transición a un ciclo cerrado de uso de combustible nuclear, que permitirá a la humanidad obtener un recurso energético casi inagotable a través del reciclaje de residuos nucleares, ya que la energía nuclear convencional Las plantas utilizan sólo el 3% del potencial energético del combustible nuclear [4] . El uso de plutonio apto para armas y desechos en tales reactores puede reducir significativamente la cantidad de residuos enterrados y reducir su vida media a 200-300 años.
Rusia ocupa el primer lugar en el mundo en el desarrollo de tecnologías para la construcción de dichos reactores, aunque muchos países desarrollados lo han estado haciendo desde la década de 1950. La primera unidad de potencia con un reactor de neutrones rápidos BN-350 se lanzó en la URSS en 1973 y funcionó en Aktau hasta 1999 . La segunda unidad de energía se instaló en la central nuclear de Beloyarsk en 1980 ( BN-600 ) y ha estado operando ininterrumpidamente hasta el día de hoy; en 2010, su vida útil se extendió por 10 años [4] .
El gobierno de los Estados Unidos ha adoptado la Iniciativa del Hidrógeno Atómico. Se está trabajando (con Corea del Sur ) para crear una nueva generación de reactores nucleares capaces de producir grandes cantidades de hidrógeno . INEEL (Laboratorio Nacional de Ingeniería Ambiental de Idaho) predice que una unidad de la planta de energía nuclear de próxima generación producirá hidrógeno diario equivalente a 750,000 litros de gasolina .
Se están financiando investigaciones sobre las posibilidades de producción de hidrógeno en las centrales nucleares existentes [42] .
Aún más interesante, aunque una perspectiva relativamente lejana, es el uso de la energía de fusión nuclear . Los reactores termonucleares están calculados para consumir menos combustible por unidad de energía, y tanto este combustible en sí mismo ( deuterio , litio , helio-3 ) como sus productos de fusión no son radiactivos y, por tanto, respetuosos con el medio ambiente.
Desde el año 2006 a la fecha ha estado en operación el reactor termonuclear experimental EAST en Hefei , China , donde en el año 2009 el factor de eficiencia energética superó por primera vez la unidad [43] , y en el año 2016 se logró mantener el plasma con un temperatura de 5⋅10 7 K en 102 segundos [44] .
Actualmente, con la participación de Rusia , EE. UU., Japón y la Unión Europea en el sur de Francia en Cadarache , está en marcha la construcción del reactor termonuclear experimental internacional ITER .
Sello postal de la URSS, 1955 : la construcción de la primera central nuclear del mundo de la Academia de Ciencias de la URSS .
Sello postal de la URSS, 1955: la construcción de la primera central nuclear del mundo de la Academia de Ciencias de la URSS.
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Plantas de energía nuclear construidas según diseños soviéticos y rusos. | |||||||||||||||
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§ — hay unidades de potencia en construcción, ‡ — se planean nuevas unidades de potencia, × — hay unidades de potencia cerradas |
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