Hispanopedia WikiEl Programa de Sostenibilidad de Reactores de Agua Ligera es un programa de investigación y desarrollo del gobierno estadounidense . Dirigido por el Departamento de Energía de los Estados Unidos , tiene como objetivo realizar investigaciones y recopilar los datos necesarios para obtener licencias que permitan extender la vida útil de las 104 centrales nucleares generadoras de electricidad que actualmente operan en Estados Unidos , más allá de los 60 años. Prácticamente todas las centrales nucleares comerciales generadoras de electricidad en Estados Unidos son reactores de agua ligera (LWR), lo que significa que utilizan agua común (ligera) como moderador y refrigerante simultáneamente.
La base del proyecto se fundamenta en los hechos de que en un futuro próximo:
- Se prevé que la demanda de electricidad aumente significativamente.
- Estados Unidos tiene como objetivo reducir significativamente las emisiones de dióxido de carbono.
Durante su campaña presidencial , Barack Obama declaró: « La energía nuclear representa más del 70 % de nuestra electricidad generada sin emisiones de carbono. Es improbable que podamos alcanzar nuestros ambiciosos objetivos climáticos si eliminamos la energía nuclear como opción». [ 1 ] El Programa LWRS opera bajo la premisa de que la electricidad de las centrales nucleares, como fuente de cero emisiones de carbono , puede y debe desempeñar un papel fundamental como parte de una solución integral a ambas necesidades. El Programa LWRS se centra en cuatro áreas principales: Envejecimiento y Degradación de Materiales, Tecnologías Avanzadas de Instrumentación, Información y Sistemas de Control, Combustibles Nucleares Avanzados para Reactores de Agua Ligera y, finalmente, Caracterización del Margen de Seguridad Basada en el Riesgo.
Aumento previsto de la demanda
Se prevé que la demanda interna de energía eléctrica crezca más del 30 % entre 2009 y 2035. Al mismo tiempo, la mayoría de las centrales nucleares en funcionamiento comenzarán a agotar la prórroga inicial de 20 años de su licencia de operación original de 40 años, para un total de 60 años de operación. Según un estudio, [ 2 ] la demanda aumentará entre un 30 % y un 40 % para el año 2030. Otros estudios [ 3 ] sugieren un aumento aún mayor a nivel mundial: superior al 80 % para 2035.
Objetivos para reducir las emisiones de dióxido de carbono
El presidente Obama dejó clara la postura nacional de Estados Unidos sobre las emisiones de dióxido de carbono en el sitio web de la Casa Blanca, donde declaró: "Debemos tomar medidas inmediatas para reducir la contaminación por carbono que amenaza nuestro clima y mantiene nuestra dependencia de los combustibles fósiles ". [ 4 ] El presidente se ha fijado el objetivo de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a un 80 % por debajo de los niveles de 1990 para el año 2050.
Dónde está ocurriendo
El Laboratorio Nacional de Idaho (INL), cerca de Idaho Falls, Idaho, y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) son los principales centros de investigación participantes. Otros laboratorios y universidades de todo el país colaboran en aspectos específicos de la investigación (véase más abajo).
¿Quiénes están involucrados?
Gestión de programas
- Trevor Cook, Director del Proyecto Federal del Programa LWRS
- Bruce P. Hallbert, Director de la Oficina de Integración Técnica del Programa LWRS
- Donald L. Williams, Jr., Subdirector de la Oficina de Integración Técnica del Programa LWRS
- Cathy J. Barnard, Gerente de Operaciones, Oficina de Integración Técnica del Programa LWRS
- Keith J. Leonard, Responsable del Programa de Envejecimiento y Degradación de Materiales
- Bruce P. Hallbert, Responsable del Programa de Desarrollo de Tecnologías Avanzadas de Instrumentación, Información y Sistemas de Control.
- Curtis L. Smith, Caracterización del margen de seguridad basada en el riesgo
- Mitchell T. Farmer, Tecnologías de seguridad de reactores
Gobierno
- Oficina de Energía Nuclear del Departamento de Energía de los Estados Unidos
- Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos
Laboratorios Nacionales
Programas relacionados de investigación y desarrollo del Departamento de Energía
- Reactor de Pruebas Avanzado (ATR) Instalación Nacional de Usuarios Científicos
- Centro de Estudios Avanzados de Energía (CAES)
- Consorcio para la Simulación Avanzada de Reactores de Agua Ligera (CASL)
Industria
Universidades
- Universidad Estatal de California, San Bernardino
- Escuela de Minas de Colorado
- Georgia Tech
- Universidad Estatal de Mississippi
- Universidad Estatal de Missouri
- Instituto Tecnológico de Massachusetts
- Universidad Estatal de Ohio
- Universidad Estatal de Oregón
- Universidad Texas A&M
- Universidad de California en Berkeley
- Universidad de California Santa Bárbara
- Universidad de Michigan
- Universidad de Wisconsin, Madison
Internacional
- Predicción de la vida útil de las centrales nucleares europeas
- Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (Proyecto del reactor de Halden)
- Gestión del ciclo de vida de las plantas del Organismo Internacional de Energía Atómica
- Foro Internacional para la Gestión del Envejecimiento de los Reactores
- Instituto de Envejecimiento de Materiales
- Comité de la Agencia de Energía Nuclear sobre la Seguridad de las Instalaciones Nucleares
- Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos
- Grupo de Trabajo Binacional sobre Energía entre Estados Unidos y Argentina
Áreas técnicas principales de investigación y desarrollo
Envejecimiento y degradación de los materiales
El programa de Envejecimiento y Degradación de Materiales lleva a cabo investigaciones para desarrollar la base científica que permita comprender y predecir el comportamiento de degradación ambiental a largo plazo de los materiales en las centrales nucleares. Proporciona datos y métodos para evaluar el rendimiento de los sistemas, estructuras y componentes esenciales para el funcionamiento seguro y sostenible de las centrales nucleares, ofreciendo información clave tanto a los organismos reguladores como a la industria.
Fondo
Los reactores nucleares presentan un entorno de servicio muy exigente. Los componentes dentro de la contención de un reactor en funcionamiento deben soportar agua a alta temperatura, esfuerzos, vibraciones y un intenso campo de neutrones. La degradación de los materiales en este entorno puede provocar una disminución del rendimiento y, en algunos casos, una falla repentina.
Es evidente que las exigentes condiciones de un reactor nuclear en funcionamiento pueden afectar la capacidad de una amplia gama de materiales para cumplir su función prevista durante periodos prolongados de servicio. La vigilancia rutinaria y las actividades de reparación o sustitución pueden mitigar el impacto de esta degradación; sin embargo, aún se producen fallos.
Si bien todos los componentes pueden reemplazarse, la decisión de sustituirlos sin más puede no ser práctica ni la opción más rentable. Por lo tanto, comprender, controlar y mitigar los procesos de degradación de los materiales, así como establecer una base técnica sólida para la planificación a largo plazo de los reemplazos necesarios, son prioridades clave para la operación prolongada de las centrales nucleares y las consideraciones sobre el aumento de potencia.
Propósito y objetivos
La línea de investigación sobre el envejecimiento y la degradación de materiales abarca diversas áreas de la ciencia y la tecnología de los materiales, apoyando múltiples misiones del Departamento de Energía y aportando información valiosa para la evaluación de la extensión de la vida útil de las centrales nucleares, a la vez que complementa los esfuerzos de investigación y desarrollo de la industria nuclear y los organismos reguladores. Los objetivos estratégicos de esta línea de investigación son desarrollar la base científica para comprender y predecir el comportamiento de degradación ambiental a largo plazo de los materiales en las centrales nucleares, así como proporcionar datos y métodos para evaluar el rendimiento de los sistemas, estructuras y componentes esenciales para la operación segura y sostenible de dichas centrales.
El Departamento de Energía (a través del Programa de Envejecimiento y Degradación de Materiales) participa en esta actividad de investigación y desarrollo para proporcionar una mejor comprensión mecanicista de los principales modos de degradación y datos experimentales suficientes para establecer y validar los límites operativos; proporcionar nuevos métodos de monitoreo de la degradación; y desarrollar técnicas de mitigación avanzadas para mejorar el rendimiento, la confiabilidad y la rentabilidad.
Tecnologías avanzadas de instrumentación, información y sistemas de control
La línea de investigación sobre tecnologías avanzadas de instrumentación , información y sistemas de control lleva a cabo investigaciones para desarrollar, demostrar e implementar nuevas tecnologías digitales para arquitecturas de instrumentación y control, y proporciona capacidades de monitoreo para garantizar el funcionamiento continuo, seguro, confiable y económico de las centrales nucleares operativas del país.
Fondo
Las tecnologías de instrumentación, información y sistemas de control fiables son esenciales para garantizar la operación segura y eficiente de la flota de reactores de agua ligera (LWR) de EE. UU. Estas tecnologías afectan a todos los aspectos de las operaciones de las centrales nucleares y sus sistemas auxiliares. La instrumentación y las interfaces hombre-máquina actuales emplean sistemas analógicos en el sector nuclear. Si bien otros sectores consideran que estos sistemas están obsoletos, siguen funcionando de forma fiable, pero no permiten a las empresas eléctricas aprovechar al máximo las tecnologías digitales para mejorar su rendimiento. Además de los sistemas de control, se necesitan nuevas tecnologías para monitorizar y caracterizar los efectos del envejecimiento y la degradación en áreas críticas de sistemas, estructuras y componentes clave. El objetivo de estos esfuerzos es desarrollar, demostrar e implementar nuevas tecnologías digitales para las arquitecturas de instrumentación, información y control, y proporcionar capacidades de monitorización para garantizar la operación segura, fiable y económica de las 104 centrales nucleares del país.
Propósito y objetivos
El objetivo del programa de Tecnologías Avanzadas de Instrumentación, Información y Sistemas de Control es permitir la modernización de los sistemas heredados de instrumentación, información y control de manera que se cree un entorno digital integrado que abarque todos los aspectos de las operaciones y el soporte de la planta, construyendo una arquitectura de información tridimensional que integre los sistemas, los procesos y los trabajadores de la planta en una serie de tecnologías interconectadas.
Caracterización del margen de seguridad basada en el riesgo
La vía de caracterización del margen de seguridad basada en el riesgo lleva a cabo investigaciones para desarrollar e implementar enfoques que apoyen la gestión de la incertidumbre en la cuantificación de los márgenes de seguridad, con el fin de mejorar la toma de decisiones en las centrales nucleares. Esta vía permitirá (1) desarrollar y demostrar un método de evaluación de riesgos vinculado a la cuantificación de los márgenes de seguridad y (2) crear herramientas avanzadas para la evaluación de la seguridad que posibiliten una representación más precisa del margen de seguridad de una central nuclear.
Fondo
La seguridad es fundamental para el diseño, la concesión de licencias, la operación y la economía de las centrales nucleares . A medida que las centrales nucleares LWR actuales superan los 60 años, existe la posibilidad de que aumente la frecuencia de fallos en sistemas, estructuras y componentes que desencadenen eventos de gran importancia para la seguridad, reduzcan las capacidades de mitigación de accidentes existentes o generen nuevos modos de fallo. Los diseñadores de centrales suelen sobredimensionar ciertas partes de las centrales nucleares y dotarlas de robustez mediante características de seguridad redundantes y diversas, para garantizar que, incluso en escenarios que superen con creces las bases de diseño , la salud y la seguridad públicas estén protegidas con un alto grado de garantía.
La capacidad de caracterizar y cuantificar mejor el margen de seguridad es fundamental para mejorar la toma de decisiones sobre el diseño, la operación y la extensión de la vida útil de los reactores de agua ligera (LWR). Un enfoque sistemático para la caracterización de los márgenes de seguridad representa un aporte vital para el análisis y la toma de decisiones regulatorias y del licenciatario. Además, a medida que la investigación y el desarrollo en el Programa LWRS y otras iniciativas de colaboración generen nuevos datos y una mejor comprensión científica de los procesos físicos que rigen el envejecimiento y la degradación de los sistemas, estructuras y componentes de la planta (y, simultáneamente, apoyen los avances tecnológicos en el combustible del reactor nuclear y la instrumentación, la información y los sistemas de control de la planta), se conocerán las necesidades y oportunidades para optimizar la seguridad y el rendimiento de la planta.
Objetivo
El objetivo de la Ruta de Caracterización de Márgenes de Seguridad Basada en Riesgos (RISMC) es desarrollar e implementar enfoques que apoyen la gestión de la incertidumbre en la cuantificación de los márgenes de seguridad para mejorar la toma de decisiones en las centrales nucleares. La gestión de la incertidumbre implica la capacidad de (a) comprender y (b) controlar los riesgos relacionados con la seguridad. Por consiguiente, la Ruta RISMC se centra en mejorar ambos aspectos de la gestión de la seguridad.
Combustibles nucleares para reactores avanzados de agua ligera
El programa de investigación sobre combustibles nucleares avanzados lleva a cabo estudios para mejorar la base de conocimientos científicos que permiten comprender y predecir el rendimiento fundamental del combustible nuclear y el revestimiento en las centrales nucleares. Esta información se aplica al desarrollo de combustibles de alto rendimiento y alto grado de quemado, con mayor seguridad, mejor integridad del revestimiento y una economía del ciclo del combustible nuclear optimizada.
Fondo
El rendimiento del combustible nuclear es un factor determinante del desempeño operativo, la seguridad, la economía operativa y los requisitos de eliminación de residuos de las centrales nucleares. En las últimas dos décadas, la industria nuclear ha mejorado los factores de capacidad de las centrales mediante mejoras graduales en la fiabilidad y el uso o la quema del combustible. Sin embargo, dado que estas mejoras están alcanzando su máximo impacto posible, para lograr mejoras significativas en los márgenes de seguridad, a la vez que se mejoran los márgenes operativos y la economía, se requieren avances sustanciales que vayan más allá de las mejoras graduales en la generación actual de combustible nuclear. Se necesitan cambios fundamentales en la composición del combustible nuclear, la integridad del revestimiento y la interacción combustible/revestimiento para alcanzar los siguientes niveles de rendimiento del combustible. Las mejoras tecnológicas que se están desarrollando en el marco del Programa Avanzado de Combustibles Nucleares para Reactores de Agua Ligera (LWR) se centran en el desarrollo de materiales de revestimiento revolucionarios, respaldados por diseños mecánicos de combustible mejorados y composiciones de combustible alternativas. De materializarse, estos cambios aportarían mejoras sustanciales y beneficiosas en la economía, la operación y la seguridad de las centrales nucleares.
Propósito y objetivos
El programa de investigación sobre combustibles nucleares avanzados para reactores de agua ligera (LWR) se centra en mejorar la seguridad de los reactores, aumentar la rentabilidad del combustible, desarrollar diseños de revestimiento avanzados y crear modelos computacionales mejorados para predecir su rendimiento. Los objetivos estratégicos de investigación y desarrollo se dirigen a perfeccionar la base de conocimientos científicos para comprender y predecir el rendimiento fundamental del combustible nuclear y su revestimiento en centrales nucleares, y a aplicar esta información al desarrollo de combustibles de alto rendimiento y alto grado de quemado, con mayor seguridad, integridad del revestimiento y rentabilidad del ciclo del combustible nuclear. Esta investigación también busca demostrar cada uno de los avances tecnológicos, cumpliendo con todos los límites de seguridad y normativas mediante pruebas y análisis rigurosos.
Véase también
Referencias
- ↑ "Copia archivada" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 17-10-2008 . Recuperado el 05-11-2008 .
{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace ) - ↑ Administración de Información Energética de EE. UU., "Perspectivas Energéticas Internacionales 2007", Administración de Información Energética, Oficina de Análisis y Pronósticos Integrados, Departamento de Energía de EE. UU., Washington, DC, mayo de 2007.
- ↑ Perspectivas de la EIA para 2010 citadas en el informe de noticias de WNN: http://www.world-nuclear-news.org/EE-The_only_way_is_up_for_world_energy_use-2705107.html .
- ↑ "Energía y Medio Ambiente" . Casa Blanca . 2009. Archivado del original el 3 de junio de 2009.
Enlaces externos
- Página web del INL con la descripción del programa LWRS.
- Página principal de EPRI
- Página principal de la NRC
- reactores de agua ligera
- Laboratorio Nacional de Idaho
