GENERACION DE ENERGIA NO CONVENCIONAL - uns.edu.pe

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GENERACION DE ENERGIA NO CONVENCIONAL ING. ROBERT GUEVARA CHINCHAYAN INGENIERO EN ENERGIA CIP 72486 INSTALACIONES MAGNETO HIDRODINAMICAS FUSION NUCLEAR CENTRALES GEOTERMICAS. ENERGIA MAREOMOTRIZ CICLO DE GRAZ

INSTALACIONES MAGNETO HIDRODINAMICAS FUNDAMENTOS LEY DE LENZ: que las fuerzas electromotrices o las corrientes inducidas sern de un sentido tal, que se opongan a la variacin del flujo magntico que las produjo. Esta ley es una consecuencia del principio de conservacin de la energa. La polaridad de una FEM inducida es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magntico se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original.

LEY DE FARADAY : Demostr que cuando un material conductor de electricidad se pone en movimiento en presencia de un campo magntico , se genera un potencial elctrico en sus extremos , el cual a su vez es capaz de generar energia elctrica. Establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magntico que lo atraviesa. La induccin electromagntica es el principio sobre el que se basa el funcionamiento del generador elctrico, el transformador y muchos otros dispositivos FUNDAMENTOS

Ley de fuerza de LORENTZ : Toda vez que una carga se desplaza dentro de un campo magntico, recibe una fuerza que es directamente proporcional al valor de la carga, a su velocidad, al campo magntico y al seno del ngulo formado por el vector velocidad y el vector campo magntico. ECUACIONES DE NAVIER STOKES :Se trata de un conjunto de ecyaciones en deivadas parciales no lineales que describen el movimiento de un fluido. Estas ecuaciones gobiernan la atmosfera terrestre, las corrientes ocenicas y el flujo alrededor de vehculos o proyectiles y, en general, cualquier fenmeno en el que se involucren fluidos newtonianos.

CONSIDERACIONES PARA EL PLASMA Se denomina plasma a un gas constituido por partculas cargadas iones libres y cuya dinamica presenta efectos colectivos dominados por las interacciones electromagnticas de largo alcance entre las mismas

El plasma se trata como un fluido homogneo. El plasma es un conductor perfecto, por lo que posee una conductividad elctrica infinita. La superconductividad se manifiesta solo sobre una cierta temperatura crtica y a un campo magntico crtico, el cual puede variar de acuerdo al material usado. El plasma tiene una viscosidad nula. El plasma est formado por igual nmero de cargas positivas y negativas, lo que anula la carga total del sistema. A mayor temperatura, mayor ser la dispersin de velocidades . Los plasmas forman el estado de agregacion ms abundante de la naturaleza

EJEMPLOS DE PLASMA Plasmas Terrestres : Los rayos de una tormenta , la aurora boreal , la ionosfera ( 85-750 Km). Plasmas espaciales : Las estrellas ,los vientos solares, las nebulosas, ambiplasma (Universo era una mezcla equitativa de materia y antimateria en la forma llamada ambiplasma que se habra separado de manera natural cuando ocurrieron las reacciones de aniquilacin acompaadas por una tremenda liberacin de energa) Plasmas Artificiales : Monitores de pantalla, interior de los tubos fluorescentes, soldadura de arco, materia expulsada de los sistemas de propulsin de los cohetes,etc.

El campo de la magneto hidrodinmica fue iniciado por Hannes Alfven por el cual recibi el Premio Nobel de Fsica de 1970. Gases de combustin con aditivos ( con metales alcalinos ) a Altas temperaturas (+2000 C) se ionizan pasando al estado plasmtico , entran a velocidades subsnicas en sistema divergente-convergente . En dicho ducto y en direccin perpendicular al flujo se tiene un campo magntico intenso ( 4-5 Teslas) , por lo que se crea un campo elctrico. Esta f.e.m puede retirarse a travs de electrodos ubicados a los extremos. APLICACIONES EN LA PROPULSION NAVAL

El motor MHD funciona bajo el mismo principio que un generador MHD, la diferencia est que en el primero se ingresa un gas ionizado para producir corriente elctrica, ahora se usa corriente elctrica y el mismo campo magntico para mover a las partculas de un fluido ionizado. En lugar de una hlice paletas propulsoras, de usa un chorro de agua producido por un sistema de propulsin magnetohidrodinmico (MHD). La tecnologa MHD est basada en una ley fundamental del electromagnetismo: cuando un campo magntico y una corriente elctrica se intersecan en un fluido, la interaccin repulsiva entre ambos, empuja al fluido en direccin perpendicular a ambos, al campo magntico y a la corriente elctrica. (Regla de la mano izquierda).

FLUJO MAGNETICO FLUJO MAGNETICO El flujo magntico emanado de las bobinas pasa a travs del tubo Una corriente elctrica fluye entre el par de electrodos del tubo propulsor

BOBINAS SUPERCONDUCTORAS CORRIENTE ELECTRICA CORRIENTE ELECTRICA MOVIMIENTO DEL LIQUIDO MOVIMIENTO

DEL LIQUIDO La propulsin magnetohidrodinamica y la regla de la mano izquierda APLICACIONES EN LA PROPULSION NAVAL El lquido es el agua de mar, la cual conduce la electricidad debido a la sal que contiene. Dentro de cada propulsor el agua fluye por tubos, arreglados de tal forma como si fueran las toberas de un cohete. Los tubos se encuentran envueltos en su contorno por bobinas superconductoras hechas de una aleacin especial

(Niobio y Titanio) sobre un ncleo de cobre. Helio lquido puede ser usado como refrigerante para las bobinas a una temperatura de -452.13 F, solo unos pocos grados sobre el cero absoluto, mantenindolas en un estado de superconductividad donde no casi no existe resistencia al flujo de la electricidad. La electricidad fluyendo a travs de las bobinas genera un poderoso campo magntico dentro de los tubos propulsores. Cuando la corriente elctrica circula por un par de electrodos dentro de cada tubo, el agua de mar es impulsada con fuerza desde los tubos, haciendo que el buque vaya hacia adelante. GENERADOR ENFRIADOR DE HELIO CABINA

CAA PROPULSOR ELECTROMAGNTICO El Yamato I, primera embarcacin movida por propulsin MHD VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Velocidades sobre los 100 nudos. No hay ruido de una hlice no hay ruido por cavitacin. No tienen partes mviles, no son ruidosos, no vibran y por consiguiente requieren un bajo nivel de mantenimiento El problema de la construccin de magnetos mucho ms eficientes y livianos. El magnetismo de la tierra tiene influencia en el propulsor MHD, por lo que se requiere de un gran flujo magntico generado a fin de contrarrestar el mismo.

El agua salada tiene un alto nivel de corrosin en los electrodos ENERGIA GEOTERMICA DEFINICION Se llama energa geotrmica a la que se encuentra en el interior de la tierra en

forma de calor, como resultado de: La desintegracin de elementos radiactivos: descomposicn de istopos naturales tales como el uranio, el torio y el potasio. El calor permanente que se origin en los primeros momentos de formacin del planeta. Esta energa se manifiesta por medio de procesos geolgicos o tectonicos como volcanes en sus fases pstumas, los geseres que expulsan agua caliente y las aguas termales. La energa trmica en los ltimos diez kilmetros de la corteza del planeta es enorme, 50.000 veces mayor que la energa contenida en todas las fuentes de petrleo y de gas natural Chile, Per, Mxico, Estados Unidos, Canad, Rusia, China, Japn, las Filipinas, Indonesia y otros pases a lo largo del anillo del fuego (un rea de alta actividad

volcnica que cerca la cuenca del ocano Pacfico) son ricos en energa geotrmica. Otro punto caliente geotrmico es el gran valle del Rift de frica, que incluye pases como Kenia y Etiopa. PAISES PRODUCTORES En Europa, los pases lderes en el desarrollo de energa geotrmica son Italia, con 810 megavatios, e Islandia, con 420 megavatios. Se espera que Italia casi doble su capacidad instalada antes de 2020. Islandia, con el 27 % de sus necesidades de electricidad cubiertas extrayendo el calor de la tierra, es el nmero uno mundial en la proporcin de electricidad generada de energa geotrmica. Alemania, con slo 8 megavatios de capacidad instalada, queda por detrs, pero est comenzando a ver los efectos de una tarifa de venta de 0,15 por kilovatio-hora que fue

implementada en 2004. Casi 150 plantas estn actualmente en desarrollo en Alemania, con la mayor parte de la actividad centrada en Baviera. Filipinas, que genera el 23 por ciento de su electricidad de la energa geotrmica, es el segundo productor del mundo por detrs de Estados Unidos. Las Filipinas apuntan a aumentar su capacidad geotrmica instalada antes de 2013 en ms del 60 %, a 3.130 megavatios. Indonesia, el tercero del mundo, tiene incluso mayores planes, aadiendo 6.870 megavatios de nueva capacidad geotrmica en desarrollo durante los 10 siguientes aos, igual a casi el 30 % de su capacidad de generacin de electricidad actual de todas las fuentes. Balnearios: Aguas termales

que tienen aplicaciones para la salud Calefaccin y agua caliente. APLICACIONES DE LA ENERGIA GEOTERMICA Electricidad. Extraccin de minerales: Se obtienen de los manantiales azufre, sal

comn, amoniaco, metano y cido sulfdrico. Agricultura y acuicultura: Para invernaderos y criaderos de peces. GRADIENTE TERMICO Es la variacin de la temperatura de la tierra con la profundidad , un valor medio

de los primeros km de la corteza es de unos 30 C/km. Sin embargo, en los basaltos islandeses del Terciario el gradiente es de 47 a 86 C/km. Salvo por una zona anmala en Breiafjrur (hasta 124 C/km), el gradiente aumenta progresivamente con la proximidad al rift volcnico, y en una banda perifrica de 1550 km de anchura los valores

oscilan desde 50-60 C/km a 120-165 C/km.d ZONAS DE MANIFESTACIONES GEOTERMICAS TIPOS DE YACIMIENTOS GEOTERMICOS : SEGN LA TEMPERATURA DEL AGUA Energa geotrmica de alta temperatura Cuando el agua sale a una temperatura entre 150 y 400C, lo que

produce vapor en la superficie. Energa geotrmica de temperaturas medias Los fluidos de los acuferos estn a temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y 150C. Por consiguiente, la conversin vapor-electricidad se realiza con un menor rendimiento: pequeas centrales elctricas pueden explotar estos recursos.. Energa geotrmica de

baja temperatura Temperaturas comprendidas entre 20 y 60C, que es la temperatura tpica de los baos de aguas termales. Esta energa se utiliza para necesidades domsticas, urbanas o agrcolas. En el mundo existen varias experiencias notables en este sentido en Italia, Nueva Zelanda y Canad, lugares en los que la energa geotrmica apoya el consumo tradicional. En Filipinas, el sistema geotrmico tiene una capacidad de potencia de 2.000 megavatios. TIPOS DE YACIMIENTOS Existen dos tipos de yacimientos: Los hidrotrmicos, donde se extrae agua a alta presin que

est cerca de un foco de calor;. TIPOS DE YACIMIENTOS Los sistemas de rocas calientes (Petrotermica o Magmatica), que es un hueco ubicado entre los 500 a 2.000 metros de profundidad, con un techo compuesto por rocas impermeables, un depsito de agua y rocas fracturadas que permitan una circulacin de fluidos y, por lo tanto, la trasferencia de calor desde la fuente de calor a la superficie. En este caso, se perfora el suelo hasta alcanzar el foco de calor, se inyecta agua fra y se utiliza sta una vez se calienta . TIPOS DE CENTRALES GEOTRMICAS

Hay tres tipos de centrales geotrmicas dependiendo de las temperaturas y de las presiones de la reserva: - Vapor, llamadas CENTRALES DE VAPOR SECO. - Mezcla de vapor y lquido o CENTRALES DE FLUJO TOTAL , estos yacimientos geotrmicos son los ms difciles de explotar, dado que el agua contiene sales disueltas y forma una mezcla llamada salmuera. sta ocasiona grandes problemas de corrosin en las instalaciones geotrmicas, que deben resolver los ingenieros geotrmicos, si quieren que una planta sea duradera. -Lquido (AGUA CALIENTE): Centrales de expansin sbita o flash Centrales de calefaccin CENTRALES DE VAPOR SECO

Una reserva de vapor "seco" produce vapor pero muy poca agua. El vapor es entubado directamente en una central de vapor "seco" que proporciona la fuerza para girar el generador de turbina. La Central Geotrmica de Nesjavellir, en la zona volcnica de Hengill (Islandia) de 30 MW Central Geotrmica de Nesjavellir- ISLANDIA CENTRALES DE FLUJO TOTAL Estas centrales funcionan con una mezcla de lquido y vapor . La mezcla es llevada directamente hasta las turbinas que estn diseadas para trabajar con esa mezcla. Despus de dejar su energa en la turbina, el fluido es condensado y reinyectado en el yacimiento para su regeneracin. Central Geotermica AHUACHAPAN El Salvador de 60 MW

CENTRAL DE EXPANSIN SBITA O FLASH Una reserva geotrmica que produce mayoritariamente agua caliente es llamada "reserva de agua caliente" y es utilizada en una central "flash". El agua que est entre 130 y 330C es trada a la superficie a travs del pozo de produccin donde, a travs de la presin de la reserva profunda, algo del agua se convierte inmediatamente en vapor en un "separador". El vapor luego mueve las turbinas. CENTRAL DE EXPANSIN SBITA O FLASH CENTRAL GEOTERMICA DE GUANACASTE-COSTA RICA 55 MW SISTEMAS A BAJA TEMPERATURA Una reserva con temperaturas entre 110 y 160C no tiene suficiente calor para

producir rpidamente suficiente vapor pero puede ser utilizada: - para producir electricidad en una CENTRAL BINARIA. - para abastecer de CALEFACCION O AGUA CALIENTE industrias de la zona. viviendas o CENTRAL GEOTRMICA DE CICLO BINARIO En un sistema binario el agua geotrmica pasa a travs de un intercambiador de calor, donde el calor es transferido a una segundo lquido( isobutano, pentano) que hierve a temperaturas ms bajas que el agua. Cuando es calentado, el lquido binario se convierte en vapor, que como el vapor de agua, se expande y mueve las hlices de la turbina. El vapor es luego recondensado y convertido en lquido y utilizado

repetidamente. En este ciclo cerrado, no hay emisiones al aire. SISTEMAS DE CALEFACCIN Los sistemas de calefaccin de distritos geotrmicos bombean agua geotrmica hacia un intercambiador de calor, donde ste transfiere su calor a agua de ciudad limpia que es conducida por tuberas a los edificios del distrito. Luego, un segundo intercambiador de calor transfiere el calor al sistema de calefaccin del edificio. El agua geotrmica es inyectada de nuevo al pozo de reserva para ser recalentada y utilizada de nuevo. Hoy da, con bombas de calor geotrmico, GHP's, nos aprovechamos de la temperatura estable de la tierra- entre 7 y 13C justo unos pocos metros por debajo de la superficie- para ayudar a mantener nuestras temperaturas interiores estables. GHP's circulan agua u otros lquidos a travs de tuberas enterradas en un crcuito continuo, tanto horizontal como vertical, cercano a un edificio. Dependiendo del agua, el sistema es utilizado para calentar o para

enfriar. En aplicaciones de calefaccin, el calor de la tierra, es decir la diferencia entre la temperatura de la tierra y la ms fra temperatura del aire, es transferido a tuberas enterradas en un lquido circulante y luego transferido de nuevo al edificio. Para aplicaciones de enfriamiento, el fluido circulante en las tuberas recoge el calor del edificio, y lo transfiere a la tierra lo que ayuda a enfriarlo. VENTAJAS DE LA ENERGA GEOTRMICA No queman combustibles para producir vapor que gire las turbinas. El rea de terreno requerido por las plantas geotrmicas por megawatio es menor que otro tipo de plantas. La central geotrmica es resistente a las interrupciones de generacin de energa debidas al tiempo, desastres naturales o acontecimientos polticos que puedan

interrumpir el transporte de combustibles. Estas centrales pueden tener diseos modulares, con unidades adicionales instaladas en incremento cuando sea necesario debido a un crecimiento en la demanda de la electricidad. El dinero no debe ser exportado para poder importar combustible, los beneficios econmicos se mantienen en la regin y no hay colapsos por el precio del combustible. VENTAJAS Es una fuente que evitara la dependencia energtica del exterior. Los residuos que produce son mnimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petrleo, carbn... Sistema de gran ahorro, tanto econmico como energtico Ausencia de ruidos exteriores

Los recursos geotermicos son mayores que los recursos de carbn, petrleo, gas natural y uranio combinados.[cita requerida] No est sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales. El rea de terreno requerido por las plantas geotrmicas por megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construccin de represas, tala de bosques, ni construccin de tanques de almacenamiento de combustibles. DESVENTAJES DE LA ENERGA GEOTRMICA - Grandes inversiones iniciales - Bajo rendimiento (11%-13%) - Imposibilidad de transporte

DESVENTAJAS En ciertos casos emisin de cido sulfhdrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal. En ciertos casos, emisin de CO2, con aumento de efecto invernadero; es inferior al que se emitira para obtener la misma energa por combustin. Contaminacin de aguas prximas con sustancias como arsnico, amonaco, etc. Contaminacin trmica. Deterioro del paisaje. No se puede transportar (como energa primaria).

No est disponible ms que en determinados lugares CONTAMINACION Las centrales geotrmicas producen muy poca contaminacin ambiental. Las emisiones de CO2 de una central geotrmica son aproximadamente 1/6 de las emisiones de una central trmica a gas por Kwh producido. El vapor usado por las centrales geotrmicas incluye gases incondensables tales como CO2, H2S, NH3, CH4, N2 y H2 en valores entre 2,5 y 47 gramos de contaminante por kg de vapor. El cido sulfdrico H2S es el contaminante de mayor preocupacin en las centrales geotrmicas, ya que afecta corrosivamente a los equipos elctricos. Esto, se soluciona haciendo uso de sistemas de extraccin de gases, adems de considerar grados de proteccin adecuados para las celdas,

estaado en los conec-tores, uso de conductores de aluminio en lugar de cobre, lavado peridico de los aisladores o, en su defecto, pintado de stos con una pintura del tipo polimrica. COSTOS La mayor parte del costo de las centrales, no es el mantenimiento o el combustible para que funcionen , sino ms bien los impuestos a pagar por el terreno ocupado y los costos de

instalacin. En una seguidilla de pasos, los costos iran a : Exploracin y anlisis de informacin del recurso Evaluacin de las posibilidades ( Estudio de factibilidad) Diseo de la planta Construccin de la planta Los costos iniciales en EEUU son aproximadamente entre U$S 2000 y U$S 5000 por Kw instalado y el costo de mantenimiento es de 0,015 a 0,045 centavos de Dlar dependiendo de las caractersticas del yacimiento y del tipo de planta. El Kw de energa geotrmica se comercializa a U$S 0,05 a U$S 0,08. Actualmente se trata de disminuir el precio de mercado. Incremento de la capacidad mundial , superior a 8.5 MWe

NORMATIVIDAD Ley Organica de Recursos Geotermicos-1997 Reglamento de la ley Organica de Recursos Geotermicos D.S 072-2006 EM. 3000 MW Fision nuclear FISION NUCLEAR Es una reaccion nuclear del tipo exotermica con liberacion de energia ,

que tiene lugar en el nucleo del atomo . La fisin ocurre cuando un ncleo pesado se divide en dos o ms ncleos pequeos, adems de algunos subproductos. Estos incluyen neutrones libres libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del ncleo como particulas alfa (ncleos de helio ) y beta (electrones y positrones de alta energa). REACCION EN CADENA

Una reaccin en cadena ocurre como sigue: un acontecimiento de la fisin empieza lanzando 2 o ms neutrones como subproductos. Estos neutrones se escapan en direcciones al azar y golpean otros ncleos, incitando a estos ncleos para experimentar la fisin. Puesto que cada acontecimiento de la fisin lanza 2 o ms neutrones, y estos neutrones inducen otras fisiones, el proceso se construye rpidamente y causa la reaccin en cadena.

El nmero de los neutrones que se escapan de una cantidad de uranio depende de su rea superficial. Solamente los materiales fisibles son capaces de sostener una reaccin en cadena sin una fuente externa de neutrones. Dependen de la masa critica del material y de la velocidad de resonancia, MASA CRITICA

La masa crtica es la mnima cantidad de material requerida para que el material experimente una reaccin nuclear en cadena. La masa crtica de un elemento fisionable depende de su densidad y de su forma fsica (barra larga, cubo, esfera, etc.). Puesto que los neutrones de la fisin se emiten en direcciones al azar, para maximizar las ocasiones de una reaccin en cadena, los neutrones debern viajar tan lejos como sea posible y de esa forma maximizar las posibilidades de que cada neutrn choque

con otro ncleo. Tambin es importante la densidad del material. Si el material es gaseoso, es poco probable que los neutrones choquen con otro ncleo porque hay demasiado espacio vaco entre los tomos y un neutrn volara probablemente entre ellos sin golpear nada. Si el material se pone bajo alta presin, los tomos estarn mucho ms cercanos y la probabilidad de una reaccin en cadena es mucho ms alta COMBUSTIBLES NUCLERAES

Se denomina combustible nuclear a todo aquel material que haya sido adaptado para poder ser utilizado en la generacin de energia nuclear . El uranio natural ( Z=92) se compone de tres

istopos: U-234 (0,006%), U-235 (0,7%), y U238 (99,3%). La velocidad requerida para un acontecimiento de fisin contra acontecimiento de la captura de la no-fisin es diferente para cada istopo. MATERIAL FERTIL : El Uranio 238 tiende a capturar neutrones de velocidad intermedia creando U-239, que decae sin fisin a Plutonio-239, que si es fisil. U-238. MATERIAL DE RECRIA : O no directamente fisionables o poco fisionables . U-238 y Th232.

Fision del U-235 Si la velocidad no es la adecuada (2200 m/sg) , los neutrones son lentos producen U-236 ( no es fertil , ni reproductor) y Radiacion Gamma Velocidad del 8000 km/sg 67% probabilidad de colision Cambio radiactivo U-238 en Pb-206

En muchas ocasiones, el producto de una desintegracin radiactiva alfa o beta es todava un ncleo inestable, que tarde o temprano vuelve a decaer. El proceso se repite varias veces, hasta que se forma un ncleo estable con una proporcin conveniente de neutrones y protones. A este conjunto de decaimientos nucleares se le conoce como serie radiactiva. En la figura II.6 se presenta la serie radiactiva del uranio-238, en la que, despus de varias emisiones alfa y

beta se obtiene un ncleo estable de plomo-206. sta es la razn de que en los yacimientos de uranio siempre existe plomo. REACTOR NUCLEAR Un reactor nuclear es un dispositivo en donde se produce una reaccin nuclear controlada. Se puede utilizar para la obtencin de energa en las denominadas centrales nucleares, la produccin

de materiales fisionables, como el plutonio, para ser usados en armamento nuclear, la propulsin de buques o de satlites artificiales o la investigacin. Una central nuclear puede tener varios reactores. Actualmente solo producen energa de forma comercial los reactores nucleares de fision. COMPONENTES

Blindaje Varillas de Regulacion Refrigerante Moderador Reflectores COMPONENTES

Combustible.-Istopo fisionable o fertil : Uranio-235, Uranio-238, Plutonio-239, Torio-232, o mezclas de estos (combustible tpico en la actualidad es el MOX, Mezcla de xidos de Uranio y Plutonio). Moderador.- Agua, agua pesada ,helio, grafito, sodio metalico metlico: Cumplen con la funcin de frenar la velocidad de los neutrones producidos por la fision , para que tengan la oportunidad de interactuar con otros tomos fisionables y mantener la reaccin. Refrigerante.- Agua, agua pesada , anhidrido carbonico, helio ,sodio metlico: Conduce el calor

generado hasta un intercambiador de calor , o bien directamente a la turbina generadora de electricidad o al sistema de propulsion. Reflector.- Agua, agau pesada , grafito , uranio : Reduce el escape de neutrones y aumenta la eficiencia del reactor. Blindaje.- Hormigon , plomo ,acero , agua: Evita la fuga de radiacion gamma y neutrones rpidos. Material de control o Absorventes .- Cadmio , Boro : Hace que la reaccin en cadena se pare. Son muy buenos absorbentes de neutrones . Generalmente se usan en forma de barras (de acero borado por ejemplo) o bien disuelto en el refrigerante. Elementos de Seguridad.- Todas las centrales nucleares de fision , constan en la actualidad de mltiples sistemas, activos (responden a seales elctricas), o pasivos (actan de forma natural, por gravedad, por ejemplo). La contencin de hormign que rodea a los reactores es la principal de ellas. Evitan que se produzcan accidentes, o que, en caso de producirse, haya una liberacin de radiactividad al exterior del reactor.

SUBPRODUCTOS ATOMICOS

Llamados productos de escsion y son los materiales resultantes de los procesos de fision que se suceden en los reactores nucleares, y deben eliminarse. Residuos desclasificables (o exentos): No poseen una radiactividad que pueda resultar peligrosa para la salud de las personas o el medio ambiente, en el presente o para las generaciones futuras. Pueden utilizarse como materiales convencionales. Residuos de baja actividad: Poseen radiactividad gamma o beta en niveles menores a 0,04 GBa/m si son lquidos, 0,00004 GBq/m si son gaseosos, o la tasa de dosis en contacto es inferior a 20 mSv/ h si son slidos. Solo se consideran de esta categora si adems su periodo de semidesintegracion es inferior a 30 aos. Deben almacenarse en almacenamientos superficiales. Residuos de media actividad: Poseen radiactividad gamma o beta con niveles superiores a los residuos de baja actividad pero inferiores a 4 GBq/m para lquidos, gaseosos con cualquier actividad o slidos cuya tasa de dosis en contacto supere los 20 mSv/h. Al igual que los residuos de baja actividad, solo pueden considerarse dentro de esta categora aquellos residuos cuya periodo

de semidestruccion sea inferior a 30 aos. Deben almacenarse en almacenamientos superficiales. Residuos de alta actividad o alta vida media: Todos aquellos materiales emisores de radiactividad alfa y aquellos materiales emisores beta o gamma que superen los niveles impuestos por los lmites de los residuos de media actividad. Tambin todos aquellos cuya periodo de semidesintegracin supere los 30 aos (por ejemplo los actnidos minoritarios), deben almacenarse en almacenamientos geolgicos profundos (AGP). Venenos atomicos : Boro , samario, hafnio. TIPOS DE REACTORES

LWR - Light Water Reactors (Reactores de Agua Ligera): Utilizan como Refrigerante y Moderador el agua. Como Combustible Uranio enriquecido. Los ms utilizados son los BWR (Boiling Water Reactor Reactores de Agua en Ebullicin) y los PWR (Pressure Water Reactor Reactores de Agua a Presin), estos ltimos considerados en la actualidad como el estndar. (345 en funcionamiento en el 2001) CANDU - Canada Deuterium Uranium (Canad Deurerio Uranio): Utilizan como Moderador Agua pesada (compuesta por dos tomos de deuterio y uno de oxigeno) y como Refrigerante agua comn. Como Combustible utilizan uranio natural. (34 en funcionamiento en el 2001) FBR - Fast Breeder Reactors (Reactores Rpidos Realimentados): Utilizan neutrones rpidos Como

Combustible utiliza plutonio y como Refrigerante sodio lquido. Este reactor no necesita Moderador. (4 en funcionamiento en el 2001) HTGR - High Temperature Gas-cooled Reactor (Reactor de Alta Temperatura Refrigerado por Gas): Usa una mezcla de torio y uranio como Combustible. Como Refrigerante utiliza helio y como Moderador grafito. (34 en funcionamiento en el 2001) RBMK - Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny (Reactor de Canales de Alta Potencia): Su principal funcin es la produccin de plutonio , y como subproducto genera electricidad . Utiliza grafito como Moderador y agua como Refrigerante. Uranio enriquecido como Combustible. Puede recargarse en marcha. Tiene un coeficiente de reactividad positivo. (14 en funcionamiento en el 2001) ADS - Accelerator Driven System (Sistema Asistido por Acelerador): Utiliza una masa subcrtica de torio, en la que se produce la fisin solo por la introduccin, mediante aceleradores de particula s, de neutrones en el reactor. Se encuentran en fase de experimentacin, y una de sus funciones fundamentales ser la eliminacin de los residuos nucleraes oducidos en otros reactores de fisin.

REACTOR DE AGUA PESADA BWR Este es el tipo ms comn, con ms de 230 reactores para generacin elctrica y un centenar ms en usos para propulsin de navos de la marina. El diseo se distingue por tener un circuito primario de refrigeracin que fluye a travs del ncleo bajo grandes presiones, y un circuito de

refrigeracin secundario en donde se genera el vapor para mover las turbinas de propulsin. Un reactor PWR tiene estructuras de combustible de 200 a 300 barras cada una, dispuestas verticalmente en el ncleo, y un reactor grande tendr unas 150 a 250 estructuras con 80 a 100 toneladas de uranio. El agua dentro del ncleo alcanza unos 325 C, por ello C, por ello debe ser mantenida bajo presiones de unas 150 atmsferas para impedir que hierva. La presin se mantiene por medio de vapor en un presurizador (ver diagrama). En el circuito primario de refrigeracin el agua tambin es el moderador, y si algo de ella se volviese vapor la reaccin dentro del ncleo se frenara. Este efecto de realimentacin negativa

es una de las caractersticas de seguridad del sistema. El sistema secundario de apagado incluye el agregado de boro al circuito primario. REACTOR DE AGUA PESADA BWR En un reactor del tipo BWR slo se utiliza un circuito en el cual el combustible nuclear (C) hace hervir el agua produciendo vapor. Este ltimo asciende hacia una serie de separadores y secadores que lo separan del caudal del agua de refrigeracin, reduciendo el contenido humedad del vapor, lo cual aumenta la calidad de ste. El vapor seco fluye entonces en direccin a la turbina (T) que mueve el generador elctrico (G). Tras esto el vapor que sale de la turbina

pasa por un condensador (K) que lo enfra obtenindose nuevamente agua liquida, la cual es impulsada mediante bombas (P) de nuevo hacia el interior de la vasija que contiene el ncleo (V). Dado que el vapor fluye desde el reactor, ste se comporta como una mquina trmica convencional, pudiendo existir asociadas otras partes como separadores de humedad adicionales (denominados en ingls MSR) entre la turbina y el condensador que aumenten la eficiencia de la mquina SISTEMAS DE PROPULSION NAVAL Opcin utilizada en los buques nucleares . En ellos pueden estar albergados uno o varios reactores, de cualquiera de los tipos existentes, aunque los ms seguros, y

los ms utilizados hasta ahora son los del tipo PWR . Por ejemplo, el portaaviones USS Enterprise de la NAVY es propulsado por 8 reactores del tipo PWR de 80 MW cada uno. RP-10 El Reactor Nuclear de Potencia 10 (RP-10) es del tipo piscina y tiene 10 MW de potencia trmica. El RP-10 es una instalacin nuclear donde se controla la fisin nuclear, que consiste en la ruptura del

ncleo atmico del Uranio-235 (U-235) con una gran liberacin de energa, neutrones y emisin de radiaciones. Los neutrones producidos de esta manera son utilizados para la investigacin y produccin de radioistopos. CICLO DE GRAZ Una planta de energa de emisin cero para el CCS (Captura y almacenamiento del carbono) PRINCIPIOS

El principio bsico del llamado Ciclo de Graz ha sido desarrollado por el Sr. H. Jericha and presented at the CIMAC conference in Oslo, Norway, in 1985. Jericha y CIMAC presentado en la conferencia en Oslo, Noruega, en 1985 Cualquier gas combustible fsil (de preferencia con un bajo contenido de nitrgeno) se propone que se quema con oxgeno de manera que slo los dos (principalmente ) productos de la combustin son CO 2 y H 2 O. generado. El ciclo medio de las emisiones gaseosas de CO 2 y H 2 O permite un fcil y efectiva separacin de CO 2 por la condensacin. Adems, la combustin de oxgeno permite a los ciclos de energa que son mucho ms eficientes que el aire actual, basado en ciclos, por lo tanto compensando en gran medida los esfuerzos adicionales para

la produccin de oxgeno. COMPONENTES : Ciclo de Cabeza : Joule Brayton Cerrado de Alta Temperatura ,compuesto por 2 Compresores , 1 Cmara de Combustin , 1 turbina de Gas de Alta Temperatura) Ciclo de Cola : Ciclo Rankine a baja temperatura , compuesto por 2 T.V de Alta y de Baja Presion 1HRSG , Condensador y Estacin de Bombas.

EFICIENCIA : 67% PROCESO BASICO : -Combustin de O2 y GN. -Inyeccin de Vapor para refrigerar la cmara de combustin , incrementar el flujo de emisiones y refrigerar a la T.G. - Una mezcla de 74% de vapor, el 25,3% de CO 2, el 0,5% de O 2 y el 0,2% de N 2 (fracciones de masa), deja la cmara de combustin a una temperatura media de 1400 C. El flujo de gases + vapor se expande a una presin de 1,05 bar y 579 C en la T.G

PROCESO BASICO : -El Fluido del Ciclo se enfria en el HRSG , generando vapor sobrecalentado. -El 45% del flujo ingresa ingresa a la T.V de BP. -El Flujo restante ingresa a los Compresores , completandose el Ciclo Cerrado. -La Fase liquida y la fase gaseosa se separan en el Condensador. - De all los gases , que contiene la combustin de CO 2, se comprime en un intercooling a la atmsfera donde las

Emisiones de CO 2 se presenta, para su posterior utilizacin o almacenamiento. y mientras que el agua condensada se recupera, reingesandolo en el desareador. VENTAJAS Permite la entrada de calor a muy alta temperatura, mientras que por otra parte, la expansin tiene lugar hasta que las condiciones de vaco, de modo que un elevado rendimiento trmico . CICLO DE GRAZ MODIFICADO Cycle Fluid

HTT Combustor O2 40 bar 79 % H2O 21 % CO2 1400C

H2O 1bar 573C steam Deaerator 580C HPT C1/C2

Condenser LPST 180 bar 550C HRSG 175 C 0.021 bar 0.75 bar

180C CO2 C3 C4 1.27 bar 1.95 bar water

COSTOS ASOCIADOS AL MERCADO DE CARBONO

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