¿Es la energía nuclear una alternativa viable a las centrales eléctricas de gas natural?

Los reactores de sal fundida son tan rápidos en la carga como los rasuradores de pico de gas.

Automáticamente (por proceso físico, no por un mecanismo de control) mantienen constante la temperatura de salida del refrigerante. Lo que significa que mientras no se requiera energía, la reacción casi se detiene, y tan pronto como se consume energía, lo que resulta en una temperatura más baja del refrigerante de retorno, la reacción se acelera automáticamente.

El xenón y todos los productos de fisión gaseosa se eliminan continuamente, por lo que no causan ningún problema.

El MSR ha sido construido y operado durante 5 años, hace 50 años, en Oak Ridge, NL, y se realizó más allá de lo esperado. Varias compañías están desarrollando un seguimiento comercial del antiguo experimento MSRE en este momento, promoviendo esta capacidad de seguimiento de carga como un activo importante de la tecnología. Esto es importante, porque la red pierde su estabilidad sin fuentes de alimentación reguladas, respaldando las plantas eólicas y solares.

También es seguro: los accidentes nucleares como Fukushima o Tsjernobyl no son posibles, ni siquiera por error humano.

Esto también lo hará muy barato. Todas las nuevas empresas afirman diseñar para “más barato que el carbón”.

Creo que al menos la mayoría de los reactores de potencia comerciales de EE. UU., Y posiblemente todos, están garantizados para la capacidad de seguimiento de carga. El análisis de seguridad para estas plantas incluiría simulaciones de varios posibles escenarios de carga. Normalmente, esto incluiría 12-3-6-3 donde la planta podría funcionar al 100% de potencia durante 12 horas, luego descender a un nivel de potencia más bajo (70%, 50%, 30%) durante un período de tres horas, permanecer en el nivel de potencia más bajo durante seis horas y luego volver a subir a potencia máxima durante los últimos 3 horas.

Sin embargo, las plantas de energía nuclear son caras de construir pero baratas de operar. En consecuencia, la economía no favorece el seguimiento de la carga. Una vez que uno ha gastado el dinero para construirlo, quiere ejecutarlo a la máxima potencia tanto como sea posible. ¿Derecho? Diría su planta nuclear a toda velocidad a menos que tenga una fuente de energía cuyo costo marginal por kilovatio sea menor. Una vez que ha construido la planta, el costo marginal de un kilovatio es bastante bajo para la energía nuclear.

Hay que gestionar el análisis de seguridad y el equilibrio de reactividad, pero el control es bastante sencillo. Si la red requiere más potencia, la turbina toma más energía del vapor, esto a su vez enfría el agua que fluye a través del reactor. Dado que el reactor es un sistema de retroalimentación negativa, cuando el agua baja de temperatura, el reactor produce automáticamente más energía. Es decir, hasta cierto punto, el reactor es un sistema natural para el seguimiento de la carga.

No.

Si tiene razón en que los reactores nucleares pueden responder rápidamente a los cambios en la demanda, lo que es contrario a la mayoría de las plantas existentes, todavía son mucho más caros de construir que las alternativas, y las plantas que siguen la carga suelen ser más caras que las plantas de carga base. Veamos el precio.

La energía eólica en los EE. UU. Y Brasil, entre otros lugares, ahora se está construyendo a 5 centavos de dólar por KWH LCOE, incluidos los costos de transmisión y sin créditos fiscales. Eso se basa en 2.1 centavos de USD por precio promedio de PPA de KWH en los estados centrales de los EE. UU. Para 2013 y subastas de energía en Brasil.

Nuclear se está construyendo por 15 centavos de USD por KWH LCOE según el acuerdo del Reino Unido con Hinckley. La AIE fija un nuevo nuclear a 11-13 centavos de dólar por KWH LCOE, y obviamente es inexacto según el ejemplo del Reino Unido.

Si la energía nuclear podría reemplazar el gas de pico es irrelevante, incluso si existiera la voluntad de eliminar la generación de gas, sería más barato construir el doble de energía eólica y ejecutarlo al 50% de su capacidad para una respuesta de demanda extremadamente rápida que construir energía nuclear para ese propósito. .

¿Por qué la gente se opone a la energía nuclear? Porque es costoso incluso si no causa un daño de un billón de dólares a una economía como sucedió con Fukushima. También hay algunas otras razones por las que no es la opción pragmática.
¿Por qué la energía eólica es la opción pragmática y la nuclear no?

Todo se reduce a la economía. La construcción de una planta nuclear es muy costosa, por lo que desea sacarle el mayor provecho posible. Entonces quieres ejecutarlo tanto como sea posible. Ya tienen que bajar durante semanas o meses para reabastecerse de combustible, por lo que debe usarlos a un alto nivel de potencia durante el mayor tiempo posible. Usarlos a una tasa menor no es rentable.

También es técnicamente una mala idea, ya que tienden a envenenarse con xenón cuando se estrangulan. Una forma de evitar esto es tener un núcleo súper crítico que todavía es crítico cuando está envenenado con xenón, pero que es muy costoso y requiere uranio altamente enriquecido.

También hay plantas que requieren ciclos lentos de subida y bajada para evitar tensiones térmicas, que pueden diseñarse alrededor pero, una vez más, cuesta más hacerlo.

Con el bajo costo del gas natural, las plantas de gas máximo ya no son muy caras de operar, por lo que pueden ser una mejor opción para manejar la parte variable de la carga.

Las plantas nucleares tienen la capacidad de cargar seguimientos. La industria nuclear estadounidense rechazó la idea hace mucho tiempo.
Como se indica a continuación, Francia, que tiene aproximadamente un 70% de energía nuclear, tuvo que idear una carga siguiendo la estrategia.
Para no entrar en demasiados detalles, pero un aspecto del control de la red es el control rápido de frecuencia. Esto es lo que los EE. UU. NO QUERÍAN hacer con sus ‘unidades nucleares, porque requiere un sistema de control rápido por computadora, y no tuvimos la mejor suerte con la reactividad controlada por computadora en los años 70 …
Francia tiene un cronograma estrictamente controlado para todas sus unidades sobre quién sigue la carga durante el día, quién es el control de frecuencia, quién tiene el control VAR y quién es la carga base. Lo giran, por lo que todas las unidades solo están expuestas a menos del 100% de estado estable durante pequeños períodos de tiempo, y todo el combustible se quema de manera uniforme.
Ahora, como dijo Ron Adams, el refrigerante primario borado no es óptimo para una carga después del diseño de la planta. ¡Sin embargo, los reactores de agua en ebullición son EXCELENTES seguidores de carga! De hecho, la capacidad de aumentar y disminuir la potencia rápida y fácilmente es uno de los beneficios de los BWR.
Entonces, sí, lo nuclear es viable como control de pico / carga / control de frecuencia … pero se necesita una estrategia coordinada a través de TODA la industria para lograrlo.

El tiempo de respuesta de un reactor de agua a presión se mide en segundos. El reactor puede duplicar su potencia en minutos. El único requisito importante es que el movimiento mecánico de las barras de control debe ser lo suficientemente rápido como para poder controlar el reactor. Esto es fácil de lograr en la práctica.

Un poco de búsqueda en Google mostrará que muchas de las primeras centrales nucleares fueron diseñadas para el seguimiento de la carga. De hecho, los primeros reactores nucleares moderados por agua fueron para submarinos e inherentemente tuvieron que variar su producción de energía rápidamente.

Hoy en día, las centrales nucleares proporcionan solo una parte de la energía que se consume de la red, por lo que no hay necesidad de variar su potencia de salida: funcionan con toda su potencia de diseño y proporcionan energía de carga base a la red porque la red puede usar toda la energía ellos producen. No hay ningún problema inherente con los reactores nucleares que les impide realizar un seguimiento de la carga si se quiere.

El xenón es el cuello de botella. Como se explica bien.
El uso de reactores donde el combustible no se mantiene en un recipiente sólido, sino como una sal fundida (reactores MSR) permite que el Xenón y el Criptón producidos burbujeen a una botella trampa evitando pérdidas de neutrones.
Además, los MSR tienen un coeficiente de temperatura negativa más alto, lo que significa que cuanto mayor es la carga en la turbina, más energía se extrae del refrigerante, el refrigerante se enfría y se vuelve más denso, lo que lleva a niveles de potencia más altos y viceversa cuando hay una carga menor en el turbina, conduce a un nivel de potencia más bajo.
Los MSR pueden diseñarse incluso sin una barra de control.
El experimento MSRE en Oak Ridge a finales de los años 60 / principios de los 70 no tenía una turbina para producir electricidad, por lo que tenían este intercambiador de calor que lanzaba el calor directamente al aire. Podrían cambiar la potencia de salida del reactor simplemente restringiendo / abriendo el flujo de aire a través del intercambiador de calor.
Los reactores de combustible sólido son malos para el seguimiento de la carga no solo debido al envenenamiento por Xe, sino también a los altos costos iniciales (deben funcionar a plena potencia para recuperar la inversión).
Se dice que los reactores MSR son mucho más baratos, por lo que podrían ser económicos incluso si su producción promedio estuviera en el rango del 50%.
Los reactores militares están diseñados con capacidad de aceleración ágil, pero usan uranio / plutonio enriquecido de grado de armas y tienen márgenes de reactividad más altos.

Yo diría que no. El costo de la energía nuclear es alto y generalmente está aumentando. Mientras tanto, el costo de la energía solar y eólica está disminuyendo rápidamente. Ambas huellas continúan, especialmente la caída en el costo de la energía solar. Además, la tecnología de almacenamiento de energía (p. Ej., Baterías, supercondensadores y almacenamiento térmico) avanza rápidamente. Hay dos formas de combatir la intermitencia, el gran problema de las energías renovables. Uno es almacenar la energía, el otro es sobreproducir energía y transportarla hasta el punto de que siempre tenga suficiente, incluso si gran parte de las fuentes de energía renovables no están produciendo temporalmente. Teniendo en cuenta las tendencias actuales, creo que la energía renovable podrá producir económicamente (mucho más barato que el nuclear) toda la energía que necesitamos a tiempo completo dentro de diez años a partir de ahora. Teniendo en cuenta que lleva unos 10 años construir una planta nuclear, sería una tontería comenzar a construirla ahora.

No. Como dice la novia del primo Vinni en esa película, es una pregunta capciosa. Manzanas y naranjas.

Los picores son picores. Los Peakers están para completar cuando la demanda lo amerita, como un caluroso día de verano. También son MUY caros de operar.

Las armas nucleares son de carga base, a su disposición las 24 horas, los 7 días de la semana.

Hay diseños de reactores nucleares que pueden cargarse, sí. Pero esto reduce la rentabilidad.

De todos modos, ¿por qué inclinarse hacia atrás para acomodar fuentes de energía intermitentes? Prácticamente todas las redes principales en el mundo desarrollado muestran que es perfectamente factible tener plantas de energía de base con pequeñas cantidades de plantas pico y almacenamiento bombeado. Esos ahora están en uso.