Juan Antonio Rubio Director General del CIEMAT Abril 2005

1. LA ENERGÍA NUCLEAR DESDE LA PERSPECTIVA DEL I + D + i Mesa de diálogo sobre la evolución de la energía nuclear en España Juan Antonio Rubio Director General del CIEMAT Abril 2005

2. INTRODUCCIÓN (1) - EL CIEMAT • Es el Centro español de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas. • lleva a cabo I + D + i en prácticamente todas las fuentes energéticas: carbón, solar (de alta temperatura, directa, fotovoltaica y de media y baja temperatura), biomasa y biocombustibles, eólica de baja potencia, ahorro energético por arquitectura bioclimática, producción y utilización de hidrógeno (pilas de combustible), fusión termonuclear, etc……………….y también en energía nuclear de fisión. • En fisión, el I + D del CIEMAT se dedica a: - Proporcionar información para la explotación segura y eficiente de las CCNN españolas colaborando con el CSN, ENRESA, ENUSA y las CCNN. - Acumular el conocimiento científico-técnico necesario y llevar a cabo desarrollos en los dominios de la física, química e ingeniería relacionadas con la energía nuclear. • EL CIEMAT también realiza I + D + i en Medioambiente, tanto radiológico como convencional. Además, utiliza las tecnologías derivadas en aplicaciones con interés social e investiga en dos programas de “Gran Ciencia”, relativos al origen del Universo y de la materia y al origen de la vida. El CIEMAT presta especial atención en integrar sus actividades de I + D en programas internacionales (AEN/OCDE, OIEA, ISTC, etc.) y particularmente de la Unión Europea.

3. INTRODUCCIÓN (2) - PANORAMA ENERGÉTICO • El consumo se ha multiplicado por 100 desde la era industrial y crece a un ritmo promedio del orden de 2,3% anual. • Las desigualdades entre países son alarmantes. • El consumo medio per capita es de 0.2 GJ/persona/día ~ 2,3 kW/persona, 16 veces más que la energía consumida en la alimentación (3.000 Kcal/día). Aproximadamente 5 veces más en los países desarrollados (32 kg de carbón/persona/día). • La potencia total necesaria es de 10 TW,aproximadamente 1,6 veces menos que la geodésica y 3 veces más que la de las mareas. • El crecimiento esperado es muy considerable, especialmente en los países en vías de desarrollo(suponen ~ 80 % de los habitantes del planeta). • Las fuentes energéticas masivas son,en la actualidad: • Los combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo), 80 % del consumo energético (23 %, 21 % y 36 %) respectivamenteyla energía nuclear(7 %). • Ambas tienen rechazo social y las reservas conocidas son, en casi todos los casos, limitadas (250, 60 y 50 años para el carbón, gas y petróleo) y 50-100 años para la nuclear de fisión con el actual ciclo de uranio.

5. INTRODUCCIÓN (3) - La energía: un diablo necesario (1) – Medio Ambiente • Además del problema de las reservas, el rechazo social a las actuales fuentes masivas de energía es considerable: • La energía nuclear por los residuos radioactivos (existen en el mundo300.000 T de combustible irradiado + 13000 T/año) y, quizás en menor medida, por la seguridad. • Los combustibles fósiles por el calentamiento global del planeta . • En este contexto de encrucijada energética: • El I + D en energía no sólo es conveniente, sino estrictamente necesario. • ¡En todas las fuentes potenciales de energía…y en todos los países! • Algunos parámetros indicativos, a modo de referencia: • La superficie cultivada del planeta es ~ 10.000.000 km2. • Se necesitarían 20.000.000 km2 para abastecer con biomasa los 10 TW. • Se necesitarían 10.000.000 km2 para abastecer el consumo con energía eólica • en lugares favorecidos. • Se necesitarían 1.000.000 km2 de paneles solares, fotovoltaicos o térmicos • para la misma potencia. • Se necesitarían 100000 (50000) km2 con centrales nucleares (térmicas).

6. INTRODUCCIÓN (4) - La energía: un diablo necesario (2) Torres solares: CESA-I y CRS-SSPS Solardetox y Solfin Planta desalinizadora Horno solar Sistemas disco/Stirling Colectores parabólicos: DISS, HTF, Eurotrough y DCS-SSPS LECE ENHacia un diseño óptimo y construcción de una planta de energía modular, de 50 MWe, que incluya almacenamiento de energía y producción de hidrógeno.

7. INTRODUCCIÓN (5) - La energía: un diablo necesario (3) CARBÓN: CIEMAT - El BIERZO LABORATORIO DE SUELOS PLATAFORMA EXPERIMENTAL Una instalación de 5MW en colaboración con el IGME

8. LA ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN DESDE LA PERSPECTIVA DEL I + D + i (1) • La energía nuclear de fisión nació, en un periodo convulso, con el estigma de su inmediata utilización bélica y apresurada extensión a usos civiles. El fenómeno de la fisión nuclear ha sido uno de los el descubrimientos físico básico con mas rápida utilización de la historia. • En la actualidad la energía nuclear supone el 7% del consumo mundial de energía primaria, el 35 % del consumo eléctrico de Europa y el 20 % del de España. • Hay una gran heterogeneidad de las posiciones de los diferentes países respecto de esta fuente energética, en particular en Europa Desde países con una gran fracción de la electricidad de origen nuclear y comprometidos a su desarrollo,….. … Hasta países que que no utilizan esta fuente energética y que globalmente se oponen a ella. El I + D + i, al menos en la reducción y control de su potencial impacto es necesario y quizás, también, en las aplicaciones sociales a las que ha dado lugar……. Pero … todos ellos están y se sienten afectados por ella

9. LA ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN DESDE LA PERSPECTIVA DEL I + D + i (2) Generación I Generación II Generación III Primeros prototipo de reactores Reactores comerciales de generación de energía Generación III+ ADS ADS LWR avanzados Diseños evolutivos que ofrecen mejoras económicas a corto plazo Generación IV Dedicated waste management Pu inventory stabilization Gestión especializada de residuos Estabilización del inventario de Pu Muy económico Mayor seguridad Residuos mínimos Resistente a la proliferación Shipping port Dresden, Fermi I Magnox ABWR Sistema 80+ LWR-PWR, BWR CANDU AGR ADS 2040 2050

10. LA ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN DESDE LA PERSPECTIVA DEL I + D + i (3) • En el futuro la energía nuclear de fisión puede ser una futura fuente masiva si: Se disminuyen drásticamente las causas de su rechazo social el almacenamiento de grandes cantidades de residuos radioactivos durante decenas de miles de años y se incrementa la seguridad de acuerdo con la utilización “masiva” o no, de la misma. Se resuelve el problema de los recursos limitados de combustible. Se controla el riego de proliferación. • En consecuencia el I + D global en energía nuclear se concentra en: encontrar una solución socialmente satisfactoria para los residuos, disminuyéndolos drásticamente, incrementar sensiblemente la seguridad (leyes físicas en lugar de probabilísticas), desarrollar una generación nueva de centrales rápidas, con un sistema de reproceso no proliferante.

11. Grandes líneas de la I+D internacional: Gestión de Residuos • ATC, Transmutación y AGP • AGP • Proyectos Europeos: NF-PRO, FUNMIG, ESDRED, … • + Grupos de trabajo de la AEN/OCDE y la OIEA • Solución final para los residuos de alta actividad, consolidando las tecnologías específicas para la implementación en cada tipo de formación geológica. • Separación y Transmutación • : • Proyectos Europeos: EUROTRANS, EUROPART, Red Impact, … • + Grupos de la AEN/OCDE y la OIEA • Minimizar el volumen y riesgo potencial a largo plazo de los residuos a almacenar definitivamente (reducirlos por factores 50 y 100 respectiv.). • Demostrar la viabilidad científica y tecnológica de estas técnicas avanzadas y preparar la demostración a escala industrial. • ATC: • El ATC ofrece una solución eficaz y segura utilizada en muchos países, que ofrece el margen de tiempo necesario (unos 100 años) para la optimización y puesta en operación de las soluciones definitivas.

12. Grandes líneas de la I+D internacional: Seguridad Nuclear • Accidentes severo: • Modelización. • Métodos para reducir sus incertidumbres y minimización de consecuencias. • Combustibles de alto quemado: • Modelización de su comportamiento. • Bases científicas para garantizar su seguridad. • Extensión de Vida • Comportamiento de materiales. • Aspectos de seguridad del ATC y el AGP: • Comportamiento del combustible en condiciones de AGP y ATC. • Seguridad de futuras instalaciones nucleares: • Seguridad pasiva • Seguridad de reactores de GEN IV. Instalación ARTIST (PSI) Instalación PECA (CIEMAT)

13. Grandes líneas de la I+D internacional: Energía Nuclear sostenible • Distintas Generaciones de Reactores III, III+, IV • Sostenibilidad • Aprovechamiento de recursos: Utilización del U238 (x100 las reservas) o Th. • Minimización de impacto al medio ambiente: • Reducción y Transmutación de Residuos. • Seguridad: Seguridad pasiva intrínseca, minimización del accidente máximo. • Economía: Modularización y minimización de tiempo de construcción. • Tecnología Nuclear del Futuro: Gen IV • Reactores rápidos en ciclo cerrado. • Reactores capaces de producir Hidrógeno, calor industrial y potabilizar agua • Reactores adaptados para países con necesidades modestas, dispersión • espacial, con pocas capacidades tecnológicas, ... (países en desarrollo). • Tecnologías de los próximos reactores en Asia, USA, Europa, y Sudáfrica podrían ser la base, junto con su competitividad económica, • de un renacimiento nuclear en distintas regiones del mundo.

14. Grandes líneas de la I+D en el CIEMAT • Seguridad: • Estudios de materiales para asegurar el funcionamiento de las CCNN españolas. • Modelización de accidentes severos y del comportamiento de combustibles con alto grado de quemado • Residuos radiactivos: • Apoyar a ENRESA en todas las tareas del almacenamiento de Baja y Media actividad de El Cabril • Modelización del AGP • Comportamiento del combustible en el AGP y en el ATC • Transmutación y Separación para la minimización de residuos • Proyecto de Laboratorio de Transmutación: instalación de baja potencia, con envergadura científico-tecnológica y proyección internacional, particularmente europea, para ser instalada al lado del ATC y comprobar las tecnologías de eliminación de los residuos.

15. TJ-II High Resolution Scattering Thomson Heavy Ion Beam Prove Neutral Beam Line (US loan) Neutral Beam Line (US loan) Nuclear de Fusión Vista esquemática de ITER Vista del esteleratorTJ-II

16. Conclusiones • Son pocas las fuentes potencialmente masivas de energía. El CIEMAT está realizando I + D + i en todas ellas, además de otras. • En nuclear e independientemente de la opción que se decida para su futuro es imprescindible apoyar y desarrollar el I+D, con objeto de: • Mejorar la gestión de los residuos radiactivos de alta actividad • Mantener y mejorar la seguridad y eficiencia de las CCNN actuales • Mantener el conocimiento necesario para los responsables y operarios de las actuales instalaciones nucleares hasta el fin de sus licencias • Conocer la ciencia y la tecnología de una industria y forma de energía ampliamente distribuida en los países desarrollados y en expansión en países en desarrollo • Conocer los desarrollos tecnológicos que puedan convertir la energía nuclear en una fuente de energía más sostenible y socialmente aceptable