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1
El combustible irradiado como residuo
JORNADA CONJUNTA ICAI-SNE 2010
El ciclo del combustible nuclear“De la mina al futuro”
Segunda parte del cicloEl combustible irradiado como residuo
ICAI(26-03-2010)
Juan Enrique Martinez
3
El combustible irradiado como residuo
EL CICLO DEL COMBUSTIBLE NUCLEAR
4
El combustible irradiado como residuo
¿QUÉ ES LO QUE HAY QUE GESTIONAR?
LOS RAA:
TIPOS:
El Combustible Gastado (Ciclo abierto)
Los Vidrios de alta actividad (Ciclo cerrado)
PRODUCCIÓN DE CG PARA 1 C.N. DE 1000 MWe:
1/3 1/4 del núcleo por recarga
Variable en función (esquema ciclos)
P. Ej.: CNT – 44; CNA – 64; CNC - 190
PRODUCCIÓN DE VIDRIOS:
½ por EC. Función (quemado, enriquecimiento…)
5
El combustible irradiado como residuo
GESTIÓN DE CG Y RAA. TRANSFORMACIÓN DEL COMBUSTIBLE
PRODUCTOS
DE FISIÓN
2,9%
(Y, Tc, Nd, Zr,
Mo, Ce, Cs, Rt,
Pd, etc.)
ACTÍNIDOS
MINORITARIOS
0,1%
(50% Np, 47%
Am, 3% Cu)
PLUTONIO
1%
URANIO
96%
(0,9 % del
U-235)
COMPOSICIÓN COMBUSTIBLE FRESCO
U-238
97%
U-235
3%
COMPOSICIÓN COMBUSTIBLE GASTADO
VITRIFICADO
6
El combustible irradiado como residuo
CANTIDADES TOTALES DE CG Y RAA A GESTIONAR EN ESPAÑA
TIPOS CANTIDAD %
COMBUSTIBLE GASTADO
PWR 14x14 Westinghouse 377 elementos
79%PWR 17x17 Westinghouse 9.141 elementos
PWR 16x16 KWU 1.793 elementos
BWR 8x8 GE, SVEA 8.260 elementos
Total: 19.571 elementos (~ 6.700 tU equivalente)
ALTA ACTIVIDAD(REPROCESO VANDELLÓS I)
Residuos vitrificados 84 cápsulas de 150 litros 1%
MEDIA ACTIVIDAD(REPROCESO VANDELLÓS I)
Residuos bituminizados 1.022 bidones de 210 litros
20%
Residuos tecnológicos 126 contenedores de 1,2 m3
Piezas de Magnesio y Grafito 1.320 bidones de 225 litros
ACTIVIDADESDE DESMANTELAMIENTO
Diversos residuos acondicionados 1.905 m3
EL ALMACENAMIENTO TEMPORAL
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El combustible irradiado como residuo
EJEMPLOS DE TECNOLOGÍAS DE ALMACENAMIENTO TEMPORAL
ALMACENAMIENTO EN PISCINAS
EL AGUA PROPORCIONA:
Refrigeración
Blindaje
Confinamiento
NECESIDAD DE SISTEMAS AUXILIARES:
Purificación
Refrigeración
Aporte de agua de emergencia
Tratamiento de residuos
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El combustible irradiado como residuo
EJEMPLOS DE TECNOLOGÍAS DE ALMACENAMIENTO TEMPORAL
ALMACENAMIENTO EN SECO
CONTENEDORES METÁLICOS:
Almacenamiento
Almacenamiento y transporte
CONTENEDORES DE HORMIGÓN
NICHOS DE HORMIGÓN
CÁMARAS O BÓVEDAS
10
El combustible irradiado como residuo
EJEMPLOS DE TECNOLOGÍAS DE ALMACENAMIENTO TEMPORAL
EJEMPLOS DE CONTENEDORES METÁLICOS
11
El combustible irradiado como residuo
EJEMPLOS DE TECNOLOGÍAS DE ALMACENAMIENTO TEMPORAL
EJEMPLOS DE SISTEMAS DE HORMIGÓN (NICHOS)
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El combustible irradiado como residuo
EJEMPLOS DE TECNOLOGÍAS DE ALMACENAMIENTO TEMPORAL
EJEMPLOS DE SISTEMAS DE HORMIGÓN (CONTENEDORES)
13
El combustible irradiado como residuo
EN EL MUNDO
PAIS EMPLAZAMIENTO I=INDIVIDUAL
C=CENTRALIZADA TECNOLOGÍA
PRAIRE ISLAND, SURRY, ETC. I CONTENEDORES METÁLICOS
CLAVETR CLIFFS, OCONEE, ETC. I SILOS Y NICHOS DE HORMIGÓN USA
FORT ST. VRAIN I CÁMARAS
PICKERING PH1 I CONTENEDORES DE HORMIGÓN CANADÁ
GENTILLY, POINT LEPREAU, ETC. I SILOS DE HORMIGÓN
ALEMANIA AHAUS Y GORLEBEN C CONTENEDORES METÁLICOS
LA HAGUE C PISCINAS, CÁMARAS FRANCIA
CADARACHE C CÁMARAS
SUIZA ZWILAG C CONTENEDORES METÁLICOS
MOL C CÁMARAS BÉLGICA
DOEL I CONTENEDORES METÁLICOS
HOLANDA HABOG C CÁMARAS
SUECIA OSKARSHAM C PISCINAS
SELLAFIELD C PISCINAS REINO UNIDO
WYLFA I CÁMARAS
FINLANDIA LOVIISA Y OLKILUOTO I PISCINAS
HUNGRÍA PAKS I CÁMARAS
LA SITUACIÓN EN ESPAÑA
CAMBIO DE BASTIDORES
15
El combustible irradiado como residuo
CENTRALES NUCLEARES EN ESPAÑA
ALMARAZ I Y II
TRILLO
JOSÉ CABRERA
ASCÓ I Y II
VANDELLÓS I
VANDELLÓS II
COFRENTES
16
El combustible irradiado como residuo
LA SUSTITUCIÓN DE LOS BASTIDORES
Central Capacidad
total
Núcleo
reserva
Capacidad
útil
Cambiando
bastidores
Combustible
almacenado
Saturación sin
"reracking"
Saturación con
"reracking"
Zorita 310 69 241 479 (*) 1.999 2.012
Garoña 1.727 400 1.327 2.209 1860 1.998 2.015
Almaraz 1 612 157 455 1.647 1076 1.992 2.021
Almaraz 2 612 157 455 1.647 1068 1.993 2.022
Ascó 1 588 157 431 1.264 1036 1.993 2.013
Ascó 2 588 157 431 1.264 952 1.995 2.014
Cofrentes 3.024 624 2.400 4.703 3216 2.000 2.019
Vandellós 2 572 157 415 1.437 840 1.997 2.021
Trillo 1 592 177 415 628 524 (*)
1.996 2.003
DATOS DE LAS PISCINAS DE LAS CENTRALES ESPAÑOLAS AL 1-1-2010
(*) Adicionalmente hay 378 Elementos almacenados en seco en 18 contenedores DPT en el ATI de Trillo y 377 elementos almacenados en contenedores HI-STORM (Hormigón) en ATI Zorita
UNIDAD: ELEMENTO COMBUSTIBLE
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El combustible irradiado como residuo
CAMBIO DE BASTIDORES EN LAS PISCINAS
LA SITUACIÓN EN ESPAÑA
EL CONTENEDOR DPT Y EL ALMACÉN DE C.N. TRILLO
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El combustible irradiado como residuo
ALGUNOS DATOS SOBRE EL CONTENEDOR DPT
MATERIALES:
Cuerpo multipared: Ac. Inox. – Plomo – Ac.Inox. – NS4FR – Ac. Inox.
Bastidor: Discos Ac. Inox. y Al. Tubos de Ac. Inox. y Al. Borado
Tapas de cierre de Ac. Inox.
Anillos de cierre metálicos
Limitadores de impacto: Madera - Ac. Inox.
20
El combustible irradiado como residuo
ALGUNOS DATOS SOBRE EL CONTENEDOR DPT
CAPACIDAD:
21 elementos tipo 16 x 16 – 20 del tipo utilizado en C.N. Trillo
21
El combustible irradiado como residuo
ALGUNOS DATOS SOBRE EL CONTENEDOR DPT (cont.)
CARACTERÍSTICAS DEL COMBUSTIBLE:
Grado de quemado: < 40.000 - 45.000 - 49.000 Mwd/tU
Enriquecimiento inicial máximo en U-235: < 4%
Tiempo de enfriamiento: > 5 años > 6 años > 9 años
22
El combustible irradiado como residuo
CARGA DEL CONTENEDOR EN C.N. TRILLO
23
El combustible irradiado como residuo
CARGA DEL CONTENEDOR EN C.N. TRILLO
24
El combustible irradiado como residuo
EL ALMACÉN DE CONTENEDORES DE C.N. TRILLO
• EL ALMACÉN TEMPORAL DE TRILLO:
25
El combustible irradiado como residuo
EL ALMACÉN DE CONTENEDORES DE C.N. TRILLO
26
El combustible irradiado como residuo
EL ALMACÉN DE CONTENEDORES DE C.N. TRILLO
27
El combustible irradiado como residuo
EL ALMACÉN DE CONTENEDORES DE C.N. TRILLO
LA SITUACIÓN EN ESPAÑA
EL SITEMA HI-STORM Y EL ATI DE LA C.N. JOSÉ CABRERA
29
El combustible irradiado como residuo
ALMACENAMIENTO EN LA C.N. JOSÉ CABRERA
ALGUNOS DATOS GENERALES CONDICIONANTES DEL DISEÑO
Parada de la central el 30 de Abril de 2006
Almacenamiento de CG e Internos del Reactor
3 años de enfriamiento máximo del último núcleo
377 ECs de bajo quemado y enriquecimiento inicial
Limitaciones debidas a la propia central y disponibilidad de datos:
Grúa (70 t)
Capacidad estructural de los suelos de paso (75t)
Pequeña zona de carga en la piscina
Almacenamiento combustible dañado (25 elementos)
30
El combustible irradiado como residuo
LA VISIÓN GENERAL DE LOS SISTEMAS HI-STAR / HI-STORM
HI-STORM
STORage Module
HI-TRAC
TRANsfer Cask
HI-STAR
Storage, Transport
and Repository
MPC
Multi-Purpose Canister
31
El combustible irradiado como residuo
EQUIPO AUXILIAR
32
El combustible irradiado como residuo
ALMACENAMIENTO EN LA C.N. JOSÉ CABRERA
UBICACIÓN DE LA INSTALACIÓN
33
El combustible irradiado como residuo
ALMACENAMIENTO EN LA C.N. JOSÉ CABRERA
LA INSTALACIÓN
34
El combustible irradiado como residuo
ALMACENAMIENTO EN LA C.N. JOSÉ CABRERA
• Evolución de la carga
EL ATC Y SU CENTRO TECNOLÓGICO
36
El combustible irradiado como residuo
UN POCO DE HISTORIA
ACTUACIONES INTERNAS EN TORNO AL ATC:
1. Proyecto inicial del ATC (1988):
Instalación mixta piscina – contenedores
2. Anteproyecto instalación bóvedas en 1995
Comparación tecnologías
Completar el conocimiento de soluciones tecnológicas para
un posible ATC
3. Anteproyecto de una instalación ATC de bóvedas en
2003:
Dimensionado y consolidación del prediseño de la instalación
Actualización de costes que soportan el PGRR
Confección del Estudio de Seguridad del Diseño Genérico de
un ATC
Apreciación favorable por el CSN del diseño genérico en 2006
37
El combustible irradiado como residuo
LA INSTALACIÓN ATC
• LA INSTALACIÓN ATC PERSIGUE ALMACENAR:
En Seco (en Bóvedas) el combustible gastado y los RAA vitrificados
En Naves de Hormigón el resto de residuos de media actividad
• TECNOLOGÍAS SELECCIONADAS POR CRITERIOS DE:
SEGURIDAD: - Confinamiento por barreras múltiples
- Refrigeración pasiva
- Bajas dosis
ECONÓMICOS: - Compacta y modular
- Bajos costes de operación
ESTRATÉGICAS:
- Gran vida de diseño
- Carácter reversible
- Integración de la celda caliente
REFERENCIAS PROBADAS
38
El combustible irradiado como residuo
DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN ATC
39
El combustible irradiado como residuo
CONFIGURACIÓN DE LA INSTALACIÓN ATC
Bunker de Almacenamiento deResiduos de Media Actividad
Área deRecepción
Bloque A
Edificio de Procesos
Bloque B
Bloque D
Edificio de Servicios ySistemas Auxiliares
Bloque C
Bloque E Bloque F Bloque G Bloque H Bloque J Bloque K
Edificio de Almacenamient: EB1 Edificio de Almacenamient: EB2 Edificio de Almacenamient: EB3
282700
4700031100
19400
37700
21100
78200
22000 38600 37100 (TIP)
VALLADO DE LA INSTALACIÓN. DISTANCIA MÍNIMA: 100 m.
LARGO: 283 M; ANCHO: 78M; ALTO RESPECTO AL SUELO: 26M (CHIMENEAS 45M)
40
El combustible irradiado como residuo
DISPOSICIÓN GENERAL EN NIVEL 0,00
ADAPTADOR DE
ALTURA DEL
CONTENEDOR
ADAPTADOR DE
ALTURA DEL
CONTENEDOR
ADAPTADOR DEL
CONTENEDOR
AL CUADRO DETRANSFERENCIA
LIMITADORES
DE IMPACTO
PLATAFORMA
MÓVIL
VÍAS PARA CONTENEDORES
DE TRANSPORTE DE RESIDUOS
DE MEDIA Y DE ALTA
VÍAS PARA CONTENEDORES
DECOMBUSTIBLE
SOPORTE DEVOLTEO DEL
CONTENEDOR
SOPORTE
ADAPTADOR
DE ALTURA DEL
CONTENEDOR
ADAPTADOR
DE ALTURA DEL
CONTENEDOR
ADAPTADOR
DE ALTURA DEL
CONTENEDOR
ENTRADA DDE AIRE
UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AIRE
DE VENTILACIÓN DE EDIFICIOS
ASCENSOR
CONTENEDOR
DIESEL
OFICINA SUBESTACIÓN
ELÉCTRICA
TRANSFORMADOR
ALMACENAMIENTO
FUEL OIL
ÁREA DE RECEPCIÓN Y
ALMACENAMIENTO DE
CÁPSULAS VACIAS
ALMACENAMIENTO DE
GASES
ENTRADA DE AIRE ENTRADA DE AIRE ENTRADA DE AIRE ENTRADA DE AIRE
BÓVEDA DE ALMACENAMIENTO BÓVEDA DE ALMACENAMIENTO BÓVEDA DE ALMACENAMIENTO BÓVEDA DE ALMACENAMIENTO
ESCLUSA
DEPÓSITO DE
RESIDUOS LÍQUIDOS
SALA DE MANTENIMIENTO
ESCLUSA
TALLER
UNIDAD DE VENTILACIÓN
ZONA DE TRANSITO
ESCLUSA
ESCLUSA
ZONA DE
ALMCTO. DE
TRÁNSITO
MAESTRO / ESCLAVO
MANIPULADOR
SALA DE MANTENIMIENTO
ALMACÉN
TUNEL DE
TRANSFERENCIA
ÁREA DE LA GRUA
DEL BUNKER
ESCLUSA
GRUPO HIDRÁULICO DE
LA PUERTA DEL BUNKER
126 CONTENEDORES CBFc2
(136 POSICIONES MAX.)
1320 BIDONES DE GRAFITO-MAGNESIO
(1370 POSICIONES MAX.)
1022 BIDONES DE BITUME,N
(1058 POSICIONES MAX.)
ÁREA DE ALMACENAMIENTO
DE SOBREEMBALAJES
41
El combustible irradiado como residuo
SECCIÓN DE LA INSTALACIÓN
CELDA DE
DESCARGA
CONTENEDOR
DE MANEJO
ZONA DE
PREPARACIÓNDE CONTENEDORES
NIVEL +17.000
NIVEL +23.500NIVEL +22.700
NIVEL +25.800
NIVEL +45.500
NIVEL +8.500
NIVEL +0.000
NIVEL - 6.500
42
El combustible irradiado como residuo
DETALLE DE LOS POZOS Y CÁPSULAS DE ALMACENAMIENTO
PITCH = 1600 x 17501
HEAT INSULATING
THICKNESS: 50mm
1415
SHIELDING PLUGØ ext. 1030 x 10 thk
Ø ext. 960 x 10 thk
(WELL)
ext. 1030 x 4 thk
(Air double jacket)
CANISTERS
(See detail)
4 GUIDES
INTERMEDIATE FLOOR
3 (clearance)
SHOCK ABSORBER
Ø ext. 810 x 4 thk
LOWER GUIDE
PLATE FOR HORIZONTALITY
ADJUSTMENTANCHORS
(Out of scope)
SITE WELD AFTER
x, y POSITIONNING
15000
1500
1240
225
4780
2300
300
4780
13500
2400
PITCH = 1600 x 1750
HEAT INSULATING
THICKNESS: 50mm
1500
SHIELDING PLUGØ ext. 1030 x 10 thk
1415
1465
3492
1335
15000
1263
13500
Ø int. 472 x 80 thk
(WELL)
Ø ext. 610 x 3 thk
(Air double jacket)
CANISTERS (See detail)
4 GUIDES
INTERMEDIATE FLOOR
SHOCK ABSORBER
Ø ext. 300 x 3 thk
LOWER GUIDE
PLATE FOR HORIZONTALITY
ADJUSTMENT
ANCHORS
(Out of scope)
SITE WELD AFTER
x, y POSITIONNING
1263
1263
1263
1263
1263
795
300
700
H (
See
note
1)
Ø ext. 910 x 6 thk
Ø 920
66
Ø 220
95
43
50
(H
EIG
HT
OF
CU
PR
O-A
LU
AN
D H
OLL
OW
ED
AL
U
BLO
CK
IN
TE
RN
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)
(EX
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PT
ED
FO
R F
UE
L A
SS
EM
BL
IES
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S T
YP
E 1
4 x
14)
292
0 (
HE
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B
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(ON
LY
FO
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L A
SS
EM
BLIE
S A
ND
BO
TT
LE
S T
YP
E 1
4 x
14
)
95
11
0
DETAIL OF CANISTER
NOTE 1
H = 3340 mm for short canister of fuel assemblies and bottles type 14x14
H = 5030 mm for long canister of fuel assemblies type BWR 8x8 bottles
H = 47800 mm for standard canister (other fuel assemblies and bottles)
43
El combustible irradiado como residuo
DETALLES DE LAS NAVES DE ALMACENAMIENTO DE RESIDUOS DE MEDIA
Edificio de hormigón armado de gran espesor
Los bultos se almacenan segregados y apilados según sus características
44
El combustible irradiado como residuo
LA VENTILACIÓN
45
El combustible irradiado como residuo
EXPERIENCIA DE LA TECNOLOGÍA: TRANSPORTE, DESCARGA EN SECO Y ALMACENAMIENTO
46
El combustible irradiado como residuo
INSTALACIÓN HABOG (HOLANDA)
INSTALACIÓN DE HABOG
MAQUINA DE CARGA EN LA BÓVEDA
DE HABOG
FONDO DE TUIBOS EN HABOG
47
El combustible irradiado como residuo
INSTALACIÓN HABOG (HOLANDA)
48
El combustible irradiado como residuo
EL ATC, EL PARQUE TECNOLÓGICO Y EL EMPRESARIAL
49
El combustible irradiado como residuo
EL ATC, EL PARQUE TECNOLÓGICO Y EL EMPRESARIAL
Almacén Temporal Centralizado, 13 ha Centro Tecnológico, 7 ha
50
El combustible irradiado como residuo
EL ATC, EL PARQUE TECNOLÓGICO Y EL EMPRESARIAL
Parque Empresarial, 5 ha
51
El combustible irradiado como residuo
PLANIFICACIÓN, INVERSIÓN Y EMPLEO
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045
CONSTRUCCIÓN
PUESTA EN MARCHA
RECEPCIÓN/ALMACENAMIENTO
ALMACENAMIENTO
CONSTRUCCIÓN
OPERACIÓN
CONSTRUCCIÓN
OPERACIÓN
2050 2075
ACTIVIDADES
ATC
C.T.
P.E.
INVERSIONES (M€) 384 M€
380 PERS. EMPLEO DIRECTO (PERSONAS)
13,7 M€ / AÑO
120 PERS./AÑO
79
,020
7,2
68
,51
96
,7
3ª FASE2ª FASE1ª FASE
79
,02
07,2
68
,51
96
,7
13,7 M€ / AÑO
120 PERS./AÑO
13,7 M€ / AÑO
120 PERS./AÑO
10,1 M€ / AÑO
75 PERS./AÑO
10,1 M€ / AÑO
75 PERS./AÑO
10,1 M€ / AÑO
75 PERS./AÑO
10,1 M€ / AÑO
75 PERS./AÑO
10 11 12 13 14 402815 19 20 21 27 29 35
2070