Análisis retrospectivo y de futuro del reactor nuclear PWR

Abstract

La energía nuclear se plantea como una opción real ante el problema actual del cambio climático y la necesidad de reducir las emisiones de CO2. Los 442 reactores nucleares operativos en el mundo en octubre del año 2021 son capaces de generar más de 390 GWe. Las 10 potencias mundiales en cuanto a desarrollo de la tecnología nuclear como fuente de generación de energía eléctrica son: Estados Unidos, Francia, China, Japón, Rusia, Corea del Sur, Canadá, Ucrania, Reino Unido y Alemania (Fernández-Arias & Vergara, 2021). Los principales diseños de reactores nucleares se distribuyen de la siguiente manera: (i) PWR: 305 reactores operativos, suponiendo el 69% de los reactores nucleares operativos y una capacidad de generación de energía eléctrica de 290 GWe; (ii) BWR: 62 unidades operativas, suponiendo un 14% del total y una capacidad de generación de energía eléctrica de 63 GWe; (iii) PHWR: 48 unidades operativas, suponiendo un 11% del total y una capacidad de 24 GWe; (iv) otros diseños: el 6% restante de los rectores nucleares operativos en el mundo son capaces de generar 16 GWe. El diseño de reactor nuclear que más se ha implantado a lo largo de la historia y que cuenta con los planes de desarrollo más ambiciosos es el Reactor de Agua a Presión, del inglés Pressurized Water Reactor (PWR) (Fernández-Arias et al., 2021). Los objetivos de la presente investigación son: (i) realizar un análisis técnico de las diferentes variantes de este diseño PWR implantadas a lo largo de los últimos ochenta años (Fernández-Arias et al., 2013); (ii) analizar el nivel de implantación de las distintas variantes del diseño PWR alrededor del mundo; y (iii) analizar un escenario de extensión de la vida útil de estos reactores, más allá de los 40 años previstos inicialmente (Fernández-Arias et al., 2020). Para lograr estos objetivos, se ha desarrollado un análisis estadístico de la implantación de estas variantes, basado en el porcentaje de operación, que implica el porcentaje de reactores construidos y en operación. Los resultados reflejan una hegemonía de las variantes occidentales en los más 300 reactores PWR actualmente operativos, destacando las versiones norteamericanas y francesas. En el futuro, los avances realizados en los nuevos diseños PWR desarrollados dentro de la Generación III y Generación III+ harán que estos sean más seguros y eficientes. Estos diseños, al igual que los de Generación II, han evolucionado aumentando tanto su efectividad, disponibilidad y capacidad de generación, desde el punto de vista de la seguridad. A partir del año 2030, comenzarán a estar operativos los reactores PWR Generación III, ahora en construcción, lo que supondrá mantener la capacidad de generación actual. En el año 2050, la capacidad de generación disminuirá a 127 GWe, un descenso del 50% con respecto a la capacidad de generación actual. Hasta ese momento, 178 PWR se encontrarán en situación de parada prolongada y únicamente 81 se encontrarán en operación.