Posibilidades de utilización de energía nuclear en la costa del Perú para desalinizar agua

Abstract

El presente Proyecto de Tesis trata sobre el tema: "Posibilidades de Utilización de Energía Nuclear en la Costa del Perú para Desalinizar Agua". Capítulo I.- En este Capítulo se pretende mostrar las características y dificultades que presenta la explotación de la energía nuclear. Una información detallada sobre el estado actual de la energía nuclear es presentada en esta sección así mismo sobre las perspectivas futuras y su posición fren te a las plantas energéticas convencionales. Las reacciones nucleares y la teoría de reactores han sido tratados en forma superficial ya que se dispone de abundante información sobre ellas, se ha preferido dar énfasis a la seguridad de las dantas nucleares y al gran obstáculo que aún constituyen los desechos radiactivos. Así mismo se consideró conveniente la clasificación de reactores según su desarrollo alcanzado y disponibilidad en el mercado para su adquisición. Existe actualmente un gran interés en explotar la energía nuclear con fines industriales, por tal razón se decidió incluir una sección que explique estos procesos y los proyectos existentes. Por último, la naturaleza misma de este trabajo demandaba una información sobre los recursos uraníferos del Perú, la cual es mostrada en la última parte de este capítulo. Capítulo II.- Aquí se analiza el abastecimiento de agua en la costa del Perú, para ello fue necesario primeramente conocer el consumo actual de agua de los principales centros urbanos de la costa, así como la demanda que existe en tales poblaciones, de aquí puede apreciarse el déficit que existe en el suministro de agua en casi la totalidad de nuestras poblaciones costeras. La demanda actual de agua fue calculada en base a ciertos supuestos básicos de acuerdo con las características de la Costa Peruana. Finalmente, para obtener un mayor panorama se determinó la demanda futura de agua que probablemente existirá en las poblaciones de la costa, con tal fin fue preciso hacer previamente un estimado del crecimiento poblacional de dichas ciudades mediante un modelo matemático que permite obtener crecimientos moderados de la población. Fue en base a esto y a supuestos similares a los asumidos para el cálculo de la demanda actual que se obtuvo un estimado de las necesidades de agua que se pre untarán en el futuro. Con estos resultados puede apreciarse la magnitud de las nuevas fuentes de abastecimiento de agua que deberán explotarse para poder cubrir las necesidades urbanas de la costa del Perú. Capitulo III En esta sección se busca primeramente demostrar que la desalinización es un sistema confiable de abastecimiento de agua, a continuación, se estudian los diferentes métodos de desalinización existentes, como consecuencia de ello resulta que el método de evaporación instantánea (o sistema Flash) es el más adecuado para su explotación a través de la energía nuclear. Seguidamente se presentan los criterios que deberán tomarse en consideración para el emplazamiento de una central Nuclear desalinizadora en la costa del Perú tanto en ubicación, tamaño, tipo de reactor, toma de agua cruda, tratamiento del agua de alimentación y del agua producto, depósitos etc. Una comparación entre plantas de finalidad única (solamente agua) y plantas de doble finalidad (producción combinada de agua y electricidad) señala la conveniencia de estas últimas, las cuales permiten obtener costos de producción sensiblemente menores a los que se obtendría en plantas separadas. El desarrollo del estudio exigió que se planteara una población modelo representativa en la cual se ubicaría la planta nuclear y que como su nombre lo indica es representativa de las principales poblaciones de la costa. En base a las demandas futuras de agua de tales ciudades se asumió la capacidad de la planta desalinizadora para la población modelo representativa (20 millones de galones/ día). La potencia eléctrica de la central y el año de entrada en funcionamiento se determinó en base a las proyecciones de potencia eléctrica para los sistemas interconectados existentes elaboradas en el plan maestro de electricidad y en base al tamaño mínimo de reactor disponible en el mercado internacional (600 MW(e)). Capitulo IV. - En este capítulo se analiza el ciclo de vapor de la planta y se determinan las principales magnitudes térmicas de la misma. La planta desalinizadora exige el uso de vapor para su funcionamiento, este vapor puede provenir de un sistema de contrapresión o de un sistema de condensación con toma intermedia; en determinadas condiciones es más conveniente uno u otro, dadas las características de la población escogida como sede de la central resulta la conveniencia de utilizar el sistema de condensación con toma intermedia. Los cálculos fundamentales del ciclo de vapor corresponden al tamaño seleccionado (20 Mgal/día, 600 MW (e)) y los parámetros de este ciclo de vapor son los correspondientes a un reactor típico de agua ligera (PWR o BWR). Para mostrar el efecto de la toma de vapor necesaria para la desalinización se ha elaborado un balance térmico de la planta considerando y sin considerar la extracción para la desalinización, de aquí puede apreciarse que para nuestro caso la fracción de la potencia térmica total del reactor que se utiliza para la desalinización es bastante pequeña. Las características de la planta desalinizadora fueron tomadas de los reportes técnicos anteriormente mencionados en concordancia con el r mítulo siguiente. Tales características corresponden a una planta con tecnología actual. Capitulo V.- Esta parte fue preparada para conocer los costos a los que sería posible obtener el agua dulce y la electricidad producida por la planta nuclear de doble propósito. La Oficina Internacional de la Energía Atómica (OIEA) realizó estudios con la ayuda de una computadora, mediante los cuales obtuvieron una serie de gráficos que permiten obtener el costo de la electricidad y del agua desalinizada producidos por una planta nuclear de doble finalidad, tales curvas aparecieron publicadas en unos reportes técnicos (Ref 2,4 y 5), los cuales fueron tomados Como base para la presentación de costo, en este capítulo. Consecuentemente aquí se explica la metodología empleada y las consideraciones generales que se tomaron en cuenta para la elaboración de dichos estudios. Debido al hecho de que los costos tomados de tales reportes técnicos corresponden al año 1972 y dado el continuo incremento de precios en años recientes, fue necesario actualizar dichos costos (a Julio de 1982), tal labor se hizo en base a los índices de precios para plantas en general publicados en la revista CHEMICAL EMGINEERING (Set 82). El enorme volumen de inversión que requiere la implementación de una central nuclear condujo a investigar las fuentes de financiamiento para este tipo de plantas. Los costos del agua y de la electricidad fueron obtenidos para dos tasas de costo de capital distintas (12% y 15%), dado el carácter fluctuante de esca tasa ello fue considerado conveniente. Finalmente, los costos obtenidos fueron de 1.98 dólares por mil galones de agua desalinizada y 18.94 mili por KWh cuando se utilizó una tasa de costo de capital de 12%, o 2.32 dólares por mil galones de agua desalinizada y 24.31 mili por KWh cuando la tasa utilizada fue de 15%.