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Ampliar DOE de EE. UU.

Si cualquier discusión sobre la energía nuclear se prolonga lo suficiente, es inevitable que alguien despotrice diciendo que la única razón por la que se ha vuelto inasequible es la proliferación de normas de seguridad. El argumento rara vez (si es que alguna vez) se desarrolla: ninguna regulación específica se identifica como problemática, y parece que no se tiene en cuenta el hecho de que podríamos haber aprendido algo en, digamos, Fukushima que podría merecer ser abordado a través de regulaciones.

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Pero ahora hay un documento que proporciona alguna evidencia empírica de que los cambios de seguridad han contribuido al costo de construir nuevos reactores nucleares. Pero el estudio también deja en claro que son solo uno de varios factores, que representan solo un tercio de los crecientes costos. El estudio también encuentra que, contrariamente a lo que parecen esperar los miembros de la industria, centrarse en diseños estandarizados realmente no ayuda, ya que los costos continuaron creciendo a medida que se construía más de un diseño de reactor determinado.

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El análisis, realizado por un equipo de investigadores del MIT, es notablemente completo. Para muchas plantas nucleares, tienen registros de construcción detallados, desglosados ??por la construcción de diferentes materiales y mano de obra, y cuánto costó cada uno de ellos. También hay un registro detallado de las normas de seguridad y cuándo se instituyeron en relación con la construcción. Finalmente, también han presentado las solicitudes de patente presentadas por las empresas que diseñaron los reactores. Los documentos describen las motivaciones para los cambios de diseño y los problemas que esos cambios pretendían resolver.

Hay límites a cuánto puede proporcionar incluso este nivel de detalle. No puede determinar, por ejemplo, si el costo de un número específico de trabajadores en un edificio determinado debe asignarse a la implementación de normas de seguridad. Y en muchos casos, los cambios de diseño se realizaron por múltiples razones, por lo que no se trata simplemente de un desglose de seguridad/no seguridad. Aún así, la colección de fuentes que tienen les permite sacar algunas conclusiones muy directas sobre las fuentes de los costos cambiantes y construir modelos muy informados que pueden inferir las razones de otros costos.

Los investigadores comienzan con un análisis histórico de la construcción de plantas en los EE. UU. Los números básicos son sombríos. La planta típica construida después de 1970 tuvo un sobrecosto del 241 por ciento, y eso sin considerar los costos financieros de los retrasos en la construcción.

Muchos en la industria nuclear ven esto como, al menos en parte, una falla en la estandarización de los diseños. Existe una amplia literatura sobre la expectativa de que la construcción de plantas adicionales basadas en un diseño único signifique costos más bajos debido a la producción de piezas estandarizadas, así como a la experiencia de la administración y los trabajadores con el proceso de construcción. Ese tipo de estandarización también es una gran parte de la motivación detrás de los diseños nucleares modulares pequeños, que prevén una línea de ensamblaje de reactores que luego envía los productos terminados a las instalaciones.

Pero, de hecho, muchas de las plantas nucleares de EE. UU. se construyeron con el mismo diseño, con aspectos obvios específicos del sitio, como diferentes necesidades de cimentación. Los investigadores rastrean cada uno de los diseños utilizados por separado y calculan una "tasa de aprendizaje": la reducción del costo asociada con cada finalización exitosa de una planta basada en ese diseño. Si las cosas salieron como se esperaba, la tasa de aprendizaje debería ser positiva, con cada planta secuencial costando menos. En cambio, es -115 por ciento.

¿Adónde va ese dinero?

Descubrir qué está causando esos cambios implicó sumergirse en registros contables detallados sobre la construcción de estas plantas nucleares; había datos disponibles para las plantas construidas después de 1976. Los investigadores desglosaron el costo de 60 aspectos diferentes de la construcción y descubrieron que casi todos aumentaron, lo que sugiere que probablemente no haya una única causa unificadora para el precio. aumenta Pero los mayores aumentos ocurrieron en lo que denominaron costos indirectos: ingeniería, compras, planificación, programación, supervisión y otros factores no asociados directamente con el proceso de construcción de la planta.

El aumento de los costos indirectos afectó a casi todos los aspectos de la construcción de la planta. En cuanto a los costos directos, los mayores contribuyentes fueron simplemente las estructuras más grandes de la planta, como el sistema de suministro de vapor, el generador de turbina y el edificio de contención.

Algunos de los costos modificados son bastante complicados. Por ejemplo, muchos reactores cambiaron a un diseño que permitía una mayor refrigeración pasiva, lo que haría que la planta fuera más segura en caso de falla del hardware. Eso, a su vez, requería separar la vasija del reactor de las paredes del edificio de contención. Y eso, a su vez, permitió el uso de acero de menor calidad (lo que redujo el precio), pero más (lo que compensó con creces esos ahorros). Todo esto también cambió el proceso de construcción, aunque es difícil determinar exactamente cómo esto alteró la cantidad de mano de obra requerida.

Para tratar de sumergirse en los detalles, los investigadores rastrearon el progreso de las tasas de despliegue de materiales: la rapidez con que el material llevado al sitio terminó incorporándose a una estructura terminada. Si bien esas tasas han disminuido ligeramente para la construcción en su conjunto durante el período de estudio, se desplomaron para los proyectos nucleares. Ya, en el momento del accidente de Three Mile Island, el acero se estaba utilizando a un ritmo de aproximadamente un tercio de la tasa de la industria de la construcción en general. Las entrevistas con trabajadores de la construcción indicaron que pasaban hasta el 75 por ciento de su tiempo inactivos.

Regulación

Dado que muchos de los investigadores están en el Departamento de Ingeniería Nuclear del MIT, pueden analizar y conectar los cambios de costos con motivaciones específicas y verificar estas conexiones al observar patentes y artículos de revistas que describen las ideas que impulsan estos cambios.

Algunos de los factores impulsores son definitivamente regulatorios. Después del accidente de Three Mile Island, por ejemplo, los reguladores "requirieron una mayor documentación de las prácticas de construcción que cumplen con la seguridad, lo que llevó a las empresas a desarrollar programas de control de calidad para administrar el uso y las pruebas correctos de los equipos relacionados con la seguridad y el material de construcción nuclear". Poner esos programas en marcha y garantizar que la documentación agregara costos a los proyectos.

Pero esos estaban lejos de ser los únicos costos. Citan una encuesta de trabajadores que indicó que aproximadamente una cuarta parte del tiempo de trabajo improductivo se debió a que los trabajadores estaban esperando que las herramientas o los materiales estuvieran disponibles. En muchos otros casos, los procedimientos de construcción se cambiaron en medio de la construcción, lo que generó confusión y demoras. Finalmente, estaba la disminución general en el desempeño mencionada anteriormente. En total, los problemas que redujeron la eficiencia de la construcción contribuyeron en casi un 70 por ciento al aumento de los costos.

Por el contrario, los gastos relacionados con I+D, que incluyeron tanto cambios normativos como la identificación de mejores materiales o diseños, representaron el otro tercio de los aumentos. A menudo, un solo cambio cumplió con varios objetivos de I+D, por lo que asignar el tercio completo a los cambios regulatorios probablemente sea una sobreestimación.

Entonces, si bien las normas de seguridad se sumaron a los costos, estaban lejos de ser el factor principal. Y decidir si valieron la pena los costos requeriría un análisis detallado de cada cambio regulatorio a la luz de accidentes como Three Mile Island y Fukushima.

En cuanto a la mayor parte de la explosión de costos, la pregunta obvia es si podemos hacerlo mejor. Aquí, la respuesta de los investigadores es en gran medida un "tal vez". Consideran cosas como la posibilidad de utilizar una instalación central para producir piezas de hormigón de alto rendimiento para la planta, como hemos pasado a hacer para proyectos como la construcción de puentes. Pero este concreto suele ser más costoso que los materiales vertidos en el sitio, lo que significa que la mayor eficiencia de la producción fuera del sitio tendría que compensar con creces esa diferencia. No se ha probado el rendimiento del material en el entorno de una planta nuclear, por lo que no está claro si es siquiera una solución.

Al final, la conclusión es que no hay respuestas fáciles sobre cómo hacer que la construcción de plantas nucleares sea más eficiente. Y, hasta que los haya, seguirá estando gravemente socavado tanto por las energías renovables como por los combustibles fósiles.

Joule , 2020. DOI: 10.1016/j.joule.2020.10.001 (Acerca de los DOI).

¿Por qué es tan cara la energía nuclear?

En total, los problemas que redujeron la eficiencia de la construcción contribuyeron en casi un 70 por ciento al aumento de los costos. Por el contrario, los gastos relacionados con I+D, que incluyeron tanto cambios normativos como la identificación de mejores materiales o diseños, representaron el otro tercio de los aumentos.

¿Cuesta mucho la energía nuclear?

La energía nuclear también es mucho más cara, según el informe de WNISR. El costo de generar energía solar oscila entre $ 36 y $ 44 por megavatio hora (MWh), dijo WNISR, mientras que la energía eólica terrestre cuesta entre $ 29 y $ 56 por MWh. La energía nuclear cuesta entre $112 y $189.

¿Es la energía nuclear la energía más barata?

La energía nuclear es cómodamente más barata que el carbón en siete de diez países, y más barata que el gas en todos menos uno. Con una tasa de descuento del 10 %, la energía nuclear osciló entre 3 y 5 céntimos/kWh (excepto Japón: cerca de 7 céntimos y los Países Bajos), y el capital se convierte en el 70 % del coste de la energía, en lugar del 50 % con una tasa de descuento del 5 %.

Video: why does nuclear energy cost so much