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76. Generación y distribución de energía

Redactor del capítulo:  Michael Crane


 

Índice del contenido 

Figuras y Tablas

Perfil general
Michael Crane

Generación de energía hidroeléctrica
neil mcmanus

Generación de energía con combustibles fósiles
antonio w. jackson

Generación de energía nuclear

Grupo de trabajo Morison

Seguridad en la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica: un ejemplo de EE. UU.
janet zorro

Peligros
Michael Crane

Problemas ambientales y de salud pública
Alexander C. Pittman, Jr.

Mesas

Haga clic en un enlace a continuación para ver la tabla en el contexto del artículo.

1. Control de peligros químicos y biológicos
2. Control de peligros físicos y de seguridad
3. Características de la central nuclear (1997)
4. Principales peligros ambientales potenciales

Figuras

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Domingo, marzo de 13 2011 19: 03

Perfil general

En 1993, la producción mundial de electricidad fue de 12.3 billones de kilovatios hora (Naciones Unidas 1995). (Un kilovatio hora es la cantidad de electricidad necesaria para encender diez bombillas de 100 vatios durante 1 hora). Se puede juzgar la magnitud de este esfuerzo al considerar los datos de los Estados Unidos, que por sí solo produjo el 25% de la energía total. La industria de servicios eléctricos de EE. UU., una combinación de entidades de propiedad pública y privada, generó 3.1 billones de kilovatios hora en 1993, utilizando más de 10,000 1995 unidades generadoras (Departamento de Energía de EE. UU. 430,000). La porción de esta industria que es propiedad de inversionistas privados emplea a 200 XNUMX personas en operaciones y mantenimiento eléctrico, con ingresos de US$XNUMX XNUMX millones anuales.

La electricidad se genera en plantas que utilizan combustibles fósiles (petróleo, gas natural o carbón) o utilizan energía nuclear o hidroeléctrica. En 1990, por ejemplo, el 75% de la energía eléctrica de Francia procedía de centrales nucleares. En 1993, el 62% de la electricidad generada en el mundo procedía de combustibles fósiles, el 19% de la energía hidroeléctrica y el 18% de la energía nuclear. Otras fuentes de energía reutilizables, como la eólica, la solar, la geotérmica o la biomasa, representan solo una pequeña proporción de la producción eléctrica mundial. Desde las estaciones generadoras, la electricidad se transmite a través de redes o redes interconectadas a los sistemas de distribución locales y al consumidor.

La fuerza laboral que hace posible todo esto tiende a ser mayoritariamente masculina y posee un alto grado de habilidad técnica y conocimiento del “sistema”. Las tareas que realizan estos trabajadores son muy diversas, teniendo elementos en común con las industrias de la construcción, manufactura, manejo de materiales, transporte y comunicaciones. Los siguientes artículos describen algunas de estas operaciones en detalle. Los artículos sobre estándares de mantenimiento eléctrico y preocupaciones ambientales también destacan las principales iniciativas regulatorias del gobierno de EE. UU. que afectan a la industria de servicios eléctricos.

 

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Domingo, marzo de 13 2011 19: 09

Generación de energía hidroeléctrica

Los seres humanos aprendieron a aprovechar la energía del agua corriente hace muchos milenios. Durante más de un siglo, la electricidad se ha generado utilizando energía hidráulica. La mayoría de la gente asocia el uso de la energía hidráulica con la construcción de represas en los ríos, pero la energía hidroeléctrica también puede generarse aprovechando las mareas.

Las operaciones de generación hidroeléctrica abarcan un vasto terreno y muchos climas, desde el permafrost ártico hasta la selva tropical ecuatorial. La ubicación geográfica de la planta generadora afectará las condiciones peligrosas que puedan estar presentes, ya que los riesgos laborales tales como insectos y animales agresivos, o incluso plantas venenosas, variarán de un lugar a otro.

Una estación hidrogenadora generalmente consta de un presa que atrapa una gran cantidad de agua, un aliviadero que libera los excedentes de agua de forma controlada y central eléctrica. Diques y otras estructuras de contención y control de agua también pueden formar parte de la central hidroeléctrica, aunque no estén directamente involucradas en la generación de electricidad. La casa de máquinas contiene canales conductores que guían el agua a través de turbinas que convierten el flujo lineal del agua en un flujo giratorio. El agua caerá a través de las palas de la turbina o fluirá horizontalmente a través de ellas. La turbina y el generador están conectados entre sí. Así, la rotación de la turbina provoca la rotación del rotor del generador.

El potencial de energía eléctrica del flujo de agua es el producto de la masa del agua, la altura a través de la cual cae y la aceleración gravitacional. La masa es una función de la cantidad de agua disponible y su tasa de flujo. El diseño de la central eléctrica determinará la altura del agua. La mayoría de los diseños extraen agua de cerca de la parte superior de la presa y luego la descargan en el fondo en un lecho de río existente aguas abajo. Esto optimiza la altura mientras mantiene un flujo razonable y controlable.

En la mayoría de las centrales hidroeléctricas modernas, los turbogeneradores están orientados verticalmente. Estas son las estructuras familiares que sobresalen por encima del piso principal en estas estaciones. Sin embargo, casi toda la estructura está ubicada debajo de lo que es visible al nivel del piso principal. Esto incluye el foso del generador y, debajo, el foso de la turbina y el tubo de admisión y descarga. Estas estructuras y los canales de conducción de agua se ingresan en ocasiones.

En centrales de época más antigua, el turbogenerador se orienta horizontalmente. El eje de la turbina sobresale de una pared hacia la central eléctrica, donde se conecta al generador. El generador se parece a un motor eléctrico de caja abierta muy grande y de estilo antiguo. Como testimonio del diseño y la calidad de construcción de este equipo, aún funcionan algunas instalaciones de principios de siglo. Algunas estaciones actuales incorporan versiones actualizadas de los diseños de las estaciones más antiguas. En dichas estaciones, el canal de agua rodea completamente al turbogenerador y la entrada se realiza a través de una carcasa tubular que atraviesa el canal de agua.

Se mantiene un campo magnético en los devanados del rotor en el generador. La energía para este campo es proporcionada por bancos de baterías de plomo-ácido o de níquel-cadmio con carga cáustica. El movimiento del rotor y el campo magnético presente en sus devanados inducen un campo electromagnético en los devanados del estator. El campo electromagnético inducido proporciona la energía eléctrica que se suministra a la red eléctrica. El voltaje eléctrico es la presión eléctrica que surge del agua que fluye. Para mantener la presión eléctrica, es decir, el voltaje, a un nivel constante, se requiere cambiar el flujo de agua a través de la turbina. Esto se hará a medida que cambien la demanda o las condiciones.

El flujo de electricidad puede provocar arcos eléctricos, como por ejemplo, en el conjunto excitador del rotor. Los arcos eléctricos pueden generar ozono que, incluso a niveles bajos, puede afectar negativamente al caucho de las mangueras contra incendios y otros materiales.

Los generadores de energía hidroeléctrica producen corrientes muy altas y altos voltajes. Los conductores de los generadores se conectan a un transformador unitario y de éste a un transformador de potencia. El transformador de potencia aumenta el voltaje y reduce la corriente para la transmisión a largas distancias. La baja corriente minimiza la pérdida de energía debido al calentamiento durante la transmisión. Algunos sistemas utilizan gas hexafluoruro de azufre en lugar de aceites convencionales como aislante. Los arcos eléctricos pueden producir productos de descomposición que pueden ser significativamente más peligrosos que el hexafluoruro de azufre.

Los circuitos eléctricos incluyen interruptores que pueden desconectar rápida e impredeciblemente el generador de la red eléctrica. Algunas unidades utilizan una ráfaga de aire comprimido para romper la conexión. Cuando una unidad de este tipo se activa, producirá un nivel extremadamente alto de ruido impulsivo.

Administración y Operaciones de la Estación

La mayoría de la gente está familiarizada con los aspectos de administración y operaciones de la estación de generación hidroeléctrica, que generalmente crean el perfil público de la organización. La administración de la central eléctrica busca garantizar que la central brinde un servicio confiable. La administración incluye el personal de oficina involucrado en funciones comerciales y técnicas, y la gestión. El personal de operaciones de la estación incluye gerentes y supervisores de planta y operadores de procesos.

La hidrogeneración es una operación de proceso pero, a diferencia de otras operaciones de proceso, como las de la industria química, muchas estaciones de hidrogeneración no tienen personal operativo. El equipo generador es operado por control remoto, a veces desde largas distancias. Casi toda la actividad laboral ocurre durante el mantenimiento, reparación, modificación y mejora de la planta y el equipo. Este modo de operación exige sistemas efectivos que puedan transferir el control de la producción de energía al mantenimiento para evitar un arranque inesperado.

Los peligros y la estructura de gestión

Las empresas eléctricas se gestionan tradicionalmente como organizaciones "de abajo hacia arriba". Es decir, la estructura organizativa tradicionalmente ha proporcionado un camino de movilidad ascendente que comienza con puestos de nivel de entrada y conduce a la alta dirección. Relativamente pocas personas ingresan lateralmente a la organización. Esto significa que la supervisión y la gestión en una empresa de energía probablemente habrán experimentado las mismas condiciones de trabajo que las personas que actualmente ocupan puestos de nivel de entrada. Tal estructura organizacional puede tener implicaciones con respecto a la posible exposición de los trabajadores a agentes peligrosos, especialmente aquellos que tienen efectos acumulativos crónicos. Por ejemplo, considere el ruido. Los empleados que actualmente se desempeñan en puestos gerenciales podrían haber sufrido una pérdida auditiva grave cuando estaban empleados en trabajos que tenían exposición al ruido ocupacional. Su pérdida auditiva podría pasar desapercibida en los programas de pruebas audiométricas de la empresa, ya que dichos programas generalmente incluyen solo a aquellos empleados que actualmente están expuestos a altos niveles de ruido en el trabajo.

Mantenimiento de Equipos de Generación

El mantenimiento de equipos de generación se subdivide en dos tipos principales de actividad: mantenimiento eléctrico y mantenimiento mecánico. Si bien ambos tipos de trabajo pueden ocurrir simultáneamente y en paralelo, las habilidades y el trabajo necesarios para realizarlos son completamente diferentes.

El mantenimiento podría requerir apagar y desmantelar una unidad. El flujo de agua en la toma está controlado por compuertas. Las compuertas son estructuras de acero que se bajan al canal de entrada para bloquear el flujo de agua. El bloqueo del flujo permite que el agua se drene de los canales interiores. El nivel de agua en reposo en la salida de la turbina (tubo de tiro) está por debajo del nivel de la caja espiral y las palas del rodete de la turbina. Esto permite el acceso a estas estructuras. La caja espiral es una estructura cónica en forma de espiral que dirige el flujo de agua alrededor del rodete de la turbina de manera uniforme. El agua pasa desde la caja del pergamino a través de paletas guía que dirigen el flujo y paletas móviles (puertas peatonales) que controlan el volumen.

Cuando sea necesario, el generador y la turbina pueden retirarse de sus ubicaciones normales y colocarse en el piso principal de la central eléctrica. Puede ser necesario retirarlos para volver a pintar o desengrasar y reparar y reemplazar bobinados, cojinetes, frenos o sistemas hidráulicos.

A veces, las palas del rodete, así como las compuertas, las paletas guía y las estructuras conductoras de agua en la caja espiral y el tubo de tiro, sufren daños por cavitación. La cavitación ocurre cuando la presión en el agua cae por debajo de su presión de vapor. Cuando esto sucede, se forman burbujas de gas y la turbulencia provocada por estas burbujas erosiona los materiales que toca el agua. Puede ser necesario reparar los materiales dañados mediante soldadura o reparando y recubriendo las superficies de acero y hormigón.

Las estructuras de acero también pueden requerir reparación y recubrimiento si se han corroído.

Peligros

Hay una variedad de peligros asociados con la generación de energía hidroeléctrica. Algunos de estos peligros son compartidos por todos los empleados que trabajan en la industria, mientras que otros están restringidos a aquellos involucrados en actividades de mantenimiento eléctrico o mecánico. La mayoría de los peligros que pueden surgir se resumen en la tabla 1 y la tabla 2, que también resumen las precauciones.

Tabla 1. Control de exposiciones a peligros químicos y biológicos seleccionados en la generación de energía hidroeléctrica

Exposición

Dónde se puede encontrar

Trabajadores afectados

Enfoques de control

Polvos abrasivos
(voladura)

El polvo puede contener material de explosión y polvo de pintura. La pintura aplicada antes de 1971 puede contener PCB.

Mecánico
Mantenimiento.
los trabajadores.

-Sistema de control de polvo
-Equipo de protección personal
-Protección respiratoria
-Medidas de higiene personal
-Vigilancia médica (depende de las circunstancias)

Amianto

El asbesto puede estar presente en frenos de generadores, tuberías y aislamiento eléctrico, recubrimientos por aspersión, cemento de asbesto y otros productos; la exposición depende de la friabilidad y la proximidad a la fuente.

Mantenimiento eléctrico
trabajadores, mecanico
Mantenimiento.
los trabajadores.

-Adoptar las mejores prácticas actuales para trabajos que involucren asbesto-
que contienen productos.
-Equipo de protección personal
-Protección respiratoria
-Medidas de higiene personal
-Vigilancia médica (depende de las circunstancias)

Batería
explosión
productos

Un cortocircuito entre los terminales de los bancos de baterías podría provocar una explosión, un incendio y la exposición a líquidos y aerosoles del electrolito.

Mantenimiento eléctrico
los trabajadores.

-Blindaje de terminales de batería y conductores no aislados
-Prácticas y procedimientos para garantizar condiciones seguras de trabajo alrededor de este equipo

Estucado
descomposición
productos

Las emisiones pueden incluir: monóxido de carbono, pigmentos inorgánicos que contienen plomo y otros cromatos y productos de descomposición de resinas de pintura. Es posible que los PCB se hayan utilizado como plastificantes antes de 1971. Los PCB pueden formar furanos y dioxinas cuando se calientan.

Mecánico
Mantenimiento.
los trabajadores.

-Ventilación de escape local
-Protección respiratoria
-Medidas de higiene personal
-Vigilancia médica (depende de la composición del recubrimiento)

Cloro

La exposición al cloro puede ocurrir durante la conexión/desconexión de los cilindros de cloro en los sistemas de tratamiento de agua y aguas residuales.

telecomunicaciones

-Siga las pautas de la industria del cloro cuando trabaje con cilindros de cloro
-Respirador de escape

Desengrase
Disolventes

El desengrase de equipos eléctricos requiere solventes con propiedades específicas de inflamabilidad, solvatación y rápida evaporación sin dejar residuo; los disolventes que cumplen estas características son volátiles y pueden presentar riesgos de inhalación.

Mantenimiento eléctrico
los trabajadores.

-Ventilación de escape local
-Equipo de protección personal
-Protección respiratoria

Diesel
emisiones de escape

Las emisiones incluyen principalmente dióxido de nitrógeno, óxido nítrico, monóxido de carbono, dióxido de carbono, dióxido de azufre y partículas que contienen hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) de vehículos o motores operados en la casa de máquinas.

Todos los trabajadores

-Prohibir la operación de automóviles y camiones en los edificios.
-Sistema de escape local para recolectar el escape en la fuente
-Convertidores catalíticos en los sistemas de escape

restos de insectos

Algunos insectos se reproducen en las aguas rápidas que rodean la estación; después del apareamiento, los adultos mueren y los cadáveres se pudren y se secan; algunas personas desarrollan alergias respiratorias
sensibilización a sustancias en el polvo.

 

 

Después del drenaje, las larvas de insectos que viven en los canales de agua pueden intentar bajar sus cuerpos al agua restante mediante la producción de cuerdas en forma de hilo; algunas personas pueden desarrollar sensibilidad respiratoria alérgica al polvo como resultado del secado de estos materiales.

Todos los trabajadores



 

 

 

 


Trabajadores de mantenimiento

-Los insectos que pasan parte de su vida en aguas rápidas pierden su hábitat como resultado de la construcción de un
estación hidrogenadora. Estos organismos pueden utilizar los canales de agua de la estación como hábitat sustituto. El polvo de los restos secos puede causar sensibilización alérgica.

-Las medidas de control incluyen:
Iluminación que no atrae insectos voladores
Mamparas en ventanas, puertas y aberturas en la envolvente del edificio.
Aspirado para retirar cadáveres

Aceites y lubricantes

Los aceites y fluidos hidráulicos recubren los devanados del rotor y el estator; la descomposición de los hidrocarburos en contacto con superficies calientes puede producir hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP). La exposición puede ocurrir por inhalación y contacto con la piel. El contacto con la piel puede causar dermatitis.

Mantenimiento eléctrico
trabajadores, mecanico
Mantenimiento.
los trabajadores.

-Equipo de protección personal (depende de las circunstancias)

Ozone

El ozono generado por la formación de arcos en el rotor y otros equipos eléctricos podría plantear un problema de exposición, dependiendo de la proximidad a la fuente.

Todos los trabajadores

-Mantener el equipo eléctrico para evitar arcos

Vapores de pintura

Los aerosoles de pintura contienen pintura en aerosol y diluyente; el solvente en gotas y vapor puede formar una mezcla inflamable; El sistema de resina puede incluir isocianatos, resinas epoxi, aminas, peróxidos y otros intermedios reactivos.

Los vapores de solventes pueden estar presentes en las áreas de mezcla y almacenamiento de pintura, y en la cabina de pintura; pueden desarrollarse mezclas inflamables dentro de espacios confinados durante la fumigación.

Transeúntes, pintores

-Cabina de pintura
-Equipo de protección personal
-Protección respiratoria
-Medidas de higiene personal
-Vigilancia médica (depende de las circunstancias)

policlorado
bifenilos (PCB)

Los PCB se utilizaron en fluidos aislantes eléctricos hasta principios de la década de 1970; fluidos originales o residuos pueden estar todavía presentes en cables, capacitores, transformadores u otros equipos; la exposición puede ocurrir por inhalación o contacto con la piel. El fuego o el calor extremo durante el servicio pueden convertir los PCB en furanos y dioxinas.

Mantenimiento eléctrico
los trabajadores.

-Equipo de protección personal
-Protección respiratoria
-Vigilancia médica (depende de las circunstancias)

hexafluoruro de azufre
y avería
productos

La ruptura por arco eléctrico del hexafluoruro de azufre produce sustancias gaseosas y sólidas de toxicidad considerablemente mayor.

La liberación de grandes cantidades de hexafluoruro de azufre en los espacios de la subrasante puede crear una deficiencia de oxígeno al desplazar la atmósfera.

Mantenimiento eléctrico
los trabajadores.

-Ventilación de escape local
-Equipo de protección personal
-Protección respiratoria
-Vigilancia médica (depende de las circunstancias)

Soldadura y soldadura fuerte
vapores

Cadmio, plomo, plata en soldadura




El trabajo involucra principalmente aceros al carbono e inoxidables; puede ocurrir soldadura de aluminio. Se requiere soldadura de refuerzo para reparar la erosión debida a la cavitación.
Las emisiones incluyen: gases de protección y fundentes, humos metálicos, ozono, dióxido de nitrógeno, energía visible y ultravioleta.

Electricidad
Mantenimiento.
los trabajadores.

 

 

Mecánico
Mantenimiento.
los trabajadores.

-Ventilación de escape local
-Equipo de protección personal
-Protección respiratoria
-Medidas de higiene personal

-Vigilancia médica (depende de la composición del metal base y metal en alambre o varilla)

 

Tabla 2. Control de exposiciones a peligros químicos y biológicos seleccionados en la generación de energía hidroeléctrica

Exposición

Dónde se puede encontrar

Trabajadores afectados

Enfoques de control

trabajo incómodo
posturas

El trabajo prolongado en una postura incómoda puede provocar lesiones musculoesqueléticas.
Existe peligro de caída alrededor de pozos y aberturas en estructuras.

Todos los trabajadores

-Equipo diseñado para reflejar los principios ergonómicos
-Entrenamiento en acondicionamiento muscular, levantamiento y cuidado de la espalda
-Prácticas de trabajo elegidas para minimizar la ocurrencia de lesiones musculoesqueléticas

Espacios confinados

La presa, las estructuras de control, las compuertas de control, los canales de conducción de agua, la maquinaria del generador y la turbina contienen muchos pozos, sumideros, tanques y otros espacios cerrados y parcialmente cerrados que pueden volverse deficientes en oxígeno, pueden confinar atmósferas peligrosas o pueden contener otras condiciones peligrosas.

Todos los trabajadores

-Dispositivos de prueba de aire
-Sistemas de ventilación portátiles
-Equipo de protección personal
-Protección respiratoria

Ahogo

El ahogamiento puede ocurrir después de una caída en aguas rápidas en la cámara de carga (zona de entrada) o en el canal de descarga (zona de descarga) u otra área. El agua extremadamente fría está presente en latitudes más altas durante los meses de primavera, otoño e invierno.

Todos los trabajadores

-Barreras de contención de personal
-Sistemas de detención de caídas
-Chalecos salvavidas

Electrocución

Las áreas de la estación contienen conductores energizados sin blindaje; los equipos que contienen conductores blindados pueden volverse activos después de retirar el blindaje. El riesgo de electrocución resulta de la entrada deliberada en áreas no autorizadas o de la falla accidental de los sistemas de protección.

Todos los trabajadores

-Establecer prácticas y procedimientos para garantizar condiciones seguras de trabajo con equipos eléctricos.

Electromagnético
campos (incluyendo
frecuencia de radio)

Los equipos generadores y otros equipos eléctricos producen campos de CC y CA de 60 Hz (y superiores); la exposición depende de la proximidad a la fuente y el blindaje ofrecido por las estructuras. Los campos magnéticos son especialmente difíciles de atenuar mediante protección. Aún no se ha establecido la importancia de la exposición.

Radiofrecuencia: Efectos en humanos no completamente establecidos.

Todos los trabajadores

-Peligro no establecido por debajo de los límites actuales

PROCESADOR

Los generadores desarrollan un calor considerable; los generadores y los intercambiadores de calor pueden descargar aire caliente en la casa de máquinas; la estructura de la central eléctrica puede absorber e irradiar energía solar hacia el edificio; Las lesiones por calor pueden ocurrir durante los meses más cálidos, según el clima y el nivel de esfuerzo.

Trabajadores de interior

-Desviar el aire caliente hacia el techo, blindaje, controles de ingeniería
-Bebidas de reposición de electrolitos
-Equipo de protección personal

ruido

El ruido de estado estacionario de los generadores y otras fuentes y tareas podría exceder los límites regulados; los rompedores de chorro de aire producen niveles muy altos de ruido de impacto; estos podrían descargarse en cualquier momento.

Todos los trabajadores

-Aplicar tecnología de control de ruido.
-Protección auditiva individual

trabajo por turnos

Las operaciones por turnos pueden producir tensiones fisiológicas y psicosociales; el estrés psicosocial puede ser especialmente grave para el pequeño número de personas involucradas en comunidades pequeñas y aisladas donde suelen ubicarse estas operaciones.

telecomunicaciones

-Adoptar horarios de trabajo que reflejen los conocimientos actuales sobre los ritmos circadianos.

Vibración mano-brazo

La vibración producida por herramientas manuales motorizadas y equipos manuales se transmite a través de empuñaduras.

Mantenimiento eléctrico
trabajadores, mecanico
Mantenimiento.
los trabajadores.

-Utilizar herramientas que cumplan con los estándares actuales de vibración mano-brazo.
-Guantes absorbentes de vibraciones

Vibración, todo el cuerpo

La vibración transmitida por la estructura que se origina en el movimiento de rotación de los generadores y la turbulencia de los flujos de agua se transmite a través de pisos y paredes.

Todos los trabajadores

-Supervisar y dar servicio a los equipos rotativos para minimizar las vibraciones.

Unidades de visualización

El uso eficaz de las estaciones de trabajo informatizadas depende de la aplicación de principios ergonómicos visuales y de oficina.

Trabajadores de oficina
(administración,
personal administrativo y técnico)

-Aplicar principios ergonómicos de oficina a la selección y utilización de pantallas de video.

Relacionado con el clima
problemas

La energía ultravioleta puede causar quemaduras solares, cáncer de piel y cataratas.

El frío puede causar estrés por frío y congelación.
El calor puede causar estrés por calor.

Trabajadores al aire libre

-Ropa de trabajo que proteja del frío
-Ropa de trabajo que proteja de la radiación solar
-Protección ocular que brinda protección contra la radiación solar
-Protectores solares (buscar consejo médico para uso prolongado)

 

Efectos ambientales

La generación hidroeléctrica de energía ha sido promovida como amigable con el medio ambiente. Por supuesto, proporciona un tremendo beneficio a la sociedad mediante el suministro de energía y la estabilización del flujo de agua. Pero tal generación de energía no viene sin un costo ambiental, que en los últimos años ha recibido cada vez más reconocimiento y atención pública. Por ejemplo, ahora se sabe que la inundación de grandes áreas de la tierra y de las rocas con agua ácida conduce a la lixiviación de metales de estos materiales. Se ha encontrado bioacumulación de mercurio en peces capturados en el agua de tales áreas inundadas.

Las inundaciones también cambian los patrones de turbulencia en el agua, así como el nivel de oxigenación. Ambos pueden tener serios efectos ecológicos. Por ejemplo, las corridas de salmón han desaparecido en los ríos represados. Esta desaparición ha ocurrido, en parte, porque los peces no pueden ubicar o atravesar un camino hacia el nivel más alto del agua. Además, el agua ha llegado a parecerse más a un lago que a un río, y el agua tranquila de un lago no es compatible con las corridas de salmón.

Las inundaciones también destruyen el hábitat de los peces y pueden destruir las áreas de reproducción de los insectos, de los cuales dependen los peces y otros organismos para su alimentación. En algunos casos, las inundaciones han destruido tierras agrícolas y forestales productivas. La inundación de grandes áreas también ha generado preocupación por el cambio climático y otros cambios en el equilibrio ecológico. La retención de agua dulce que estaba destinada a fluir hacia un cuerpo de agua salada también ha generado preocupación por los cambios en la salinidad.

 

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El funcionamiento de las centrales eléctricas de carbón implica una serie de pasos que pueden exponer a los trabajadores a lesiones traumáticas ya agentes químicos y físicos peligrosos. Estos peligros pueden controlarse mediante una combinación de buen diseño, trabajadores capacitados y planificación del trabajo. Un buen diseño garantizará que todos los componentes cumplan con los códigos necesarios para la integridad y el funcionamiento seguro. También garantizará que el diseño del equipo permita una operación y mantenimiento seguros continuos a través de un fácil acceso. Los trabajadores informados estarán al tanto de los peligros en el lugar de trabajo y podrán crear planes para abordar los peligros que encuentren. Estos planes identificarán los peligros y aplicarán los controles apropiados, que pueden implicar una combinación de desenergización, barreras físicas y equipo de protección personal. El análisis de la experiencia de accidentes muestra que las centrales eléctricas modernas tienen un rendimiento de seguridad comparable al de otras industrias mecánicas pesadas. Dentro del personal de la central eléctrica, la mayoría de las lesiones con pérdida de tiempo las sufre el personal de mantenimiento. Las lesiones involucran con frecuencia esguinces y distensiones en los tejidos blandos del cuerpo, siendo las lesiones por distensión en la espalda las más comunes. También se encuentran enfermedades industriales asociadas a la exposición crónica al ruido y, en ocasiones, al amianto.

La operación de una central eléctrica moderna se puede considerar en una serie de pasos.

Manipulación de carbón

Esto incluye la recepción de carbón (ya sea por ferrocarril o por agua), el almacenamiento y la recuperación para alimentar las unidades generadoras de turbina. Se utiliza maquinaria pesada (tractores-traíllas y excavadoras) para crear pilas de almacenamiento compactadas, lo cual es necesario si se quieren evitar incendios de combustión espontánea. El manejo posterior se realiza mediante transportadores hasta la central eléctrica. La exposición al polvo de carbón (que conduce a una posible neumoconiosis) se puede controlar rociando con agua la pila de carbón y usando cabinas de control cerradas equipadas con filtros de polvo. Ciertas tareas asociadas con altos niveles de polvo de carbón requieren respiradores con absorbente de partículas de alta eficiencia (HEPA). Los niveles de ruido hacen que la mayoría de los trabajadores en esta área de trabajo reciban una exposición superior a 85 dBA (lo que lleva a la pérdida de la audición), lo que debe controlarse mediante el uso de tapones para los oídos y orejeras, y un programa de conservación de la audición.

Varios riesgos de seguridad convencionales se encuentran en esta área de la planta. Trabajar cerca del agua requiere una cuidadosa atención a los procedimientos y también el uso de salvavidas. La conducción de equipos pesados ​​en pilas de almacenamiento irregulares durante la noche requiere una iluminación de área a gran escala, mientras que los peligros de levantar y empujar por la limpieza manual de las tolvas de transporte de carbón (que son propensas a obstruirse, especialmente cuando el invierno es severo) se controlan mejor a través de una tolva extraíble. cubiertas, que facilitan el acceso. La operación y el mantenimiento de los sistemas de transportadores extendidos requiere protección de las poleas de transmisión y de los extremos, los tensores y otros puntos de presión.

Operación Caldera-Turbina

La operación de una combinación de turbina y caldera de alta presión debe involucrar un conjunto riguroso de controles para garantizar una operación segura. Estos controles incluyen la integridad física del equipo y la habilidad, conocimiento y experiencia del personal operativo. La integridad de los componentes de alta presión se garantiza mediante una combinación de especificaciones adecuadas contenidas en los estándares de ingeniería modernos e inspecciones de rutina de las uniones soldadas utilizando técnicas de imagen visual y no destructiva (rayos X y métodos fluoroscópicos). Además, las válvulas de alivio de presión, que se prueban regularmente, aseguran que no se produzca una sobrepresión de la caldera. Las habilidades y conocimientos necesarios del personal pueden crearse a través de un proceso interno de desarrollo del personal junto con la acreditación del gobierno que se extiende durante varios años.

El entorno de la central eléctrica es una colección de complejos sistemas de ingeniería para transportar combustible, aire de combustión, agua de caldera desmineralizada y agua de refrigeración a la caldera. Además de los peligros del vapor a alta presión, contiene una variedad de otros peligros convencionales y químicos/físicos que deben reconocerse y controlarse. En funcionamiento, el peligro más generalizado es el ruido. Las encuestas muestran que todo el personal de operación y mantenimiento tiene una exposición promedio ponderada en el tiempo de más de 85 dBA, lo que requiere el uso de protección auditiva (tapones u orejeras) en gran parte de la central eléctrica y pruebas audiométricas periódicas para garantizar que no se deteriore la audición. Las principales fuentes de ruido incluyen los pulverizadores de carbón, la unidad de turbina-generador y los compresores de aire de servicio de la estación. Los niveles de polvo en la casa de máquinas durante la operación dependen de la atención de mantenimiento a la condición del aislamiento térmico. Esto es especialmente preocupante ya que el aislamiento mucho más antiguo contiene altos niveles de asbesto. La atención cuidadosa a los controles (principalmente la unión y contención del aislamiento dañado) puede lograr concentraciones de asbesto en el aire que son indetectables (<0.01 fibra/cc).

La etapa final del proceso de operación que crea peligros potenciales es la recolección y manejo de cenizas. Por lo general, ubicado fuera de la casa de máquinas, la recolección de cenizas generalmente se realiza con grandes precipitadores electrostáticos, aunque en los últimos años se ha incrementado el uso de filtros de tela. En ambos casos, las cenizas se extraen de los gases de combustión y se retienen en silos de almacenamiento. Cualquier proceso de manejo posterior es inherentemente polvoriento a pesar de los esfuerzos de ingeniería para controlar los niveles. Este tipo de ceniza (cenizas volantes, a diferencia de las cenizas de fondo que se han acumulado en el fondo de la caldera) contiene una fracción significativa (30 a 50 %) de material respirable y, por lo tanto, es una preocupación potencial por los posibles efectos en la salud de los trabajadores expuestos. . Dos componentes de las cenizas tienen un significado potencial: la sílice cristalina, asociada con la silicosis y posiblemente el cáncer de pulmón subsiguiente, y el arsénico, asociado con el cáncer de piel y de pulmón. En ambos casos es necesario realizar evaluaciones de exposición para determinar si se superan los límites regulados y si se requieren programas de control específicos. Estas evaluaciones, que involucran encuestas con muestreadores personales, deben incluir a todos los trabajadores potencialmente afectados, incluidos aquellos que pueden estar expuestos durante las inspecciones de los sistemas de recolección de polvo y de las superficies de molienda y calentamiento en la caldera, donde se sabe que se deposita el arsénico. Los programas de control, si es necesario, deberían incluir proporcionar información a los trabajadores sobre la importancia de evitar la ingestión de cenizas (no comer, beber ni fumar en las áreas de manipulación de cenizas) y la necesidad de lavarse cuidadosamente después de entrar en contacto con las cenizas. Los niveles de polvo que se encuentran en estos estudios suelen ser tales que las buenas prácticas de seguridad indican un programa de control respiratorio para la exposición al polvo molesto total. La base de datos de mortalidad industrial mantenida por el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU., por ejemplo, no contiene entradas para muertes atribuibles a la exposición a sílice o arsénico en la industria de servicios eléctricos de EE. UU.

Mantenimiento

Es durante la fase de mantenimiento cuando se produce la mayor exposición a agentes convencionales y químico/físicos. Dada la complejidad de la estación generadora moderna, es de vital importancia que haya un proceso efectivo para aislar el equipo de modo que no pueda ser energizado mientras se realizan las reparaciones. Esto generalmente se logra a través de un sistema controlado de candados y etiquetas.

Durante el mantenimiento se encuentra una amplia gama de peligros convencionales. Implican:

  • trabajos en altura (protección contra caídas)
  • estrés por calor
  • aparejos y grúas (seguridad de la carga)
  • trabajo en espacios confinados (riesgos atmosféricos y convencionales)
  • excavación (derrumbe de zanja)
  • trabajo/levantamiento en ambientes estrechos (esguinces y torceduras).

 

En todos los casos, los peligros pueden gestionarse mediante un proceso de análisis gradual que identifica los peligros y los controles correspondientes.

Una gran variedad de productos comerciales peligrosos se utilizan y se encuentran en las actividades de mantenimiento de rutina. El asbesto es común, ya que se ha utilizado ampliamente como aislamiento térmico y es un componente de muchos productos comerciales. Deben existir procesos de control para garantizar que todo el material que contiene asbesto se identifique correctamente mediante análisis microscópico (la capacidad in situ mejora en gran medida el tiempo de respuesta). Los métodos de control reales utilizados para la tarea dependen de la escala de la actividad. Para trabajos a gran escala, esto implicará la construcción de recintos que operen a presión ligeramente reducida (para evitar fugas) y garantizar que los trabajadores estén equipados con protección respiratoria siguiendo procedimientos cuidadosos para evitar la contaminación externa. En todos los casos, el material que contiene asbesto debe humedecerse por completo, embolsarse y etiquetarse para su eliminación. Es necesario realizar un examen cuidadoso para garantizar que se elimine todo el asbesto antes de continuar. Las exposiciones de los trabajadores deben registrarse y las radiografías de tórax periódicas junto con las pruebas de función pulmonar determinarán la aparición de cualquier enfermedad. Los resultados positivos de estos exámenes deberían resultar en que el trabajador sea retirado inmediatamente de futuras exposiciones. Las prácticas actuales reflejan un alto nivel de preocupación por la exposición al asbesto en la industria de servicios eléctricos.

Para la gran mayoría de los demás materiales peligrosos utilizados en el lugar de trabajo, las cantidades involucradas son pequeñas y el uso poco frecuente, por lo que el impacto general es insignificante. La clase más significativa de exposiciones a materiales peligrosos son aquellas asociadas con operaciones particulares más que con productos particulares.

Por ejemplo, la soldadura es una actividad común que puede dar lugar a una serie de posibles resultados adversos para la salud. La exposición a la luz ultravioleta del arco causa ceguera temporal e irritación ocular severa ("ojo de arco"); los vapores de óxidos metálicos inhalados pueden causar la “fiebre de los vapores metálicos”; y los óxidos de nitrógeno y el ozono formados a altas temperaturas en el arco pueden causar neumonía química y posibles problemas respiratorios crónicos. Los controles que se aplicarán incluyen protectores oculares para proteger a los trabajadores cercanos de la luz dispersa, ventilación de escape local o protección respiratoria (a través de un respirador purificador de aire).

Una actividad común similar es el esmerilado y la limpieza con chorro abrasivo, donde la preocupación es la inhalación del óxido de metal respirable y las partículas abrasivas. En este caso, el control suele ser a través de la elección del agente abrasivo (ahora se ha abandonado la arena en favor de agentes más benignos, como las cáscaras de vegetales) junto con una ventilación de extracción local apropiadamente alta.

La otra actividad que conduce a exposiciones significativas es la aplicación de revestimientos protectores a superficies metálicas. Los recubrimientos pueden contener una variedad de solventes que se liberan a la atmósfera de trabajo. La exposición de los trabajadores puede controlarse mediante ventilación de extracción local o, si no es posible, mediante protección respiratoria.

 

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Domingo, marzo de 13 2011 19: 12

Generación de energía nuclear

En todos los reactores nucleares, la energía se produce dentro del combustible por una reacción en cadena de fisiones de los núcleos de sus átomos. El combustible nuclear más común es el uranio-235. Cada fisión divide un átomo de combustible en dos nuevos átomos de producto de fisión y también expulsa de su núcleo neutrones que provocan más fisiones de los átomos. La mayor parte de la energía liberada por la fisión es transportada por los productos de fisión y, a su vez, se convierte en energía térmica en los átomos de combustible adyacentes a medida que detienen estos productos de fisión que se mueven rápidamente y absorben su radiación. Los neutrones se llevan alrededor del 3% de la energía de fisión.

Se evita que el núcleo del reactor se caliente demasiado mediante un refrigerante líquido o gaseoso, que también produce el vapor (ya sea directa o indirectamente) para impulsar la turbina. Los materiales absorbentes de neutrones se incorporan a las barras de control, que se pueden mover dentro y fuera de las cavidades del núcleo del reactor para controlar la velocidad de la reacción de fisión según lo desee el operador de la central eléctrica. En los reactores de agua a presión, los materiales absorbentes se pueden colocar en el sistema de refrigeración del reactor a través de absorbentes solubles.

La mayoría de los productos de fisión son inestables y, por lo tanto, radiactivos. Se desintegran, liberando radiación de un tipo ya una velocidad características de cada elemento del producto de fisión, y un nuevo producto hijo que también puede ser radiactivo. Esta secuencia de descomposición continúa hasta que finalmente da como resultado productos secundarios que son estables (no radiactivos). Otros productos radiactivos se forman en el reactor por absorción de neutrones en el núcleo de los átomos de materiales no fisionables, como el uranio-238, y materiales estructurales, como guías, soportes y vainas de combustible.

En los reactores que han estado en funcionamiento durante algún tiempo, la descomposición de los productos de fisión y la creación de nuevos productos de fisión alcanzan un equilibrio cercano. En este punto, la radiación y la producción de energía resultante de la descomposición de los productos radiactivos es casi una décima parte de todo lo que se produce en el reactor.

Es esta gran cantidad de material radiactivo la que crea los riesgos que son específicos de las centrales nucleares. En condiciones de funcionamiento, la mayoría de estos materiales radiactivos se comportan como sólidos, pero algunos se comportan como gases o se vuelven volátiles a la alta temperatura del reactor. Algunos de estos materiales radiactivos podrían absorberse fácilmente en los organismos vivos y tener efectos significativos en los procesos biológicos. Por lo tanto, son peligrosos si se liberan o se dispersan en el medio ambiente.

Tipos y características de las estaciones nucleares

Los reactores térmicos utilizan materiales llamados moderadores para reducir la velocidad de los neutrones rápidos producidos por la fisión para que puedan ser capturados más fácilmente por los átomos fisionables de uranio-235. El agua ordinaria se usa a menudo como moderador. Otros moderadores utilizados son el grafito y el deuterio, un isótopo del hidrógeno, que se utiliza en forma de óxido de deuterio, agua pesada. El agua ordinaria es principalmente óxido de hidrógeno y contiene una pequeña proporción (0.015%) de agua pesada.

El calor se elimina del combustible mediante un refrigerante, que directa o indirectamente produce vapor para impulsar la turbina y que también controla la temperatura del núcleo del reactor, evitando que se caliente demasiado y dañe el combustible o los materiales estructurales. Los refrigerantes de uso común en los reactores térmicos incluyen agua ordinaria, agua pesada y dióxido de carbono. El agua tiene buenas características de transferencia de calor (alto calor específico, baja viscosidad, fácil de bombear) y es el refrigerante más común utilizado en las centrales nucleares. El enfriamiento del núcleo de un reactor con agua presurizada o hirviendo permite densidades de energía de núcleo altas, de modo que se pueden construir grandes unidades de energía en recipientes de reactores relativamente pequeños. Sin embargo, el sistema de refrigeración del reactor que usa agua debe operar a alta presión para alcanzar presiones y temperaturas de vapor útiles para la operación eficiente del generador de turbina de vapor. Por lo tanto, la integridad del límite del sistema de refrigeración del reactor es muy importante para todas las centrales nucleares refrigeradas por agua, ya que es una barrera que protege la seguridad de los trabajadores, el público y el medio ambiente.

El combustible en todos los reactores de potencia refrigerados por agua, y en la mayoría de los demás reactores, es dióxido de uranio cerámico, revestido de metal, acero inoxidable o una aleación de circonio. El dióxido de uranio sinterizado proporciona un combustible no combustible que puede operar durante períodos prolongados y retener sus productos de fisión a altas temperaturas sin distorsión o fallas significativas. Los únicos reactores de potencia térmica en funcionamiento que utilizan otro combustible que no sea dióxido de uranio son las centrales Magnox (enfriadas con dióxido de carbono), y se están poniendo fuera de servicio gradualmente a medida que llegan al final de su vida útil.

Los materiales absorbentes de neutrones (como el boro, el cadmio, el hafnio y el gadolinio) utilizados en diversas formas, como en las barras de control revestidas de acero o en solución en refrigerantes o moderadores, pueden introducirse y extraerse del núcleo del reactor para controlar la velocidad de reacción de fisión en cualquier nivel designado. A diferencia de la generación de energía con combustibles fósiles, no se necesita aumentar la cantidad de combustible para aumentar el nivel de energía producido en una reacción en cadena de fisión.

Una vez que se inicia un aumento en la tasa de producción de energía de fisión, continuará hasta que se detenga mediante la inserción en el núcleo de la cantidad apropiada de moderador y materiales absorbentes de neutrones. Tal aumento de potencia es causado por un excedente de neutrones en la reacción en cadena de fisión sobre los requeridos para una reacción en cadena de equilibrio. Por lo tanto, la tasa de fisión y la producción de energía resultante se pueden controlar de manera muy sensible agregando o eliminando cantidades muy pequeñas de materiales absorbentes de neutrones. Si se requiere una reducción repentina en el nivel de potencia, se inyecta en el núcleo una cantidad relativamente grande de material absorbente de neutrones. Cada concepto de reactor tiene su propia característica de reactividad que determina los diseños de los dispositivos de absorción de neutrones de control y parada para garantizar un control eficiente de la potencia y una parada segura y rápida cuando sea necesario. Sin embargo, los mismos principios básicos de control y seguridad se aplican a todos.

Los principales tipos de reactores de potencia térmica en servicio hoy en día se ilustran en la figura 1, y las características principales se dan en la tabla 1. En las ilustraciones simplificadas de la figura 1, se muestran escudos de hormigón que rodean los reactores y los sistemas de refrigeración primarios. Los escudos, que comprenden una variedad de diseños, generalmente brindan protección contra la radiación directa del reactor y también proporcionan contención de cualquier fuga de los sistemas moderadores o de enfriamiento del reactor, y generalmente están diseñados para soportar las presiones significativas que podrían resultar en caso de una falla importante de los sistemas de refrigeración.

Figura 1. Tipos de centrales nucleares

POW040F2

 

Tabla 1. Características de la central nuclear (1997)

tipo de reactor

Combustible

Moderador

Refrigerante y su aprox. presión
(en barras)

Generación de vapor

Nº de
funcionamiento
unidades que

Salida neta
(MWe)

PWR

Dióxido de uranio enriquecido
(2% a 5% U-235)

Agua ligera

Agua ligera
(160 barras)

indirecto

251

223,717

PHWR (tipo CANDU)

Dióxido de uranio no enriquecido
(0.71% U-235)

Agua pesada

Agua pesada
(90 barras)

indirecto

34

18,927

BWR

Dióxido de uranio enriquecido
(2% a 3% U-235)

Agua ligera

Agua ligera
hierve en el centro
(70 barras)

Directo

93

78,549

GCR (tipo MAGNOX)

Uranio metálico no enriquecido
(0.71% U-235)

Grafito

Dióxido de carbono
(20 barras)

indirecto

21

3,519

EGR

Dióxido de uranio enriquecido
(2.3% U-235)

Grafito

Dióxido de carbono
(40 barras)

indirecto

14

8,448

LWGR (tipo RBMK)

Dióxido de uranio enriquecido
(2% a 2.5% U-235)

Grafito

Agua ligera
hierve en el centro
(70 barras)

Directo

18

13,644

FBR

Plutonio de óxido mixto

Ninguna

Sodio (sal)
(10 barras)

indirecto

3

928

 

En un reactor de agua a presión (PWR) central eléctrica, el refrigerante primario y el moderador del reactor son lo mismo: agua ordinaria purificada, que está separada del circuito secundario de agua de alimentación/vapor por un límite metálico en los generadores de vapor (a veces llamados calderas), a través de los cuales se transfiere el calor por conducción. Por lo tanto, el vapor alimentado al generador de turbina no es radiactivo, y la planta generadora de turbina de vapor puede funcionar como una central eléctrica convencional. Debido a que el hidrógeno en el refrigerante primario/agua moderadora absorbe una fracción significativa de los neutrones, es necesario enriquecer el contenido de isótopos fisionables de uranio-235 del combustible entre un 2 % y un 5 % para sostener una reacción en cadena práctica para la producción de energía a largo plazo.

En todas las centrales nucleares en funcionamiento con reactores de agua pesada a presión (PHWR), el moderador del reactor y refrigerante principal es agua pesada con un contenido isotópico muy alto de deuterio (>99%). En el CANDU PHWR, que constituye casi todos los PHWR operativos, el moderador se separa del refrigerante principal y se mantiene a una temperatura y presión relativamente bajas, lo que proporciona un entorno conveniente para ubicar la instrumentación de monitoreo y control, y una capacidad de enfriamiento de respaldo incorporada en caso de de falla en la tubería de refrigerante principal. El combustible y el refrigerante primario en el CANDU están en tubos de presión horizontales en el núcleo del reactor. Al igual que en los PWR, el refrigerante primario y el circuito secundario de agua de alimentación/vapor están separados por un límite metálico en los generadores de vapor, a través del cual se transfiere el calor del agua pesada primaria al sistema de agua de alimentación de vapor de agua ordinaria. El vapor que alimenta la planta turbogenerador es, por tanto, vapor de agua corriente, no radiactivo (salvo pequeñas cantidades por fugas), y la planta turbogenerador puede funcionar como una central térmica convencional. El moderador de agua pesada y el refrigerante absorben solo una fracción muy pequeña de los neutrones generados durante la fisión, lo que permite una reacción en cadena práctica para la producción de energía a largo plazo utilizando uranio natural (0.071 % de uranio-235). Los PHWR existentes pueden operar con combustible de uranio-235 ligeramente enriquecido, lo que da como resultado una extracción de energía total proporcionalmente mayor del combustible.

En un reactor de agua en ebullición (BWR) central nuclear, el agua de refrigeración primaria se evapora parcialmente en el propio núcleo del reactor, y el vapor allí generado se alimenta directamente a la turbina-generador. La presión de operación en el reactor es menor que la de los PWR, pero la presión del vapor alimentado a la turbina es similar. El vapor alimentado a la turbina es ligeramente radiactivo, lo que requiere algunas precauciones debido a la posible contaminación de bajo nivel del sistema de turbina/agua de alimentación. Sin embargo, esto no ha demostrado ser un factor importante en la operación y mantenimiento de los BWR. En los BWR, el control de la potencia del reactor se ve afectado por la cantidad de vapor en el núcleo, y esto tiene que compensarse con el control apropiado de la tasa de flujo de refrigerante o las inserciones de reactividad a medida que cambia el nivel de potencia del reactor.

reactores magnox, también conocido como reactores refrigerados por gas (GLR), se alimentan con uranio metálico natural revestido de magnesio. Se enfrían con dióxido de carbono a una presión moderada, pero generan vapor a una temperatura relativamente alta, lo que proporciona una buena eficiencia térmica. Tienen núcleos grandes con densidades de potencia bajas, por lo que los recipientes a presión, que también actúan como únicas estructuras de contención, también son grandes. Los recipientes a presión de los primeros reactores Magnox eran de acero. En los últimos reactores Magnox, un recipiente de hormigón pretensado contenía tanto el núcleo del reactor como los intercambiadores de calor generadores de vapor.

Reactores avanzados refrigerados por gas (AGR) utilizar combustible de óxido de uranio enriquecido (2.3% U-235). Se enfrían con dióxido de carbono a una presión más alta que los reactores Magnox y tienen una transferencia de calor y una eficiencia térmica mejoradas. La mayor densidad de potencia del núcleo en los AGR en comparación con los reactores Magnox permite que el reactor AGR sea más pequeño y más potente. La vasija de presión de hormigón pretensado, que contiene tanto el núcleo del reactor como los intercambiadores de calor que elevan el vapor, también actúa como estructura de contención.

Reactores de grafito de agua ligera (LWGR) son un híbrido de diferentes sistemas de energía nuclear. Las únicas centrales de este tipo en funcionamiento hoy en día son los reactores RBMK ubicados en la antigua Unión Soviética, es decir, en Rusia, Ucrania y Lituania. En los reactores RBMK, el agua refrigerante normal fluye hacia arriba a través de canales de refrigeración verticales (tubos) que contienen el combustible y hierve dentro del núcleo. El vapor producido en el núcleo se alimenta directamente a la turbina-generador como en un BWR. El moderador de grafito que rodea los canales de refrigerante funciona a una temperatura suficientemente superior a la del refrigerante para que los canales de refrigerante eliminen el calor generado en el grafito al moderar los neutrones. Los reactores RBMK son grandes y tienen muchos canales de refrigeración (>1,500).

Reactores reproductores rápidos (FBR) requieren un enriquecimiento de material fisible en el rango del 20% y pueden sostener la reacción en cadena de la fisión principalmente mediante la absorción de los neutrones rápidos producidos en el proceso de fisión. Estos reactores no necesitan un moderador para reducir la velocidad de los neutrones y pueden utilizar el exceso de neutrones para generar plutonio-239, un combustible potencial para los reactores. Pueden producir más combustible del que consumen. Si bien varios de estos reactores se construyeron para producir electricidad en nueve países de todo el mundo, las dificultades técnicas y prácticas relacionadas con el uso de refrigerantes de metal líquido (sodio) y las tasas de calor muy altas han hecho que el interés disminuya. Ahora sólo hay tres o cuatro relativamente pequeños reactores reproductores rápidos de metal líquido (LMFBR) en servicio como productores de energía en el mundo, produciendo un total de menos de 1,000 megavatios de energía eléctrica (MWe), y están siendo retirados del servicio gradualmente. Sin embargo, la tecnología de los reactores reproductores se ha desarrollado y documentado considerablemente para su uso futuro, si alguna vez se requiere.

Combustible y Manejo de Combustible

El proceso que comienza con la extracción del mineral que contiene uranio y finaliza con la eliminación final del combustible usado y todos los desechos del procesamiento del combustible se suele denominar ciclo del combustible nuclear. Hay muchas variaciones en los ciclos del combustible, según el tipo de reactor involucrado y el diseño de los arreglos de eliminación de calor en el núcleo del reactor.

Los ciclos básicos de combustible PWR y BWR son casi idénticos, y solo varían en los niveles de enriquecimiento y el diseño detallado de los elementos combustibles. Los pasos involucrados, generalmente en diferentes lugares e instalaciones, son:

  • extracción y molienda de uranio para producir torta amarilla (U3O8)
  • conversión de uranio a hexafluoruro de uranio (UF6)
  • enriquecimiento
  • fabricación de combustible, que implica la conversión de uranio en dióxido de uranio (UO2), producción de gránulos combustibles, fabricación de barras de combustible en longitudes iguales a la altura del núcleo del reactor y fabricación de conjuntos de combustible que contienen alrededor de 200 barras de combustible por conjunto en una matriz cuadrada
  • instalación y operación en una central nuclear
  • ya sea reprocesamiento o almacenamiento temporal
  • envío de combustible usado o residuos de enriquecimiento a un depósito central/federal
  • disposición final, que aún se encuentra en etapa de desarrollo.

 

Se requieren precauciones durante estos procesos para asegurar que la cantidad de combustible enriquecido en cualquier lugar sea menor que la que podría resultar en una reacción en cadena de fisión significativa, excepto, por supuesto, en el reactor. Esto da como resultado restricciones de espacio material en la fabricación, envío y almacenamiento.

Por el contrario, el reactor CANDU utiliza uranio natural y tiene un ciclo de combustible simple desde la extracción del mineral hasta la eliminación del combustible, que no incluye los pasos necesarios para proporcionar enriquecimiento y reprocesamiento. El combustible para el CANDU se fabrica de forma semiautomática en paquetes redondos de medio metro de largo de 28 o 37 barras de combustible que contienen UO2 gránulos No existen restricciones de espacio en la fabricación de combustible de uranio natural, o en el envío o almacenamiento del combustible nuevo o usado. La inmovilización y eliminación del combustible CANDU usado ha estado en desarrollo durante 17 años en Canadá y actualmente se encuentra en la etapa de aprobación del concepto.

En todos los reactores de potencia en funcionamiento, a excepción del tipo Magnox, el componente básico del combustible del reactor es la pastilla de combustible cilíndrica, compuesta por dióxido de uranio (UO2) polvo que se compacta y luego se sinteriza para alcanzar la densidad y las características cerámicas requeridas. Estos gránulos sinterizados, que se sellan en una aleación de circonio sin soldadura o en tubos de acero inoxidable para producir barras o elementos combustibles, son químicamente inertes con respecto a su revestimiento a temperaturas y presiones normales del reactor. Incluso si el revestimiento está dañado o roto y el refrigerante entra en contacto con la UO2, este material cerámico retiene la mayoría de los productos de fisión radiactivos y resiste el deterioro causado por el agua a alta temperatura.

Los reactores Magnox utilizan combustible de metal de uranio natural revestido de magnesio y funcionan con éxito a temperaturas relativamente altas, porque el refrigerante, el dióxido de carbono, no reacciona con estos metales en condiciones secas.

El objetivo básico del diseño de las barras de combustible en un reactor nuclear es transferir el calor de fisión generado en el combustible al refrigerante, manteniendo la integridad de las barras de combustible incluso en las condiciones transitorias más severas. Para todos los reactores en funcionamiento, las pruebas exhaustivas de combustible simulado en laboratorios de transferencia de calor han demostrado que la condición transitoria de calor máxima prevista en el reactor se puede acomodar con márgenes de seguridad adecuados por el combustible específico diseñado y autorizado para la aplicación.

El combustible nuevo entregado desde la planta de fabricación a la central eléctrica no es significativamente radiactivo y puede manipularse manualmente o mediante herramientas de elevación/manipulación operadas manualmente, sin blindaje. un tipico conjunto de combustible para un reactor PWR o BWR es una matriz cuadrada de unas 200 barras de combustible, de unos 4 m de largo, con un peso de unos 450 kg. Se requieren alrededor de 200 de estos conjuntos en un gran reactor PWR o BWR. El combustible es manipulado por puente grúa y colocado en racks verticales en seco en la nueva zona de almacenamiento de combustible. Para instalar combustible nuevo en un reactor de agua ligera en servicio, como un PWR o BWR, todas las operaciones se llevan a cabo bajo una profundidad de agua suficiente para brindar protección a cualquier persona que se encuentre sobre el reactor. Primero se debe quitar la tapa con bridas de la vasija del reactor y extraer parte del combustible usado (por lo general, de un tercio a la mitad del núcleo del reactor) mediante grúas aéreas y elevadores de manejo de combustible.

El combustible usado se coloca en bahías de almacenamiento llenas de agua. Otros conjuntos de combustible usados ​​en el núcleo pueden reorganizarse en posición (generalmente movidos hacia el centro del núcleo) para dar forma a la producción de energía en el reactor. Luego se instalan nuevos conjuntos de combustible en todas las posiciones vacantes del sitio de combustible. Puede requerir de 2 a 6 semanas para recargar un reactor más grande, dependiendo de la mano de obra y la cantidad de combustible a reemplazar.

El reactor CANDU y algunos reactores enfriados por gas se alimentan con energía mediante equipos operados a distancia que extraen el combustible usado e instalan nuevos elementos o paquetes de combustible. En el caso del CANDU, el combustible son haces de barras de combustible de medio metro de largo, aproximadamente 10 cm de diámetro y un peso aproximado de 24 kg. El combustible se recibe del fabricante en cajas de embalaje de cartón y se almacena en un área designada para almacenamiento de combustible nuevo, listo para cargar en el reactor. El combustible generalmente se carga diariamente en un reactor en funcionamiento para mantener la reactividad del reactor. En un reactor CANDU grande, 12 paquetes por día es una tasa típica de reabastecimiento de combustible. Los fardos se cargan a mano en un dispositivo de carga de combustible nuevo que, a su vez, carga los fardos en un máquina de combustible que se controla de forma remota desde la sala de control de la estación. Para cargar combustible nuevo en un reactor, dos máquinas de abastecimiento de combustible operadas a distancia se maniobran por control remoto y se acoplan a los extremos del canal de combustible horizontal para ser reabastecido. Las máquinas de abastecimiento de combustible abren el canal en ambos extremos mientras el sistema de refrigeración está a la presión y temperatura de funcionamiento, y el combustible nuevo se empuja por un extremo y el combustible usado se extrae por el otro extremo del canal. Cuando se ha instalado la cantidad requerida de paquetes de combustible, la máquina de abastecimiento de combustible vuelve a instalar los sellos de los canales, y las máquinas de abastecimiento de combustible pueden continuar para reabastecerse de combustible en otro canal o para descargar el combustible usado en el compartimiento de almacenamiento lleno de agua de combustible usado. .

El combustible usado descargado de todos los reactores en funcionamiento es muy radiactivo y requiere enfriamiento para evitar el sobrecalentamiento y protección para evitar la irradiación directa de cualquier organismo vivo sensible o equipo cercano. El procedimiento habitual es descargar el combustible usado en una piscina de almacenamiento de agua con al menos 4 m de cobertura de agua sobre el combustible para protección. Esto permite la observación segura del combustible a través del agua y el acceso para moverlo bajo el agua a un lugar de almacenamiento a más largo plazo.

Un año después de la descarga de un reactor, la radiactividad total y la generación de calor del combustible usado disminuirán a alrededor del 1 % de su valor inicial en la descarga, y dentro de 10 años a alrededor del 0.1 % de su valor inicial en la descarga. Después de aproximadamente 5 a 10 años desde la descarga, la producción de calor ha disminuido hasta el punto de que es factible retirar el combustible de la piscina de agua y almacenarlo en forma seca en un contenedor con solo circulación natural de aire alrededor del contenedor de combustible. Sin embargo, todavía es bastante radiactivo y se requiere blindaje de su radiación directa durante muchas décadas. La prevención de la ingestión del material combustible por organismos vivos es necesaria durante un período mucho más largo.

La eliminación real del combustible usado de los reactores de potencia aún se encuentra en las etapas de desarrollo y aprobación. La eliminación del combustible usado de los reactores de potencia en diversas estructuras geológicas se está estudiando intensamente en varios países, pero aún no se ha aprobado en ninguna parte del mundo. El concepto de almacenamiento subterráneo profundo en estructuras rocosas estables se encuentra ahora en el proceso de aprobación en Canadá como un método seguro y práctico para eliminar finalmente estos desechos radiactivos de alto nivel. Sin embargo, se prevé que incluso con la aprobación del concepto para el año 2000, la eliminación real del combustible usado no tendrá lugar hasta alrededor de 2025.

Operaciones en planta

En los 33 países con programas de energía nucleoeléctrica, existen órganos reguladores que establecen y hacen cumplir las normas de seguridad relacionadas con el funcionamiento de las instalaciones nucleares. Sin embargo, generalmente es la empresa de energía que posee y opera las instalaciones de energía nuclear la que es responsable de la operación segura de sus plantas de energía nuclear. El papel del operador es realmente una tarea de gestión de recopilación de información, planificación y toma de decisiones, y solo ocasionalmente incluye un control más activo cuando se interrumpe la operación de rutina. El operador no es el sistema de protección principal.

Todas las plantas de energía nuclear modernas tienen sistemas de seguridad y control automáticos altamente confiables y muy receptivos que protegen el reactor y otros componentes de la planta continuamente, y que generalmente están diseñados para ser a prueba de fallas en caso de pérdida de energía. No se espera que el operador duplique o sustituya estos sistemas automáticos de control y protección. El operador, sin embargo, debe ser capaz de apagar el reactor casi instantáneamente si es necesario, y debe ser capaz de reconocer y responder a cualquier aspecto de la operación de la planta, aumentando así la diversidad de protección. El operador necesita la capacidad de comprender, diagnosticar y anticipar el desarrollo de la situación general a partir de una gran cantidad de datos proporcionados por los sistemas automáticos de datos e información.

Se espera que el operador:

  • comprender cuáles son las condiciones normales en todos los sistemas relevantes para el estado general actual de la planta
  • reconocer, con la ayuda de los sistemas automáticos o dispositivos especiales de monitoreo, cuando surgen condiciones anormales y su significado
  • saber cómo responder correctamente para restaurar la operación normal de la planta, o llevar la planta a una condición de parada segura.

 

La capacidad del operador para hacer esto depende del diseño de la máquina, así como de la capacidad y capacitación del operador.

Toda central nuclear debe contar en todo momento con operadores competentes, estables y bien formados. Los operadores nucleares potenciales se someten a un programa de capacitación integral, que generalmente incluye capacitación en el aula y en el trabajo en ciencia, equipos y sistemas de energía, protección radiológica y políticas y principios operativos. Los simuladores de entrenamiento siempre se utilizan en la operación de plantas nucleares de servicios públicos de EE. UU. para proporcionar al operador experiencia práctica en las operaciones de la planta, durante alteraciones y en condiciones inusuales. La interfaz entre el operador y los sistemas de energía es a través de la instrumentación de la sala de control. Los sistemas de instrumentación bien diseñados pueden mejorar la comprensión y la respuesta adecuada de los operadores.

Es habitual designar al personal operativo clave de una central nuclear mientras aún está en construcción, para que puedan asesorar desde el punto de vista operativo y puedan reunir al personal que pondrá en marcha y operará la central. También preparan un conjunto completo de procedimientos operativos antes de que la estación se ponga en marcha y se le permita operar. Los expertos en diseño y el personal regulador inspeccionan estos procedimientos para verificar la consistencia de la intención del diseño y las prácticas operativas.

Se espera que el personal opere la estación de manera sistemática y rigurosa de acuerdo con los procedimientos operativos y las autorizaciones de trabajo. El personal operativo trabaja continuamente para garantizar la seguridad pública mediante la realización de un programa integral de prueba y monitoreo de los sistemas de seguridad y las barreras protectoras, y manteniendo la capacidad de hacer frente a cualquier emergencia de la planta. Cuando los operadores deban tomar medidas en respuesta a una alteración en el estado de la planta, existen procedimientos escritos y sistemáticos para guiarlos y proporcionar la información detallada necesaria para controlar la planta. Dichos procedimientos son revisados ​​por los comités de seguridad reglamentarios y de la estación.

Un programa de gestión de seguridad operacional bien pensado incluye:

  • conocimiento detallado de las áreas críticas para la seguridad
  • estándares u objetivos que definen un desempeño aceptable
  • un programa para monitorear el desempeño, responder a los problemas e informar los resultados
  • un programa de revisión de la experiencia para establecer tendencias, el grado de cumplimiento de las normas y la causa de cualquier desempeño inaceptable o en deterioro
  • un medio para evaluar el impacto de los cambios propuestos al hardware oa los procedimientos operativos e implementar cambios consistentes con el estándar aceptado.

 

Además de los procedimientos para el funcionamiento normal, en cada central nuclear existe un sistema de notificación de eventos para investigar y documentar los fallos y deterioros de los equipos, las deficiencias en el diseño o la construcción y los errores de funcionamiento detectados por los sistemas de seguimiento o las pruebas e inspecciones periódicas. Se determina la causa básica de cada evento para que se pueda desarrollar la acción correctiva o preventiva adecuada. Los informes de eventos, incluidos los resultados del análisis y las recomendaciones, son revisados ​​por la gerencia de la estación y por expertos en seguridad y factores humanos, que generalmente se encuentran fuera del sitio de la estación.

El Sistema de notificación de incidentes del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) funciona en todo el mundo para complementar los sistemas nacionales y garantizar que la información se comparta entre todos los países participantes. La Asociación Mundial de Operadores Nucleares (WANO) también proporciona un intercambio de información detallado a nivel operativo.

Los reactores nucleares y todos sus sistemas auxiliares y relacionados con la seguridad se mantienen y prueban de acuerdo con los requisitos de garantía de calidad a intervalos planificados, para garantizar la confiabilidad a lo largo de su vida útil. Además del monitoreo automático, existen pruebas e investigaciones manuales sistemáticas para detectar evidencia de deterioro o falla de los sistemas del equipo. Estos incluyen la vigilancia regular de campo, el mantenimiento preventivo, las pruebas periódicas y el estudio de cambios en las condiciones de la planta.

Se establecen objetivos de rendimiento muy exigentes para los procesos y los sistemas de seguridad a fin de mantener el riesgo para el público y el personal de la estación aceptablemente bajo. Para los sistemas de proceso, que están operando activamente mientras se genera electricidad, las tasas de falla se comparan con los objetivos de desempeño, lo que puede resultar en cambios de diseño donde el desempeño es deficiente. Los sistemas de seguridad necesitan un enfoque diferente, porque entran en funcionamiento solo si fallan los sistemas de proceso. Los programas de prueba integrales monitorean estos sistemas y sus componentes, y los resultados se usan para determinar cuánto tiempo es probable que cada uno de ellos esté fuera de servicio. La cantidad total de tiempo que se calcula que los sistemas de seguridad están fuera de servicio se compara con un estándar de rendimiento muy alto. Si se detecta una deficiencia en un sistema de seguridad, se corrige inmediatamente o se apaga el reactor.

También hay extensos programas de prueba y mantenimiento durante las paradas programadas periódicas. Por ejemplo, todos los recipientes que soportan presión, los componentes y sus soldaduras se inspeccionan sistemáticamente mediante métodos no destructivos de acuerdo con las normas del código de seguridad.

Principios de seguridad y características de diseño de seguridad relacionadas

Hay cuatro aspectos de la reacción en cadena de la fisión que podrían ser peligrosos y que no pueden separarse del uso de la energía nuclear para producir electricidad y, por lo tanto, requieren medidas de seguridad:

  1. La fisión da como resultado radiación ionizante, que requiere protección contra la exposición directa a la radiación.
  2. Se crean productos de fisión altamente radiactivos, que requieren recintos herméticos para evitar la contaminación del entorno externo y la posible ingestión.
  3. La reacción en cadena de la fisión es un proceso dinámico que requiere un control continuo.
  4. La producción de calor no se puede detener instantáneamente, ya que la descomposición radiactiva continúa produciendo calor después de que finaliza la reacción en cadena de fisión, lo que requiere un enfriamiento a largo plazo.

 

Los requisitos de seguridad que exigen estas características explican las grandes diferencias en el equipamiento de seguridad y la estrategia de funcionamiento de una central nuclear con respecto a una central eléctrica que utiliza combustibles fósiles. La forma en que se cumplen estos requisitos de seguridad difiere para los diferentes tipos de centrales nucleares, pero los principios fundamentales de seguridad son los mismos en todas las centrales nucleares.

Durante el procedimiento de concesión de licencias, cada instalación nuclear tiene que demostrar que las emisiones radiactivas serán inferiores a los límites reglamentarios especificados, tanto en condiciones normales de funcionamiento como en caso de avería o condiciones de accidente. La prioridad es prevenir fallas en lugar de simplemente mitigar sus consecuencias, pero el diseño debe ser capaz de hacer frente a fallas si, a pesar de todas las precauciones, ocurren. Esto requiere el más alto grado de garantía y control de calidad, aplicado a todos los equipos, funciones de construcción y operaciones. Las características de seguridad inherentes y las medidas de seguridad diseñadas están diseñadas para prevenir y controlar accidentes y contener y minimizar la liberación de materiales radiactivos.

En particular, la generación de calor y la capacidad de enfriamiento deben coincidir en todo momento. Durante el funcionamiento, el calor se extrae del reactor mediante un refrigerante, que se bombea a través de tuberías conectadas al reactor y fluye sobre la superficie de revestimiento del combustible. En caso de pérdida de energía a las bombas o falla repentina de la tubería de conexión, se interrumpiría el enfriamiento del combustible, lo que podría resultar en un aumento rápido de la temperatura del combustible, la posible falla del revestimiento del combustible y el escape de material radiactivo del combustible a la vasija del reactor. Una parada rápida de la reacción en cadena de la fisión, respaldada por la posible activación de sistemas de refrigeración de reserva o de emergencia, evitaría daños en el combustible. Estas medidas de seguridad están previstas en todas las centrales nucleares.

Incluso cuando el reactor se ha apagado, la pérdida de enfriamiento y la falla de la capacidad de enfriamiento de reserva o de emergencia podrían provocar el sobrecalentamiento del combustible debido a la producción continua de calor por desintegración del producto de fisión en el combustible, como se indica en la figura 2. Mientras la desintegración el calor es solo el 1 % o el 2 % de la producción de calor a plena potencia; si no se elimina, la temperatura del combustible podría alcanzar niveles de falla a los pocos minutos de la pérdida total de enfriamiento. El principio del diseño seguro de las centrales nucleares exige que todas las circunstancias que puedan provocar el sobrecalentamiento del combustible, el daño y la liberación de materiales radiactivos del combustible se evalúen cuidadosamente y se prevengan mediante sistemas de protección y control de ingeniería.

Figura 2. Calor de decaimiento después de la parada del reactor

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Para proteger una central nuclear, existen tres tipos de características de seguridad: características inherentes, sistemas pasivos y sistemas activos. Estos se utilizan en varias combinaciones en las centrales nucleares en funcionamiento.

Características de seguridad inherentes hacer uso de las leyes de la naturaleza para mantener la planta de energía segura. Hay características de seguridad inherentes a algunos combustibles nucleares tales que, a medida que aumenta su temperatura, la velocidad de la reacción en cadena de la fisión disminuye. Existen características de seguridad inherentes a algunos diseños de sistemas de enfriamiento en los que el refrigerante circulará sobre el combustible por circulación natural para eliminar adecuadamente el calor de descomposición sin la operación de ninguna bomba. Hay características de seguridad inherentes en la mayoría de las estructuras metálicas que dan como resultado la fluencia o el estiramiento bajo cargas severas en lugar de estallar o fallar.

Funciones de seguridad pasiva incluyen el levantamiento de válvulas de alivio de peso muerto (gravedad) por la presión del fluido que se va a aliviar, o en el uso de energía almacenada en sistemas de inyección de refrigerante de emergencia, o en algunos recipientes de contención que están diseñados para acomodar la energía de la falla de la tubería sistemas y el posterior calor de descomposición.

Sistemas de seguridad activa incluyen todos los sistemas que requieren señales de activación y una fuente de alimentación de alguna forma. Los sistemas activos generalmente pueden controlar una gama más amplia de circunstancias que los sistemas inherentes y pasivos, y pueden probarse sin restricciones durante la operación del reactor.

El diseño de seguridad de las centrales nucleares se basa en una combinación seleccionada de sistemas inherentes, pasivos y activos para cumplir con los requisitos reglamentarios de seguridad de la jurisdicción en la que se encuentra la central nuclear. Es necesario un alto grado de automatización en los sistemas relacionados con la seguridad para liberar al personal de operaciones, tanto como sea posible, de la necesidad de tomar decisiones y acciones rápidas bajo estrés. Los sistemas de reactores nucleares de potencia están diseñados para ajustarse automáticamente a los cambios en la potencia de salida demandada y, por lo general, los cambios son graduales. Es especialmente importante que los sistemas relacionados con la seguridad sean continuamente capaces de responder con prontitud, eficacia y fiabilidad cuando sea necesario. Para cumplir con este alto nivel de rendimiento, estos sistemas deben cumplir con los más altos criterios de garantía de calidad y estar diseñados según los principios de diseño de seguridad bien establecidos de redundancia, diversidad y separación física.

Redundancia es la provisión de más componentes o subsistemas de los necesarios para que el sistema funcione; por ejemplo, proporcionar tres o cuatro componentes donde solo se necesitan dos para que el sistema funcione correctamente.

Diversidad es la provisión de dos o más sistemas que se basan en diferentes diseños o principios funcionales para realizar la misma función de seguridad.

separación física de componentes o sistemas que están diseñados para realizar la misma función de seguridad, brinda protección contra daños locales que de otro modo podrían afectar el desempeño de los sistemas de seguridad.

Un ejemplo importante de la aplicación de estos principios de diseño de seguridad es el suministro de energía eléctrica en las centrales nucleares, que se basa en más de una conexión al sistema de energía principal, respaldado en el sitio por varios motores diesel de arranque automático y/o turbinas de combustión. , y por bancos de baterías y grupos moto-generadores para garantizar el suministro confiable de electricidad a los sistemas vitales relacionados con la seguridad.

La medida preventiva básica contra la liberación de materiales radiactivos de una central nuclear es muy simple en principio: una serie de barreras estancas entre los materiales radiactivos y el medio ambiente, para proporcionar protección contra la radiación directa y contención de los materiales radiactivos. La barrera más interna es el propio combustible cerámico o metálico, que une la mayoría de los materiales radiactivos dentro de su matriz. La segunda barrera es el revestimiento hermético y resistente a la corrosión. La tercera barrera es el límite principal que soporta la presión del sistema de refrigeración. Finalmente, la mayoría de los sistemas de energía nuclear están encerrados en una estructura de contención resistente a la presión que está diseñada para resistir la falla del sistema de tuberías más grande dentro y para contener cualquier material radiactivo liberado en la contención.

El objetivo básico del diseño de seguridad de una central nuclear es mantener la integridad de estas múltiples barreras mediante un enfoque de defensa en profundidad que se puede caracterizar por tres niveles de medidas de seguridad: medidas preventivas, protectoras y mitigadoras.

Medidas preventivas incluyen: cumplir con el más alto nivel de garantía de calidad durante el diseño, la construcción y la operación; operadores altamente capacitados que se someten a reentrenamiento periódico; utilizar características de seguridad inherentes; proporcionar márgenes de diseño apropiados; llevar a cabo un cuidadoso mantenimiento preventivo, pruebas e inspecciones continuas y corrección de deficiencias; monitoreo constante; evaluaciones de seguridad exhaustivas y reevaluaciones cuando sea necesario; y evaluación y análisis causal de incidencias y averías, realizando las modificaciones oportunas.

Medidas de protección incluyen: sistemas de apagado de acción rápida; válvulas/sistemas automáticos de alivio de presión sensibles; circuitos de enclavamiento para proteger contra operaciones falsas; monitoreo automático de funciones vitales de seguridad; y medición y control continuos de los niveles de radiación y la radiactividad de los efluentes para no exceder los límites permisibles.

Medidas de mitigación incluyen: sistemas de refrigeración de reactores de emergencia; sistemas de agua de alimentación de emergencia altamente confiables; sistemas de energía de emergencia diversos y redundantes; contención para evitar fugas de materiales radiactivos de la estación, que está diseñada para una variedad de tensiones naturales y artificiales, como terremotos, vientos fuertes, inundaciones o impacto de aeronaves; y, por último, la planificación de emergencias y la gestión de accidentes, que incluye la vigilancia radiológica, la información a las autoridades de seguridad y la atención al público, el control de la contaminación y la distribución de materiales mitigadores.

La seguridad nuclear no depende únicamente de factores técnicos y científicos; los factores humanos juegan un papel muy importante. El control reglamentario proporciona una verificación independiente de todos los aspectos de seguridad de las centrales nucleares. Sin embargo, la seguridad nuclear se garantiza principalmente no mediante leyes y reglamentos, sino mediante la gestión responsable del diseño, la operación y los servicios públicos, lo que incluye revisiones y aprobaciones apropiadas por parte de quienes tienen el conocimiento y la autoridad.

El único accidente de una central nuclear que tuvo consecuencias muy graves para el público ocurrió durante una prueba de capacidad de enfriamiento en una configuración inusual en una central nuclear RBMK en Chernobyl, Ucrania, en 1986. En este grave accidente, el reactor quedó destruido y una gran cantidad de material radiactivo materiales escapados al medio ambiente. Posteriormente se constató que el reactor no contaba con un sistema de apagado adecuado y que era inestable a baja potencia. Las debilidades del diseño, el error humano y la falta de una gestión adecuada de los servicios públicos contribuyeron al accidente. Se han realizado modificaciones en los reactores RBMK en funcionamiento restantes para eliminar las debilidades de diseño graves, y se han mejorado las instrucciones de funcionamiento para garantizar que no se repita este desafortunado accidente.

Se ha aprendido mucho del accidente de RBMK y de otros accidentes de centrales nucleares menos graves (como el accidente de Three Mile Island en los Estados Unidos en 1978) y de muchos accidentes e incidentes menores durante más de 30 años de operación de centrales nucleares. El objetivo de la comunidad nuclear es garantizar que ningún incidente en una central nuclear ponga en peligro a los trabajadores, al público o al medio ambiente. La estrecha cooperación en el marco de programas como los Sistemas de notificación de incidentes del OIEA y WANO, el escrutinio de los grupos industriales y los organismos reguladores, y la vigilancia de los propietarios y operadores de centrales nucleares hacen que este objetivo sea más alcanzable.

Reconocimiento: El editor agradece a Tim Meadler y al Uranium Institute por proporcionar información para la tabla 1.


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Generación, Transmisión y Distribución

Hay tres etapas de suministro de energía eléctrica; generación, transmisión y distribución. Cada una de estas etapas implica distintos procesos de producción, actividades laborales y peligros.

La mayor parte de la electricidad se genera entre 13,200 y 24,000 voltios. Los peligros del proceso de generación de energía eléctrica incluyen explosiones y quemaduras resultantes de fallas inesperadas del equipo. Los accidentes también pueden ocurrir cuando no se siguen los procedimientos adecuados de bloqueo/etiquetado. Estos procedimientos existen para controlar las fuentes de energía. Antes de realizar tareas de mantenimiento en equipos en los que podría producirse una activación, un arranque o una liberación de energía almacenada inesperados y causar lesiones, el equipo debe aislarse de la fuente de energía y dejarse inoperativo. Si no se aíslan correctamente estas fuentes de energía (bloqueo/etiquetado), se pueden producir lesiones graves o la muerte.

Una vez que se genera la energía eléctrica, se transmite a través de distancias utilizando líneas de transmisión. Las líneas de transmisión se construyen entre las subestaciones de transmisión ubicadas en las estaciones generadoras de electricidad. Las líneas de transmisión pueden estar soportadas sobre torres o pueden ser subterráneas. Son operados a alto voltaje. Envían grandes cantidades de energía eléctrica y se extienden a distancias considerables. Cuando la electricidad sale de una estación generadora, la subestación de transmisión ubicada allí aumenta los voltajes al rango de 138,000 a 765,000 voltios. Dentro del área operativa, las subestaciones de transmisión reducen el voltaje transmitido a 34,500 138,000–XNUMX XNUMX voltios. Esta energía luego se transporta a través de líneas a los sistemas de distribución ubicados en el territorio de servicio local. Los principales peligros presentes durante el proceso de transmisión son eléctricos. Si no se mantienen las distancias de aproximación adecuadas o no se utiliza el equipo de protección adecuado (mangas y guantes de goma), se pueden producir lesiones graves o la muerte. Las caídas también son una fuente de accidentes graves y pueden ocurrir durante el trabajo de mantenimiento en líneas aéreas y mientras se trabaja desde postes o camiones con cangilones.

El sistema de distribución conecta el sistema de transmisión al equipo del cliente. La subestación de distribución reduce el voltaje eléctrico transmitido a 2,400–19,920 XNUMX voltios. Un transformador de distribución reduce aún más el voltaje. Los peligros relacionados con el trabajo de distribución también son de naturaleza eléctrica. Sin embargo, existe el peligro adicional de trabajar en espacios cerrados (bocas de acceso y bóvedas) cuando se trata de un sistema de distribución subterráneo.

Las subestaciones de transmisión y distribución son instalaciones donde se cambia el voltaje, la fase u otras características de la energía eléctrica como parte del proceso final de distribución. Las electrocuciones representan el principal riesgo de seguridad en las subestaciones. Dichos accidentes generalmente son causados ​​por no mantener las distancias de aproximación adecuadas al equipo eléctrico vivo y/o no usar el equipo de protección personal adecuado, incluidos guantes y mangas aislantes de goma.

Riesgos de Seguridad de la Generación, Transmisión y Distribución

El Estándar de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica, también conocido como el Estándar de mantenimiento eléctrico Codificado en 29 CFR 1910.269, fue promulgado por la Administración de salud y seguridad ocupacional (OSHA) de EE. UU. el 31 de enero de 1994. El Estándar cubre a todos los trabajadores de servicios eléctricos la operación y mantenimiento de equipos de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica y equipos asociados. Además, los trabajadores de línea contratados, los podadores de árboles de despeje de línea contratados y los productores de energía independientes también están cubiertos por las disposiciones de ' 1910.269. Otros países y regiones tienen regulaciones similares.

Los peligros que se abordan directamente en la norma OSHA son aquellos de naturaleza eléctrica que causarían electrocución y lesiones resultantes de una descarga eléctrica. Las consecuencias del contacto involuntario con electricidad de alto voltaje son a menudo la muerte o lesiones graves como quemaduras de segundo y tercer grado, amputación de extremidades, daño a órganos internos y daño neurológico.

La norma también aborda las muertes y lesiones asociadas con otros cuatro tipos de accidentes—golpeado o golpeado contra; caídas desde escaleras, andamios, postes u otras elevaciones; atrapados o entre ellos como resultado de la activación accidental de maquinaria durante el trabajo de mantenimiento de rutina; y el contacto con temperaturas extremas que pueden ocurrir cuando se libera inadvertidamente vapor a alta presión durante el trabajo de mantenimiento en las calderas. El Grupo de Investigación del Este (ERG), que preparó el Estudio de Impacto Económico para la regulación OSHA propuesta, informó que “hubo más accidentes asociados con líneas de transmisión y distribución que con subestaciones o instalaciones de generación de energía”. ERG informó que en la categoría de líneas de transmisión y distribución, los trabajadores de línea, los trabajadores de línea aprendices y los supervisores de línea de trabajo experimentan los accidentes con tiempo perdido más fatales y graves. Dentro de la categoría de subestaciones y generación de energía, los electricistas de subestaciones y los mecánicos de servicios generales experimentan la mayoría de los accidentes.

Reducción de accidentes

OSHA ha estimado que en los Estados Unidos un promedio de 12,976 lesiones por días de trabajo perdidos ocurren anualmente entre los empleados de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. También informan que 86 muertes ocurren a estos trabajadores anualmente. OSHA estima que 1,633 lesiones por días de trabajo perdidos y 61 muertes pueden prevenirse anualmente mediante el cumplimiento de las disposiciones de esta norma y las otras normas a las que se hace referencia en la regla final. OSHA divide la reducción de lesiones y muertes por días de trabajo perdidos en dos categorías. Se espera que el mayor beneficio se logre en las empresas eléctricas, que representan aproximadamente el 80% de las muertes. Los contratistas de servicios públicos, incluidos los contratistas eléctricos y los podadores de árboles para limpieza de líneas, y los establecimientos que no son de servicios públicos representan el otro 20%. OSHA también espera que las empresas de servicios eléctricos experimenten la mayor reducción en lesiones por días de trabajo perdidos. La segunda categoría de reducción se relaciona con la referencia a las normas existentes dentro de ' 1910.269. Por ejemplo, OSHA espera que el empleador proporcione servicios médicos y primeros auxilios como se especifica en ' 1910.151.

Las operaciones de excavación deberán cumplir con la Subparte P de 1926; el equipo de protección personal deberá cumplir con los requisitos de la Subparte I de 1910; el equipo personal de detención de caídas deberá cumplir con los requisitos de la Subparte E de la Parte 1926; y las escaleras deben cumplir con la Subparte D de 1910. Estos son algunos ejemplos de los muchos otros estándares de OSHA a los que se hace referencia en el Estándar de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. OSHA cree que estas referencias fomentarán un mayor reconocimiento de las diversas normas de seguridad aplicables y, junto con la capacitación de los empleados y el énfasis en el reconocimiento de peligros a través de sesiones informativas de trabajo, se evitarán anualmente 2 muertes adicionales y 1,310 lesiones con días de trabajo perdidos.

Disposiciones Generales

El Estándar de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica proporciona un enfoque integral para el control de los peligros que se encuentran en la industria de servicios eléctricos. Esto se considera un estándar basado en el desempeño, donde el empleador tiene la oportunidad de implementar programas alternativos siempre que pueda demostrar que brindan un nivel de seguridad equivalente al especificado en el estándar. Las disposiciones generales de la norma incluyen: requisitos de capacitación, procedimientos de control de energía peligrosa (bloqueo/etiquetado) para la generación, transmisión y distribución de energía; procedimientos de entrada a espacios cerrados y procedimientos para trabajar con seguridad en instalaciones subterráneas; requisitos para trabajar en o cerca de partes energizadas expuestas; requisitos para trabajar en líneas aéreas; requisitos de puesta a tierra; poda de árboles para despeje de líneas; procedimientos para trabajar en subestaciones; y requisitos para herramientas de línea viva, herramientas eléctricas portátiles y manuales, y escaleras y equipo de protección personal.

La norma es integral y aborda todos los aspectos de la operación y el mantenimiento de los equipos de generación, transmisión y distribución de energía.

Provisiones Significativas

Algunas de las disposiciones más importantes de la Norma incluyen requisitos para que los empleados tengan capacitación en ayuda de emergencia, sesiones informativas sobre el trabajo y capacitación en prácticas de trabajo relacionadas con la seguridad, procedimientos de seguridad y procedimientos de emergencia, incluido el rescate en bocas de acceso y postes. También existen requisitos específicos de vestimenta para trabajar en equipos energizados y requisitos para ingresar a estructuras subterráneas, así como el control de fuentes de energía peligrosas. Otro elemento importante de la norma requiere que los empleadores certifiquen que los empleados han sido debidamente capacitados y pueden demostrar competencia en las prácticas de trabajo especificadas en la norma. Algunos de estos elementos se analizan con más detalle a continuación.

OSHA requiere que los empleados que realicen trabajos en o asociados con líneas expuestas o equipos energizados a 50 voltios o más estén capacitados en primeros auxilios y reanimación cardiopulmonar (RCP). Para el trabajo de campo que involucre a dos o más empleados en un lugar de trabajo, se deberá capacitar al menos a dos empleados. Para lugares de trabajo fijos, como una estación generadora, se debe capacitar a una cantidad suficiente de empleados para garantizar que se pueda llegar a un empleado expuesto a una descarga eléctrica en 4 minutos.

El empleado líder en un grupo de trabajo debe realizar un informe de trabajo con los empleados involucrados en el trabajo antes de que comiencen cada trabajo. La sesión informativa debe cubrir los riesgos asociados con el trabajo, los procedimientos de trabajo involucrados, las precauciones especiales, los controles de la fuente de energía y el equipo de protección personal. Para trabajos repetitivos y similares, debe haber una sesión informativa antes del inicio del primer trabajo de cada día o turno. Cuando ocurren cambios significativos, se debe realizar otra sesión informativa. Revisar la tarea en cuestión requiere una planificación del trabajo, y la planificación del trabajo ayuda a reducir los accidentes.

OSHA también ha requerido que el empleador certifique que cada empleado ha recibido el entrenamiento requerido para ser calificado y competente. La certificación se hará cuando el empleado demuestre competencia en las prácticas de trabajo y se mantendrá durante la duración del empleo de un empleado. El entrenamiento por sí solo es inadecuado. La competencia debe demostrarse, generalmente mediante la prueba del conocimiento y la comprensión de un empleado sobre el tema en cuestión. Esto ayudará a garantizar que solo trabajadores calificados trabajen en equipos energizados.

Hay requisitos de vestimenta para los trabajadores que están expuestos a los peligros de las llamas o los arcos eléctricos. La sección requiere que el empleador se asegure de que cada empleado que esté expuesto a los peligros de llamas o arcos eléctricos no use ropa que, cuando se exponga a llamas o arcos eléctricos, podría aumentar la extensión de la lesión que podría sufrir el empleado. La ropa hecha de acetato, nailon, poliéster o rayón, ya sea solo o en mezclas, está prohibida a menos que el empleador pueda demostrar que la tela ha sido tratada para resistir la condición que se pueda encontrar. Los empleados pueden elegir entre ropa de algodón, lana o retardante de llama, pero el empleador debe determinar, según la exposición, si una fibra natural como el algodón o la lana es aceptable o no. El algodón o la lana pueden encenderse en determinadas circunstancias. Aunque esta sección de la norma ha causado mucha controversia en toda la industria, prohibir el uso de materiales sintéticos es un paso importante para reducir las lesiones de los trabajadores eléctricos.

 

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Domingo, marzo de 13 2011 19: 26

Peligros

OSHA en su preámbulo a la Norma de Generación, Transmisión y Distribución de Energía Eléctrica (29 CFR Parte 1910.269) establece que “las tasas generales de incidencia de accidentes para la industria de servicios eléctricos (es decir, la industria de servicios eléctricos, SIC-491) son ligeramente más bajas que las correspondientes para el sector privado como un todo” y que “a excepción de los peligros eléctricos y de caídas, los empleados de servicios públicos de electricidad enfrentan peligros que son similares en naturaleza y grado a los que se encuentran en muchas otras industrias” (OSHA 1994). El preámbulo continúa citando Archivos de la Oficina de Estadísticas Laborales de EE. UU. (BLS) que identifican las principales fuentes de lesiones para las empresas de servicios eléctricos:

  • caídas
  • sobreesfuerzo
  • ser "golpeado por o contra un objeto", lo que provoca esguinces y torceduras, cortes, laceraciones y contusiones/moretones.

 

El preámbulo señala específicamente que las descargas eléctricas no constituyen una categoría de lesión importante (o reportada con frecuencia). Sin embargo, los archivos laborales, industriales y de OSHA revelan que los accidentes eléctricos son el tipo más frecuente de lesiones mortales o graves en la industria de servicios eléctricos, seguidos de los accidentes automovilísticos, las caídas y los “golpes/aplastamientos”.

Muchos otros peligros enfrentan los trabajadores de servicios eléctricos al realizar las variadas tareas requeridas por los empleadores. Los autores de artículos individuales en este capítulo notan muchos de estos en detalle; aquí simplemente mencionaré algunas de las exposiciones peligrosas.

Las lesiones musculoesqueléticas son las lesiones más comunes que ocurren en esta fuerza laboral físicamente activa e incluyen:

  • dedos blancos de vibración debido al uso de martillo neumático
  • latigazo cervical debido a accidentes automovilísticos
  • esguince de espalda baja
  • lesión craneal
  • traumatismo de pie y tobillo
  • menisco medial roto.

 

Los electricistas pueden trabajar en una amplia variedad de entornos: suben a lo alto de las torres de transmisión rurales y empalman los cables en las alcantarillas debajo de las concurridas calles de la ciudad; se sofocan en los pisos superiores de las centrales eléctricas en verano y tiritan mientras reparan las líneas aéreas de distribución derribadas por una ventisca. Las fuerzas físicas que enfrentan los trabajadores son enormes. Una central eléctrica, por ejemplo, empuja el vapor a tal presión que una tubería rota puede provocar quemaduras y asfixia. Los peligros físicos en las plantas además del calor incluyen ruido, campos electromagnéticos (CEM), radiación ionizante en instalaciones nucleares y asfixia en espacios confinados. La exposición al asbesto ha sido una fuente importante de morbilidad y litigios, y están surgiendo preocupaciones sobre otros materiales aislantes. Los productos químicos tales como cáusticos, corrosivos y solventes son ampliamente utilizados. Las plantas también emplean a trabajadores en trabajos especializados como extinción de incendios o buceo (para inspeccionar los sistemas de toma y descarga de agua), que están expuestos a los peligros únicos intrínsecos a esas tareas.

Si bien las centrales nucleares modernas han reducido la exposición a la radiación de los trabajadores durante los períodos normales de funcionamiento, se puede producir una exposición sustancial durante las paradas por mantenimiento y recarga de combustible. Se requieren excelentes capacidades de monitoreo de radiación para proteger adecuadamente a los trabajadores que ingresan a las áreas de radiación durante estos períodos. El hecho de que muchos trabajadores subcontratados puedan ingresar a una planta nuclear durante un cierre y luego pasar a otra planta crea la necesidad de una estrecha coordinación entre las autoridades regulatorias y de la industria para monitorear la exposición anual total de un trabajador individual.

Los sistemas de transmisión y distribución comparten algunos de los peligros de la central eléctrica, pero también se caracterizan por exposiciones laborales únicas. Los enormes voltajes y corrientes intrínsecos del sistema predisponen a descargas eléctricas fatales y quemaduras graves cuando los trabajadores ignoran los procedimientos de seguridad o no están protegidos adecuadamente. Cuando los transformadores se sobrecalientan, pueden incendiarse y explotar, liberando aceite y posiblemente PCB y sus productos de degradación. Las subestaciones eléctricas comparten con las centrales eléctricas el potencial de exposición a peligros de aislamiento, CEM y espacios confinados. En el sistema de distribución, el corte, la quema y el empalme de cables eléctricos exponen a los trabajadores al plomo y otros metales, tanto en forma de polvo como de humo. Las estructuras subterráneas que soportan el sistema también deben considerarse peligros potenciales en espacios confinados. El pentaclofenol, un pesticida que se usa para preservar los postes de servicios públicos de madera, es una exposición que es algo única en el sistema de distribución.

Finalmente, los lectores de medidores y los trabajadores al aire libre pueden estar expuestos a la violencia callejera; las muertes en el curso de intentos de robo no son desconocidas para esta fuerza laboral.

 

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Domingo, marzo de 13 2011 19: 30

Problemas ambientales y de salud pública

Toda actividad humana tiene un impacto ambiental. La magnitud y las consecuencias de cada impacto varían, y se han creado leyes ambientales para regular y minimizar estos impactos.

La generación de energía eléctrica tiene varios peligros ambientales potenciales y reales importantes, incluidas las emisiones al aire y la contaminación del agua y el suelo (tabla 1). Las plantas de combustibles fósiles han sido una preocupación particular debido a sus emisiones al aire de óxidos de nitrógeno (ver "Ozono" a continuación), óxidos de azufre y la cuestión de la "lluvia ácida", dióxido de carbono (ver "Cambio climático global" a continuación) y partículas, que recientemente han sido implicados como contribuyentes a los problemas respiratorios.

Tabla 1. Principales peligros ambientales potenciales de la generación de energía

Tipo de planta

Carga Aérea

Agua*

Suelo

Combustible fósil

NO2

PCB

Ceniza

 

SO2

disolventes

Amianto

 

partículas

Metales

PCB

 

CO

Aceite

disolventes

 

CO2

Ácidos/bases

Metales

 

Compuestos orgánicos volátiles

Hidrocarburos

Aceite

     

Ácidos/bases

     

Hidrocarburos

Nuclear

Igual que el anterior más emisión radiactiva

   

Hidroeléctrica

Principalmente lixiviado de los suelos al agua detrás de las represas

Perturbación del hábitat de la vida silvestre

   

* Debe incluir efectos “locales” tales como aumentos en la temperatura del cuerpo de agua que recibe descargas de plantas y reducciones en la población de peces debido a los efectos mecánicos de los sistemas de toma de agua de alimentación.

 

Las preocupaciones con las plantas nucleares han sido el almacenamiento a largo plazo de desechos nucleares y la posibilidad de accidentes catastróficos que involucren la liberación de contaminantes radiactivos en el aire. El accidente de 1986 en Chernobyl, en Ucrania, es un ejemplo clásico de lo que puede suceder cuando no se toman las precauciones adecuadas con las centrales nucleares.

Con las plantas de energía hidroeléctrica, las principales preocupaciones han sido la lixiviación de metales y la perturbación de los hábitats de vida silvestre tanto acuáticos como terrestres. Esto se discute en el artículo “Generación de energía hidroeléctrica” en este capítulo.

Campos Electromagnéticos

Los esfuerzos de investigación sobre los campos electromagnéticos (CEM) en todo el mundo han ido en aumento desde que se publicó el estudio de Wertheimer y Leeper en 1979. Ese estudio sugirió una asociación entre el cáncer infantil y los cables de servicios públicos situados cerca de los hogares. Los estudios desde esa publicación no han sido concluyentes y no han confirmado la causalidad. De hecho, estos estudios posteriores han señalado áreas donde se necesita una mayor comprensión y mejores datos para poder comenzar a sacar conclusiones razonables de estos estudios epidemiológicos. Algunas de las dificultades para realizar un buen estudio epidemiológico están relacionadas con los problemas de evaluación (es decir, la medición de la exposición, caracterización de fuentes y niveles de campos magnéticos en las residencias). Aunque el estudio más reciente publicado por el Consejo Nacional de Investigación de la Academia Nacional de Ciencias (1996) determinó que no había suficiente evidencia para considerar que los campos eléctricos y magnéticos amenazan la salud humana, el tema probablemente permanecerá en el ojo público hasta que la ansiedad generalizada se alivia con estudios e investigaciones futuras que no muestran ningún efecto.

Cambio climático global

En los últimos años ha aumentado la conciencia pública sobre el impacto que los humanos están teniendo en el clima global. Se cree que aproximadamente la mitad de todas las emisiones de efecto invernadero de la actividad humana son dióxido de carbono (CO2). Se ha realizado y se sigue investigando mucho sobre este tema a nivel nacional e internacional. Debido a que las operaciones de servicios públicos hacen contribuciones significativas a la liberación de CO2 a la atmósfera, cualquier reglamentación para el control de CO2 emisiones tiene el potencial de impactar la industria de generación de energía de manera seria. La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, el Plan de Acción de Cambio Climático de EE. UU. y la Ley de Política Energética de 1992 han creado fuertes fuerzas impulsoras para que la industria energética comprenda cómo podría tener que responder a la legislación futura.

Actualmente, algunos ejemplos de las áreas de estudio que se llevan a cabo son: el modelado de emisiones, la determinación de los efectos del cambio climático, la determinación de los costos asociados con cualquier plan de gestión del cambio climático, cómo los humanos podrían beneficiarse al reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y la predicción del cambio climático. .

Una de las principales razones de preocupación por el cambio climático son los posibles impactos negativos en los sistemas ecológicos. Se cree que los sistemas que no están gestionados son los más sensibles y tienen la mayor probabilidad de un impacto significativo a escala global.

Contaminantes peligrosos del aire

La Administración de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) envió al Congreso de EE. UU. un informe provisional sobre contaminantes peligrosos del aire en los servicios públicos, que había sido requerido por las enmiendas a la Ley de Aire Limpio de 1990. La EPA debía analizar los riesgos de las instalaciones generadoras de electricidad a vapor alimentadas con combustibles fósiles. La EPA concluyó que estos escapes no constituyen un peligro para la salud pública. El informe retrasó las conclusiones sobre el mercurio en espera de estudios adicionales. Un estudio exhaustivo del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI) de las centrales eléctricas de combustibles fósiles indica que más del 99.5% de las centrales eléctricas de combustibles fósiles no producen riesgos de cáncer por encima del umbral de 1 en 1 millón (Lamarre 1995). Esto se compara con el riesgo debido a todas las fuentes de emisión, que se ha informado que ha llegado a 2,700 casos por año.

Ozone

La reducción de los niveles de ozono en el aire es una preocupación importante en muchos países. Óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles (COV) producen ozono. Debido a que las plantas de energía de combustibles fósiles aportan un gran componente del NO total del mundox emisiones, pueden esperar medidas de control más estrictas a medida que los países endurecen los estándares ambientales. Esto continuará hasta que se definan con mayor precisión las entradas para los modelos de cuadrícula fotoquímica que se utilizan para modelar el transporte de ozono troposférico.

 

Remediaciones del sitio

Las empresas de servicios públicos tienen que aceptar los costos potenciales de la remediación del sitio de la planta de gas manufacturado (MGP). Los sitios se crearon originalmente a través de la producción de gas a partir de carbón, coque o petróleo, lo que resultó en la disposición en el sitio de alquitrán de hulla y otros subproductos en grandes lagunas o estanques, o en el uso de desechos fuera del sitio para la disposición en el suelo. Los sitios de eliminación de esta naturaleza tienen el potencial de contaminar las aguas subterráneas y el suelo. Determinar el alcance de la contaminación del agua subterránea y del suelo en estos sitios y los medios para mejorarla de manera rentable mantendrá este problema sin resolver durante algún tiempo.

 

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