Expansión de la capacidad de energía nuclear del Reino Unido

La energía nuclear ha operado en el Reino Unido durante décadas y parece que solo acelerará en una trayectoria ascendente en el futuro. En abril de 2022, el gobierno del Reino Unido anunció la Estrategia de Seguridad Energética Británica, luego de una década exitosa en la que aprobó la primera planta de energía nuclear en una generación y logró quintuplicar las energías renovables. Entre promesas como aumentar enormemente la producción de hidrógeno, la Estrategia establece una variedad de medidas para mejorar su capacidad de energía nuclear. Una declaración sobre la estrategia del primer ministro Boris Johnson decía: "Estamos adoptando la nueva generación de reactores nucleares seguros, limpios y asequibles, llevando al Reino Unido de vuelta a la preeminencia en un campo en el que una vez lideramos el mundo". La declaración agregó que el gobierno "invertirá masivamente en energía nuclear".

La estrategia se basa en el Plan de Diez Puntos para una Revolución Industrial Verde del gobierno, que describe enfoques para apoyar los empleos verdes y acelerar el camino del Reino Unido hacia el cero neto. El Plan detalla que el Reino Unido persigue la energía nuclear a gran escala y busca avanzar en el futuro de la energía nuclear a través de una mayor inversión en reactores modulares pequeños (SMR) y reactores modulares avanzados (AMR). El plan incluye un fondo de habilitación nuclear futura de 120 millones de libras esterlinas para progresar en la nueva energía nuclear, una inversión de 210 millones de libras esterlinas para desarrollar SMR con Rolls-Royce y una inversión de 100 millones de libras esterlinas para apoyar el desarrollo de la central nuclear Sizewell C de EDF Energy en Suffolk. Parte de esta inversión provendrá del Fondo Nuclear Avanzado de hasta 385 millones de libras esterlinas para respaldar la próxima generación de tecnología nuclear.

Con el auge de la industria nuclear en el Reino Unido, es esencial que existan instalaciones de investigación y pruebas adecuadas para apoyar a las empresas en el campo. El Centro de Investigación de Fabricación Avanzada Nuclear (Nuclear AMRC), respaldado por líderes de la industria y el gobierno y propiedad de la Universidad de Sheffield, ayuda a los fabricantes del Reino Unido a obtener trabajo en todo el sector nuclear, en nuevas construcciones, operaciones y desmantelamiento, y en otras industrias críticas para la calidad. . Sus instalaciones y servicios están abiertos a todos.

Los ingenieros y especialistas del sector del centro trabajan con las empresas para desarrollar técnicas innovadoras y procesos optimizados para la fabricación a gran escala y de alta precisión. Las empresas pueden utilizar los talleres de última generación de Nuclear AMRC para desarrollar y probar nuevos procesos en máquinas a escala de producción sin perder capacidad en sus propias fábricas.

Nuclear AMRC también proporciona una variedad de apoyo al desarrollo de la cadena de suministro para ayudar a los fabricantes a ingresar al mercado nuclear y competir en todo el mundo. Su programa insignia Fit For Nuclear es una herramienta de diagnóstico única que permite a las empresas medir sus operaciones frente a los requisitos de la industria y cerrar cualquier brecha.

Además de su fábrica central de investigación en Advanced Manufacturing Park en South Yorkshire, el centro opera una instalación de I+D de modularización en Birchwood Park y está desarrollando nuevas capacidades tecnológicas en Nuclear AMRC Midlands en Derby. Es parte de High Value Manufacturing Catapult, una alianza nacional de siete centros líderes de investigación en manufactura.

La Plataforma de Innovación habló con Andrew Storer, CEO de Nuclear AMRC, para obtener más información sobre las perspectivas nucleares actuales y futuras en el Reino Unido y el papel de Nuclear AMRC en la promoción del desarrollo nuclear.

El panorama nuclear en el Reino Unido parece más brillante de lo que ha sido durante muchos años. Como nación, estamos comprometidos a reducir nuestras emisiones de gases de efecto invernadero a cero neto para 2050, con el objetivo de descarbonizar la generación de electricidad para 2035. La única forma realista de lograrlo es mediante el despliegue de la energía nuclear junto con las energías renovables, ya que la energía nuclear es la única. tecnología probada de generación baja en carbono que puede proporcionar energía de carga base confiable para equilibrar la variabilidad inherente de la energía eólica, solar y mareomotriz.

Ha habido una gran cantidad de modelos detallados de caminos potenciales hacia el cero neto, por parte de organismos internacionales como el Panel Internacional sobre Cambio Climático y la Autoridad Internacional de Energía, así como organismos del Reino Unido como el Comité de Cambio Climático y Energy Systems Catapult, y todos mostrar la necesidad de la energía nuclear como parte de la combinación energética. El gobierno del Reino Unido ha reconocido esto, con un objetivo de 24 GW de capacidad nuclear para 2050 anunciado en abril como parte de la Estrategia de Seguridad Energética Británica.

Hace unos 12 años, cuando se estableció por primera vez Nuclear AMRC, había planes para unos 19 GW de nueva capacidad nuclear en el Reino Unido. Aparte de Hinkley Point C de EDF Energy, esos proyectos aún no se han llevado a cabo, en gran parte debido a desafíos financieros. Bajo el antiguo modelo de Contratos por Diferencia introducido en la década de 2000, los desarrolladores de plantas tenían que financiar el costo total de construcción de un proyecto nuclear (decenas de miles de millones de libras durante una década o más) y solo comenzar a recibir ingresos cuando la estación comienza a generar electricidad. Ese no es un perfil de inversión atractivo, y el costo de financiamiento ha aumentado considerablemente el costo total de construir Hinkley Point C.

El Reino Unido ahora ha legislado para el modelo de financiamiento de Base de Activos Regulados (RAB) para proyectos de energía nuclear. RAB está diseñado para proporcionar un perfil de inversión más atractivo para grandes proyectos de infraestructura al proporcionar un flujo de ingresos durante la construcción a través de un pequeño recargo a los consumidores, lo que reduce el riesgo del proyecto para el inversor.

El otro gran cambio que hemos visto en los últimos años es la aparición de pequeños reactores modulares como un complemento viable para los reactores a escala de gigavatios, como los EPR Framatome que se están construyendo en Hinkley Point. Como son más pequeños y rápidos de construir, los SMR deberían ser más atractivos para los inversores institucionales. Y, dado que están diseñados para fabricarse en fábricas, los fabricantes podrán utilizar técnicas de otros sectores, como el aeroespacial, para reducir costos y mejorar la productividad.

También estamos viendo un interés creciente en otros nuevos diseños de reactores avanzados, en particular reactores refrigerados por gas de alta temperatura que pueden utilizarse para la producción eficiente de hidrógeno con bajas emisiones de carbono y la descarbonización industrial para la década de 2040.

Está la energía de fusión, un área en la que el Reino Unido es realmente un líder mundial. La Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) ahora está trabajando en un prototipo de planta de energía de fusión, el Tokamak esférico para la producción de energía (STEP), a principios de la década de 2040. La energía de fusión comercial será la clave para una energía ilimitada con bajas emisiones de carbono en la segunda mitad de este siglo.

Es vital que desarrollemos una infraestructura sólida para la energía nuclear en el Reino Unido, no solo porque necesitamos descarbonizar la economía, sino porque ofrece un mayor grado de seguridad energética y nos libera de las salvajes fluctuaciones de precios de los mercados de combustibles fósiles.

El Reino Unido tiene fortalezas en todo el ciclo de vida nuclear. Podemos fabricar combustible nuclear, aunque dependemos de las importaciones de uranio, y tenemos un sector de desmantelamiento líder en el mundo y muy bien establecido. Ahora, tenemos varias tecnologías de reactores de propiedad nacional en desarrollo, incluido el Rolls-Royce SMR y una variedad de reactores modulares avanzados y tecnologías de fusión.

El desarrollo del sector de la energía nuclear del Reino Unido también generará importantes beneficios económicos en todo el Reino Unido, más que cualquier otra tecnología energética. Esos beneficios se sentirán en todo el país: alrededor del 90 % de los empleos en la industria se encuentran fuera de Londres y el sureste, y el valor promedio de los empleos en la energía nuclear es aproximadamente el doble del promedio nacional.

Nuestra misión en Nuclear AMRC es ayudar a los fabricantes del Reino Unido a conseguir trabajo en el sector nuclear. Lo hacemos de dos maneras. Al igual que los otros centros de High Value Manufacturing Catapult, ofrecemos innovación en la fabricación para ayudar a las empresas a optimizar su producción o desarrollar nuevas capacidades técnicas que pueden mejorar la productividad manteniendo los más estrictos estándares de calidad. También trabajamos mucho en el desarrollo de la cadena de suministro para garantizar que los proveedores del Reino Unido puedan cumplir con los requisitos de los proyectos nucleares.

En el lado de I+D de fabricación, nuestro enfoque original estaba en los aspectos de ingeniería mecánica de la nueva construcción nuclear. Eso significa mecanizado, soldadura, revestimiento y metrología críticos para la calidad a gran escala, y nuestra fábrica de investigación de Rotherham alberga algunas de las plataformas de mecanizado y celdas de unión más grandes y avanzadas disponibles para la investigación industrial independiente en cualquier parte del mundo. En los últimos años, nos hemos expandido a nuevas áreas tecnológicas que incluyen modularización, controles e instrumentación, ingeniería digital y varios tipos de fabricación aditiva y de formas casi netas.

Hemos ayudado a algunos de nuestros socios fundadores a conseguir mejoras de productividad realmente significativas. Por ejemplo, trabajamos con Rolls-Royce para demostrar que el tiempo de montaje de un intercambiador de calor complejo, con unos 5000 tubos roscados a través de 11 placas, se puede reducir al menos a la mitad. Ayudamos a Sheffield Forgemasters a reducir el tiempo de fresado de desbaste para una forja nuclear grande en más del 40 %.

En una colaboración a largo plazo, hemos trabajado con socios en los EE. UU. para demostrar que la soldadura por haz de electrones y otras técnicas pueden ayudar a reducir el tiempo de producción de un recipiente a presión SMR de aproximadamente dos años y medio a menos de 12 meses. Uno de nuestros mayores logros allí fue demostrar que el tiempo de soldadura de una sección de recipiente podía reducirse de 60 horas a solo una hora, con un ahorro de energía equivalente a casi dos toneladas de CO2 por soldadura.

También hemos trabajado extensamente con socios del sector del desmantelamiento nuclear. Apoyamos a Sellafield Ltd y sus proveedores en la reducción del costo de los contenedores de residuos para el almacenamiento a largo plazo de residuos peligrosos. Se necesitarán decenas de miles de estas cajas para desmantelar los sitios nucleares heredados del Reino Unido, y hemos demostrado cómo los cambios de diseño y las técnicas de fabricación avanzadas podrían ahorrarle al contribuyente cientos de millones de libras durante la vigencia del programa. Estamos analizando los requisitos de fabricación de la instalación de eliminación geológica propuesta para el almacenamiento permanente de desechos, y nuestros investigadores de instrumentación han trabajado en sensores inteligentes que pueden monitorear la condición de los contenedores de desechos durante décadas al recolectar la radiación ambiental para alimentarse.

El otro lado de nuestro trabajo consiste en desarrollar la cadena de suministro del Reino Unido, ayudando a los fabricantes a cumplir con los requisitos de la industria en términos de gestión de calidad y cultura de seguridad, así como capacidades técnicas. También trabajamos con los desarrolladores de reactores y el nivel superior de la industria para garantizar que las nuevas plantas de energía se puedan fabricar de manera rentable, con la mayor cantidad posible de contenido del Reino Unido.

Nuestro programa insignia, Fit For Nuclear (F4N), ha ayudado a alrededor de 1000 fabricantes del Reino Unido a comparar sus operaciones con los estándares de la industria y tomar las medidas necesarias para cerrar cualquier brecha. F4N ha tenido un gran éxito y ahora estamos adaptando el modelo para respaldar otros sectores bajos en carbono en crecimiento, incluidas las energías renovables en alta mar, la captura de carbono y la producción de hidrógeno.

Las empresas con las que hemos trabajado en programas de cadena de suministro nos han dicho que nuestro apoyo les ha ayudado a ganar 2500 millones de libras esterlinas en nuevos contratos y crear o salvaguardar más de 10 000 puestos de trabajo. Eso es realmente solo la punta del iceberg si observa la inversión que necesitamos para alcanzar el cero neto y las oportunidades para los fabricantes del Reino Unido.

Gran parte de nuestro trabajo de desarrollo de fabricación consiste en garantizar que los nuevos procesos de fabricación cumplan los requisitos de seguridad nuclear. El gran desafío es que los códigos y estándares nucleares internacionales a menudo especifican el uso de tecnologías de fabricación antiguas que son mucho menos productivas, por lo que debemos demostrar que estos métodos más nuevos pueden producir componentes que serán al menos igual de seguros y confiables durante décadas de servicio. .

En algunos casos, estamos tomando una técnica como la soldadura por haz de electrones, que ya está bien establecida en otros sectores como el aeroespacial o la construcción naval, y demostramos a través de rigurosos ensayos y análisis que puede cumplir con los estándares nucleares. En otros proyectos, estamos desarrollando métodos más innovadores para dar forma y unir las aleaciones exóticas que se requerirán para los reactores de fusión.

También analizamos los procesos de fabricación sostenibles que pueden reducir el costo ambiental de la producción, por ejemplo, pasando de grandes cantidades de fluidos de mecanizado a base de aceite a cantidades mucho más pequeñas de refrigerante avanzado o técnicas de soldadura por haz de energía que pueden unir una sección gruesa en una sola pasada sin necesidad de tratamientos térmicos repetidos.

En un proyecto reciente, trabajamos con Cavendish Nuclear y otros socios para desarrollar un sistema automatizado para la identificación en tiempo real de defectos de soldadura. Eso puede cambiar las reglas del juego para las fabricaciones de alta integridad: al reducir el tiempo de inspección por horas, mejora la productividad, la certeza del cronograma y la eficiencia de los recursos.

La seguridad es la prioridad primordial de la industria de la energía nuclear, y una gran parte de nuestro servicio F4N está ayudando a los fabricantes a desarrollar una buena cultura de seguridad.

El Rolls-Royce SMR puede desempeñar un papel importante en el viaje del Reino Unido hacia las emisiones netas cero. Como un pequeño reactor construido en fábrica, se adapta mucho mejor a las capacidades actuales de la cadena de suministro nuclear del Reino Unido, lo que nos ayudará a maximizar los beneficios económicos de la transición energética.

Formamos parte del Consorcio SMR del Reino Unido que llevó a cabo la primera fase de desarrollo, con una financiación equivalente de 18 millones de libras esterlinas del gobierno. Nuestro trabajo se centró en demostrar cómo las técnicas de fabricación avanzadas pueden reducir los costes de capital y el tiempo de producción, en áreas como el mecanizado portátil, la limpieza posterior al proceso, la soldadura y el revestimiento, la medición y la fabricación digital.

En noviembre pasado, organizamos el lanzamiento del negocio Rolls-Royce SMR con un apoyo gubernamental de 210 millones de libras esterlinas junto con inversión privada. Continuamos enfocándonos en desarrollar las capacidades de fabricación para SMR, incluida la creación de una instalación de prueba de preproducción completamente integrada para la fabricación de SMR dentro de nuestro centro de Rotherham.

Produciremos dos prototipos de fabricación avanzada: un recipiente de presión pesada a escala representativa, que mide unos 6 m de largo y pesa 27 toneladas, y un cabezal de cierre de recipiente a escala real de alrededor de 4,5 m de diámetro y 40 toneladas de masa. Ambos se producirán a partir de piezas forjadas que proporcionará Sheffield Forgemasters, y se soldarán y revestirán completamente según los estándares de calidad nuclear.

Estas serán algunas de las partes más grandes y desafiantes en las que hemos trabajado y reunirán muchas de las tecnologías y técnicas que hemos estado desarrollando durante la última década.

Esencialmente, nuestra tarea es ayudar a garantizar que la mayor cantidad posible de Rolls-Royce SMR se pueda fabricar en las fábricas del Reino Unido, de la manera más rentable posible, al tiempo que cumple con todos los estándares de calidad y seguridad que esperan los clientes y reguladores nucleares.

Andrew fue nombrado director ejecutivo de Nuclear AMRC en agosto de 2017, y originalmente se unió al centro como director general 18 meses antes. Antes de esto, pasó seis años como Director de Programas para el negocio nuclear civil de Rolls-Royce, liderando el compromiso del cliente y las ofertas con los desarrolladores de nuevas construcciones. Antes de trabajar en la energía nuclear civil, fue Gerente General de apoyo a la flota de submarinos, asegurando la disponibilidad en el mar.

Comenzó a trabajar como aprendiz en el Instituto de Energía Nuclear (NEI) y desarrolló su carrera a través de varios roles de ingeniería trabajando en grandes centrales eléctricas alimentadas con carbón y gas, además de entregar componentes para Sizewell B. Representa a Nuclear AMRC en la industria nuclear. Council, lidera el programa de trabajo Winning UK Business como parte del Acuerdo del Sector Nuclear, y es parte del grupo directivo del Gran Vehículo Nuclear Británico anunciado en la Estrategia de Seguridad Energética Británica.

Es miembro de la junta de la Asociación de la Industria Nuclear y de la Junta Asesora de Investigación de Innovación Nuclear; representante del Reino Unido y líder de materiales y fabricación en el Foro Internacional Generación IV; y miembro del Grupo Directivo de Cogeneración Nuclear de la Royal Society. Es profesor invitado de fabricación nuclear y desarrollo de capacidades en la Universidad de Sheffield.

Andrew Storer CEO Centro de Investigación de Fabricación Avanzada Nuclear https://namrc.co.uk https://www.linkedin.com/company/nuclear-amrc/ https://twitter.com/NuclearAMRC

Tenga en cuenta que este artículo también aparecerá en la undécima edición de nuestra publicación trimestral.

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