¿Por qué las plantas nucleares son tan caras? La seguridad es la única parte de la historia

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

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

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

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

Los investigadores comienzan con un análisis histórico de la construcción de plantas en Estados Unidos. Los números básicos son sombríos. La planta típica construida después de 1970 tuvo un costo de funcionamiento del 241 por ciento, y eso sin considerar los costos financieros de las demoras en la construcción.

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

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

¿A dónde va ese dinero?

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

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

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

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

Regulación

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

Algunos de los factores impulsores son definitivamente regulatorios. Después del accidente de Three Mile Island, por ejemplo, los reguladores “exigieron una mayor documentación de las prácticas de construcción conformes a la seguridad, lo que llevó a las empresas a desarrollar programas de garantía de calidad para gestionar el uso y las pruebas correctos de los equipos relacionados con la seguridad y el material de construcción nuclear”. Implementar esos programas y asegurar que la documentación agregue costos a los proyectos.

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

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

Entonces, aunque las regulaciones de seguridad aumentaron los costos, estaban lejos de ser el factor principal. Y decidir si valían la pena costos requeriría un análisis detallado de cada cambio regulatorio a la luz de accidentes como Three Mile Island y Fukushima.

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

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

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


Source: Ars Technica by arstechnica.com.

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