¿Las plantas de carbón emiten más radiación que las plantas de energía nuclear?

Como respuesta al desastre en la planta de energía nuclear de Fukushima, escuché la afirmación de que las plantas de energía de combustibles fósiles que usan carbón liberan más radiación que una planta de energía nuclear. Busqué información y encontré un artículo que respalda esta declaración en Scientific American llamado Coal Ash Is More Radioactive than Nuclear Waste .

Este es un tema con enormes intereses políticos y económicos que hace que sea difícil encontrar información precisa y confiable. Ahora me pregunto si esa comparación de cenizas de carbón y desechos nucleares es precisa, y también si es engañosa, cómo se compara con la liberación de radiación del mundo real.

¿Cuánta radiación emiten las plantas de energía nuclear y de carbón en operación regular? ¿Cómo se comparan los números si incluye diferentes tipos de accidentes nucleares? 

Me gustaría saber la cantidad de residuos radiactivos que producen las centrales nucleares y de carbón para una determinada cantidad de energía generada (toneladas por GWh, por ejemplo). Según algunos números que he leído, parecen similares: "un reactor nuclear típico generará de 20 a 30 toneladas de desechos nucleares de alto nivel anualmente". "Para el año 1982, suponiendo que el carbón contiene concentraciones de uranio y torio de 1,3 ppm y 3,2 ppm, respectivamente, cada planta típica emitió 5,2 toneladas de uranio (que contenían 74 libras de uranio-235) y 12,8 toneladas de torio ese año". Pero, ¿cuánto cuesta una planta "típica"?
pregunta interesante, endolito. Y, por supuesto, existe el pequeño problema de que una planta nuclear "típica" probablemente tenga una producción eléctrica mucho más alta que una planta de carbón "típica". Por lo tanto, debe tomar los números por KWh producidos para obtener una comparación real.
@jwenting: ya respondí mi propia pregunta a continuación. :)
Si bien no está directamente relacionado con cuál libera más radiación, otra estadística interesante es la de muertes/kilovatio-hora. Mirando esta estadística, por unidad de energía generada, el carbón causa más de 1000 veces más muertes que la energía nuclear o la eólica y más de 100 veces la hidroeléctrica. forbes.com/sites/jamesconca/2012/06/10/…
Puramente anecdótico, pero cuando trabajé en el departamento de física de la salud de una planta de energía nuclear para Atomic Energy Canada en la década de 1990, mis compañeros aceptaban comúnmente y repetían regularmente que las plantas de energía de carbón emitían cantidades mucho mayores de material radiactivo que las plantas de energía nuclear. . Fue un punto de agravación para mis compañeros en ese momento, ya que las plantas de carbón estaban relativamente desreguladas, pero las plantas de energía nuclear tenían requisitos regulatorios significativos.
"Como aclaración general, onza por onza, la ceniza de carbón liberada de una planta de energía emite más radiación que los desechos nucleares protegidos a través del agua o el almacenamiento en contenedores secos". Por lo tanto, las cenizas de carbón liberadas a la atmósfera emiten más radiación que los desechos nucleares que se almacenan adecuadamente. Usando ese tipo de comparación, los autos son más peligrosos que las camas. No digo que las cenizas de carbón no sean radiactivas, pero si se trataran con el mismo respeto que los desechos nucleares.
@CPerkins - Erm, ups, se equivocó. Lo que quise decir fue 'Las camas son más peligrosas que los autos, porque más personas mueren mientras duermen en la cama'.

Respuestas (3)

La respuesta a tu primera pregunta ya está en el artículo que vinculaste. Contiene la siguiente cita referenciada:

De hecho, las cenizas volantes emitidas por una planta de energía, un subproducto de la quema de carbón para obtener electricidad, transporta al entorno circundante 100 veces más radiación que una planta de energía nuclear que produce la misma cantidad de energía.

El documento al que se hace referencia en el artículo está aquí: http://www.sciencemag.org/content/202/4372/1045.short

Se comparan las dosis de radiación de los efluentes transportados por el aire de plantas modelo de energía nuclear y de carbón (1000 megavatios eléctricos). Suponiendo una liberación de cenizas del 1 por ciento a la atmósfera (regulación de la Agencia de Protección Ambiental) y 1 parte por millón de uranio y 2 partes por millón de torio en el carbón (aproximadamente el promedio de EE. UU.), las dosis a la población de la planta de carbón suelen ser más altas que las de reactores de agua a presión o agua hirviendo que cumplan con las regulaciones gubernamentales. Los contenidos más altos de radionúclidos y las emisiones de cenizas son comunes y darían lugar a mayores dosis de la planta de carbón.

El propio documento establece que este resultado solo es válido sin considerar los accidentes nucleares y los desechos nucleares, ni considera los efectos no radiológicos:

El estudio no evalúa el impacto de los contaminantes no radiológicos o los impactos radiológicos totales de una economía de carbón versus una nuclear.

Con respecto a su segunda pregunta, se puede responder fácilmente:

  • El documento en sí habla de que el uranio y el torio se liberan durante el funcionamiento normal en menos de 10 partes por millón, dosis muy muy bajas.
  • Un accidente nuclear grave deja expuestos o emitidos kilogramos o toneladas de elementos radiactivos
  • Por lo general, los desechos nucleares se componen de toneladas de material

Así que está claro que un solo accidente nuclear compensa ampliamente cualquier "ganancia" obtenida mediante el uso de una planta nuclear en lugar de una planta de carbón.

Además, la radiación promedio que todos obtenemos al "vivir" hace que las emisiones normales de las centrales eléctricas sean irrelevantes:

  • Vivir dentro de las 50 millas (~80 km) de un reactor nuclear (1 año): 0,09 µS;
  • Vivir dentro de las 50 millas (~80 km) de una planta de carbón (1 año): 0,3 µS;
  • Radiación media diaria: 10 µS;
  • Viviendo en un radio de 30 km de Chernobyl antes de la evacuación (10 días): 3-150 mS

Los primeros tres son datos de la imagen de abajo, el tercero proviene de Reconstrucción de la dosis de inhalación en la zona de 30 km después del accidente de Chernobyl

Gracias a Borror0 por el gran hallazgo. Para poner las cosas en perspectiva vea la siguiente infografía . Arriba a la izquierda, en azul, puedes ver las radiaciones absorbidas por vivir al lado de una planta (nuclear|carbón). En amarillo, las dosis de radiación de Chernobyl, muchos órdenes de magnitud más altas.

Radiación

¿Tiene una fuente para la cantidad total de partículas radiactivas liberadas por las plantas de carbón (el valor de ppm es solo una concentración) contra algunos ejemplos de la cantidad de elementos radiactivos liberados en accidentes nucleares? Y si bien un accidente nuclear puede dejar grandes cantidades de elementos radiactivos, ¿tiene una fuente de cuánto de eso se libera realmente y puede entrar en contacto con los humanos?
Para las plantas de carbón, las cifras se citan en el documento vinculado. Con respecto a las cifras exactas de un accidente nuclear, he buscado, pero la mayoría de las cifras documentan la cantidad de radiación liberada por accidentes nucleares individuales, por lo que no es fácilmente comparable. Por otro lado, mantengo mi declaración. Las plantas nucleares no emiten radiación directamente como subproductos, pero eso no significa que no contaminen si ocurren accidentes. Un Chernobyl compensa una gran cantidad de plantas de carbón... Órdenes de magnitud diferentes.
Los radionucleidos del carbón no desaparecen y más que los que se utilizan en la energía nuclear. Compare y contraste varios accidentes de energía nuclear con eventos como el derrame de lechada de cenizas volantes de carbón de Kingston Fossil Plant .
@dmckee: la radiactividad no desaparece, pero estamos hablando de cantidades muy diferentes, con mecanismos de dispersión muy diferentes.
+1 por incorporar adecuadamente una referencia xkcd (aunque Randall lo hizo muy fácil) :-)
"Entonces, está claro que un solo accidente nuclear compensa ampliamente cualquier 'ganancia' obtenida al usar una planta nuclear en lugar de una planta de carbón". Esa es una declaración de valor. Tomando en consideración todo lo demás (contaminantes químicos, la tasa de accidentes mucho más alta en plantas no nucleares, etc.) y la ecuación cambia dramáticamente, y altamente a favor de la nuclear.
@jwenting Creo que su declaración es más una declaración de valor que lo que dijo Sklivvz. Durante el funcionamiento normal, una planta nuclear emite menos radiación/material radiactivo que una planta de carbón (en realidad, deberías tener en cuenta los residuos... que "nosotros" todavía no sabemos qué hacer con ellos), pero un accidente grave libera más de lo que has ahorrado antes. Ahora, decir que esto es tolerable o no sería una declaración de valor.
@SimonLehmann no es así. Incluso la liberación del único accidente grave, Chernobyl, fue relativamente baja y no causó problemas graves a largo plazo (sí, el área cercana a algunos kilómetros tuvo que ser evacuada durante algunas décadas, pero el pensamiento actual es incluso que fue más largo que estrictamente requerido, las personas que se negaron a evacuar han sobrevivido allí). Las bajas totales de la energía nuclear por día, incluso en el año de Chernobyl, son mucho más bajas que las de la energía del carbón (recuerde que solo unas pocas docenas de personas murieron en Chernobyl, no los cientos de miles que afirman los ambientalistas).
Creo que esto sería material para otra pregunta aquí en Skeptics: "solo unas pocas docenas de personas murieron en Chernobyl, no los cientos de miles que afirman los ambientalistas" (pero creo que centrarse solo en la muerte es un poco tonto). Escucho/leo todas esas afirmaciones sobre cuán seguros han sido incluso los accidentes más severos, pero todavía tengo que encontrar más que solo afirmaciones de que esto es realmente cierto. Pero estoy divagando, el punto es que esta pregunta y respuesta no se trata de los efectos de la liberación de radiación. Pregunta cómo se comparan los números durante el funcionamiento normal y teniendo en cuenta los accidentes.
-1 para la declaración "Entonces, está claro que un solo accidente nuclear compensa ampliamente cualquier 'ganancia' obtenida mediante el uso de una planta nuclear en lugar de una planta de carbón". No hay nada citado para apoyar esta afirmación. Puede que sea cierto o no, pero debería ser responsable: cuánta radiación se liberó en Three Mile Island, Chernobyl y Fukushima frente a la radiación total de la combustión del carbón (cada año, o quizás en el mismo período de tiempo).
@Mark Como mencioné en mi respuesta, la cantidad de material radiactivo liberado en un accidente nuclear es del orden de kilos/toneladas (según el accidente). Las referencias están en la imagen.
@Sklivvz: no veo nada que permita una comparación directa; hay referencias a ppm, toneladas y sieverts. Lo que no veo es ninguna comparación usando la misma medida. ¿Cuántas toneladas o kilos de ceniza de carbón radiactivo se liberan cada año?
Viviendo dentro de las 50 millas de un reactor nuclear 1 día: 0.09 microS; Viviendo dentro de las 50 millas de una planta de carbón 1 día: 0.3 microS; Viviendo en un radio de 30 km de Chernobyl antes de la evacuación: 3-150 miliS (1000x-50 000x carbón) - estos son directamente comparables. Dos son de la imagen, uno de en.wikipedia.org/wiki/…
Gracias Sklivvz. Si agrega la información de Wikipedia a la respuesta, estará completa.
he hecho eso
El gráfico muestra 50 millas de una planta versus literalmente al lado del núcleo fundido de Chernobyl. No es comparable. También muestra las dosis absorbidas, no la cantidad de material liberado.
"Entonces, está claro que un solo accidente nuclear compensa ampliamente cualquier 'ganancia' obtenida al usar una planta nuclear en lugar de una planta de carbón". Lea su respuesta y no vio nada por el estilo ... si esto fuera realmente claro (y no se tomara con fe), ¿por qué necesitaría siquiera decir esto?
@Sklivvz, el cuerpo de la respuesta dice "dentro de 50 millas de un reactor nuclear 1 día" y "dentro de 50 millas de una planta de carbón 1 día", pero la fuente/gráfico dice "durante un año" en lugar de "1 día".
@Mark Sin mencionar que un análisis completo también debe incluir la minería y la logística (y sí, el tratamiento de productos de desecho). Se liberan enormes cantidades de gases radiactivos cuando se extrae y se quema carbón; Se requieren enormes cantidades de energía para mover las enormes cantidades de carbón que se utilizan en las centrales térmicas. La minería y los desechos de las centrales nucleares tampoco son insignificantes, muy probablemente (aunque obtener números realistas puede ser complicado, ya que estamos reciclando poco del combustible nuclear en su mayoría no gastado; hay mucho espacio para mejorar). Sería interesante ver a los que se abordan también.
Además, otra cosa a considerar: incluso si un accidente en una planta en particular "compensa" cualquier "ganancia", los accidentes de este tipo son muy raros en comparación con el número total y la duración de las plantas en funcionamiento, en comparación con la emisión continua de todo tipo de toxinas del carbón. Entonces, la pregunta es si lo compensan por la totalidad de la energía nuclear frente a la totalidad del carbón. Un método de generación de energía que libera muy pocas toxinas el 99,9 % del tiempo con algunos picos ocasionales de cantidades extremas, puede tener menos AUC (área bajo la curva) total que un método que libera una cantidad modesta de forma continua.
@ mike3 ese argumento no funciona porque una persona recibe un promedio de 10 µS de radiación debido a varias causas todos los días, por lo que tanto las plantas de carbón como las plantas nucleares son irrelevantes, en condiciones normales de operación, en el gran esquema de las cosas. Las plantas de carbón OTOH no irradian a las personas con toneladas de material radiactivo si explotan. En un nivel más serio, el daño por radiación no es lineal, por lo que no puede usar el "área bajo la curva" por sí solo.
@Sklivvz: Sí, pero si sigue un promedio , la pregunta es si el promedio de la operación nuclear, incluidos los accidentes que luego se promedian en el espacio y el tiempo, es menor o mayor que el promedio del carbón. Si bien el área de Chernobyl es extremadamente calurosa, también está extremadamente concentrada en un área muy pequeña del mundo, lo que significa que muy pocas personas estarán alguna vez en esa zona.
@ mike3 Tanto las plantas de carbón como las nucleares emiten cantidades irrelevantes de radiación que son literalmente un error de redondeo sobre las fuentes naturales. Ser bombardeado por Chernobyl o Fukushima no es un error de redondeo. La proporción de los números parece pasarse por alto aquí: la cantidad de radiación liberada por una fusión nuclear es miles de millones de veces más de lo normal y generalmente afecta a millones (dentro del orden de magnitud de la radiación natural).
@Sklivvz: Sí, si estás muy cerca (a escala global) de él, serás eliminado. Seguro. Pero la pregunta es cuál es el efecto en el mundo como un todo . ¿En general, cuando se promedia en todo el mundo, y también durante la vida de una persona aleatoria promedio en el mundo , produce un efecto lo suficientemente importante como para poner la energía nuclear por encima del carbón o no, es decir, hace que el promedio final sea más de 0,3 uSv por año, durante la vida media de una persona aleatoria y, de ser así, ¿cuál es la cifra?
(No mencione 50 Sv, ese no es un promedio en todo el mundo, ese es un punto caliente justo en la zona cero que ya dije, por supuesto, lo afectará).
Tenga en cuenta que todas las industrias tienen accidentes mortales, que por definición producirán condiciones extremas y apocalípticas en el punto de ocurrencia. Entonces, la pregunta es ¿cómo es la amenaza global ?

Sí, las personas están expuestas a más radiación de las centrales eléctricas de carbón que de las centrales nucleares:

Comparación de dosis de Wikipedia :

Según los informes del NCRP de EE . UU . [ la fuente dice 92 y 95 ] , la exposición de la población a las centrales eléctricas de 1000 MWe asciende a

  • 490 personas-rem/año para centrales eléctricas de carbón y
  • 4,8 persona-rem/año para centrales nucleares en funcionamiento normal, siendo este último
  • 136 persona-rem/año para el ciclo completo del combustible nuclear.

Así que las centrales eléctricas de carbón te están irradiando de 4 a 100 veces más que las centrales nucleares. (Se desconoce la dosis completa de la cadena de combustible para el carbón).

Y para responder a mi propia pregunta, las centrales eléctricas de carbón y las centrales nucleares producen cantidades similares de desechos radiactivos:

Entonces, para una cantidad dada de energía, la pequeña fracción de uranio/torio en la ceniza creada por las centrales eléctricas de carbón es similar en masa a la cantidad total de desechos radiactivos producidos por las centrales nucleares, que es principalmente uranio . No sé cuánto de esto se almacena en estanques de cenizas en comparación con lo que se arroja a la atmósfera, pero ciertamente no se mantiene con los mismos estándares que los desechos de las plantas de energía nuclear.

y no olvide que el humo que sale de las chimeneas de esas plantas a carbón (hay algo incluso después de filtrar) contiene cenizas (que son algo radiactivas como se señaló) que no forman parte de la cantidad de desechos mencionados aquí.
@jwenting: Esta es la ceniza. Simplemente no estoy seguro de cuánto se libera en el humo y cuánto se almacena en los estanques. ¿Otra respuesta dice que hay una regulación de la EPA que solo el 1% puede liberarse como humo?
Es solo la ceniza almacenada (al menos si las cifras se basan en datos similares a los que he visto durante el trabajo de graduación), las cosas que se quitan de los quemadores y se apilan en montones de ceniza y se vierten en agujeros y se cubren. Y haz cuentas, incluso el 1% de eso es mucho...
¿Qué es ese "ciclo de combustible" mencionado en la fuente que cita? Los diagramas que he visto sobre la minería de carbón/gas/petróleo/uranio y su uso para la generación de electricidad no contienen ningún ciclo (excepto por algún uso de uranio reprocesado).
@SimonLehmann: Supongo que significa que las "490 personas-rem/año" son solo la contaminación de las propias chimeneas de las centrales eléctricas de carbón, y no la contaminación de la extracción de carbón/transporte de carbón/transporte de cenizas/entierro de cenizas/cenizas que se escurren hacia los campos y contaminar los alimentos/etc. (Lo cual sería más alto, pero probablemente no mucho más alto. Supongo que las chimeneas causan la mayor parte de la irradiación).
Supongo que eso es lo que significa. Aunque mi pregunta apuntaba más al aspecto del "ciclo", que creo que es engañoso. En realidad, es una "cadena de combustible" o "ruta de combustible", no un ciclo.
@SimonLehmann: Oh, ya veo. La cadena de combustible nuclear también es un "ciclo" debido al reprocesamiento, pero el carbón no lo es.
COMO ES ESTO UN SI??? La pregunta era si lanzan MÁS - y aquí parece que lanzan cantidades en el mismo orden de magnitud, pero aún así 2.8 es más que 2.1 ??? Entonces, ¿no debería ser "No, liberan alrededor de un 30% menos de radiación"?
La respuesta tiene 2 partes, separadas por la línea horizontal. El primero es sobre la exposición a la radiación, para lo cual la respuesta es "Sí, de 4 a 100 veces más". La segunda parte de la respuesta es incidental, sobre la cantidad total de desechos radiactivos.
¿Cuántos TWh son 430 Billones de kWh? +1 aparte de eso, prefiero esta respuesta. Mucho mejor y objetivo!!
@joze = 430 Twh

Aunque la concentración de uranio y torio en el carbón es extremadamente baja, una planta de carbón típica de 1000 MW quema alrededor de 4 millones de toneladas de carbón cada año. Esto da como resultado una liberación no regulada al medio ambiente de 5,2 toneladas de uranio junto con 12,8 toneladas de torio de una sola planta de carbón cada año. Esto no incluye las grandes cantidades de radio, radón, polonio y potasio-40 que también se liberan de las plantas de carbón. Consulte el artículo del Laboratorio Nacional de Oak Ridge Combustión de carbón: recurso nuclear o peligro de Alex Gabbard para obtener más información sobre este tema.

Las plantas de energía nuclear son propiedad de empresas eléctricas que también operan plantas a carbón, y no les conviene señalar el hecho de que las emisiones radiológicas de las plantas de carbón superan a las de las plantas nucleares.

La liberación de potasio-40 no es un problema porque el cuerpo regula el potasio y la composición de isótopos es casi la misma en todas partes. Pero lo demás ES un problema. La toxicidad de las cenizas es un problema mucho mayor aún.
¿Las plantas de carbón emiten más radiación que las plantas de energía nuclear?
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