Diseño preliminar del núcleo de un reactor nuclear de potencia del tipo agua a presión de 20 Mw

Abstract

Las plantas de bajo rango de Potencia son más necesarias para las naciones poco desarrolladas por carecer estas de grandes centros de consumo eléctrico y redes de interconexión que les permita el empleo de Plantas de Potencia de alto rango como es el caso de las naciones altamente industrializadas. Dentro de este bajo rango de Potencia, las plantas nucleares son aún muy costosas comparadas con las plantas convencionales. Sin embargo, precisamente por tratarse de naciones poco desarrolladas, no siempre el aspecto económico determinará la posibilidad de empleo de determinado tipo de planta. Un estudio riguroso sobre la realidad energética de un país determinaría seguramente zonas en las que es urgente la promoción industrial para el mejoramiento del nivel de vida de importantes núcleos humanos. Si estas zonas no pueden ser abastecidas de combustible convencionales, ya sea por estar muy alejadas de los centros de producción de combustibles fósiles o porque a pesar de poseer recursos hidráulicos próximos potenciales, el desarrollo de los mismos significaría costosas inversiones y largos períodos de estudios y construcción y que por tratarse de requerimientos de energía de bajo rango, al menos inicialmente el costo de producción sería prohibitivo, indudablemente que para estas zonas tiene un gran interés la posibilidad del empleo de plantas nucleares de bajo rango con las ventajas inherentes a toda planta nuclear, es decir: -Alta concentración de capacidad energética en el combustible, lo cual hace prácticamente nulo el costo de transporte factor muy importante de considerar en territorios como el nuestro en el que la gran extensión y la escasez de vías de comunicación encarece de por sí el transporte; -Plazos de instalación menores que los de las centrales hidroeléctricas. En los EE.UU. (Nuclear Power-Mayo 1960) se ha llevado a cabo la evaluación de sistemas apropiados para pequeñas capacidades (5 a 40 Mwe) con fines de construcción inmediata para ser destinadas a áreas de altos costos de combustible. De los diferentes tipos de reactores que se examinaron se determinó que debido al estado de avance en que se encontraban, los únicos conceptos que valía la pena considerar eran los siguientes: Reactor de Agua Hirviente (BWR), Reactor con Moderador Orgánico (OMR) y el Reactor de Agua a Presión. El BWR emplea un ciclo directo, sin utilizar intercambiadores de calor, pero la seguridad de obtener un costo de generación promedio bajo con una alta eficiencia termal fue dudoso debido a la falta de suficiente experiencia referente a los defectos y fallas de los elementos combustibles. El concepto OMR fue atractivo debido a las excelentes condiciones de vapor asociadas a una baja presión en el circuito primario y un mínimo de contaminación. Sin embargo, la demostración careció de solidez debido a la falta de experiencia en el comportamiento de los elementos combustibles metálicos y las características, vida y comportamiento del máximo límite de operación del refrigerante. En este reactor se han tenido que tomar altos factores de seguridad y contingencias en el diseño debido a la falta de experiencia en la operación originando costos de capital muy altos. Finalmente se seleccionó un reactor del tipo de agua a presión de 22 Mwe netos con UO2 ligeramente enriquecido sobrecalentado con combustibles fósiles. El sistema poseía excelentes características y bastante simplicidad en el total de la planta no igualado en ese momento con ningún otro sistema en competencia. Por otra parte, cabe señalar que la Comisión de Energía Atómica de los EE. UU incluyó en su programa de 1960 el desarrollo y la construcción de un reactor PWS de 16.5 Mw y habiendo recibido propuestas de diferentes servicios públicos y considerándose un costo total de la planta entre 12 a 14 millones de dólares. La USAEC construirá y explotará el reactor y los servicios públicos proporcionarán el lugar y las instalaciones de turbo generación, comprarán el vapor y operarán la planta entera. Por las razones arriba expuestas, la posibilidad de empleo de reactores de bajo rango de potencia podría constituir una solución para promover la industrialización y mejoramiento del nivel de vida de muchas regiones del país que con grandes núcleos humanos integran hoy la nacionalidad sólo en forma territorial encontrándose sumamente alejados de las corrientes de progreso que animan a regiones más favorecidas por su ubicación geográfica y proximidad a las mejores vías de comunicación. En la tabla adjunta se esmeran las ventajas y desventajas técnicas de este tipo de reactor tendiendo estas últimas a disminuir progresivamente debido al avance tecnológico y a la experiencia adquirida sobre todo en la operación de la Planta Nuclear de Shippingport puesta en operación en agosto de 1958.