39ª Reunión Anual de la SNE Reus (Tarragona) España, 25-27 septiembre 2013

La planta de tratamiento por plasma para RBMA de la C.N. de Kozloduy, del papel a la realidad David Cano, Eduardo Andrés, Susana Gutiérrez, Lorea Aresti (IBERDROLA Ingeniería y Construcción) Jan Deckers (BELGOPROCESS) David Cano ([email protected]) Jan Deckers ([email protected]) El consorcio formado por IBERDROLA Ingeniería y Construcción S.A.U. y BELGOPROCESS N.V. ha completado satisfactoriamente en la primavera de 2013 las pruebas en fábrica (FAT) de los componentes principales de la instalación, alcanzando de este modo uno de los hitos más importantes del Proyecto. La planta está diseñada para tratar al menos 250 t/año de residuos radiactivos de baja y media actividad operando durante un mínimo de 20 años sin necesidad de cambio o reemplazo de grandes componentes. El factor de reducción de volumen (VRF) esperado variará desde un factor 2 (para residuos de entrada súper-compactados) hasta 80 (residuos no compactados).

1. INTRODUCCIÓN En el año 2009 el consorcio formado por IBERDROLA Ingeniería y Construcción S.A.U. y BELGOPROCESS N.V. fue el adjudicatario del Proyecto para el suministro y puesta en marcha de una instalación de plasma para el tratamiento de residuos sólidos y líquidos de baja y media actividad en la C.N. de Kozloduy (Bulgaria). El proyecto de 30 M€ está cofinanciado por el Banco Europeo de Reconstrucción y Desarrollo (BERD) a través del Kozloduy International Decommissioning Support Fund (KIDSF) y la propia C.N. Kozloduy. Esta planta se utilizará para el tratamiento de residuos radiactivos operacionales históricos y los procedentes del desmantelamiento de las instalaciones de los antiguos reactores soviéticos existentes en el emplazamiento (4 unidades VVER-440). Cuatro años después de comenzar el proyecto, los equipos han sido fabricados e intensivamente probados antes de su envío a planta. En las siguientes secciones se detallan las principales características del proyecto y su estado actual.

2. DATOS BÁSICOS DE PROYECTO 2.1. Datos contractuales         

Contrato: EPC (FIDIC Yellow Book). Presupuesto: 30 M€ (fondos de EBRD 70% y KNPP 30%). Grandes subcontratistas: 4 (más de 2M€). Plazo de desarrollo de ingeniería: 18 meses. Periodo de ejecución y pruebas: 10 meses + 2 meses. Duración del proyecto: 50 meses (220 semanas). Licencias y permisos requeridos: 7 (estudio de seguridad completo). Documentación de proyecto: búlgaro e inglés. Empresas internacionales involucradas: 7 + 2.

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Tabla 1. Empresas involucradas en el proyecto. Contratista

Alcance

País

Dirección de Proyecto, gestión de contrato, QA, Estudio de Seguridad, coordinación de ingeniería

ESPAÑA

Ingeniería básica y puesta en marcha

BÉLGICA

Horno y antorcha.

FRANCIA

MONTAIR PROCESS TECHNOLOGY

Cámara de combustión secundaria y el sistema de limpieza de gases

HOLANDA

NUSIM

Cámara de enfriamiento de la colada y moldes

ESPAÑA

IBERDROLA INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN BELGOPROCESS EUROPLASMA

VALVAN BALING SYSTEMS ABB ATOMTOPLOPROECKT PLC ZWILAG (*)

Sistema de transporte y alimentación C.E.M. (Sistema de control de emisiones químicas) y SCADA Instalación, trabajos civiles, suministros auxiliares, apoyo en certificaciones locales y licencia Consultor tecnológico y de operación

BÉLGICA ESPAÑA

BULGARIA SUIZA

(*) El consorcio cuenta con la colaboración de ZWILAG (operador suizo con planta de plasma de horno rotativo para el tratamiento de residuos radiactivos, puesta en marcha en el 2004) que comparte su experiencia operacional actuando como consultor técnico en todas las fases del Proyecto.

2.2. Requisitos del Cliente  





Capacidad mínima de residuos a tratar: 250 t/año (50 kg/h). Tipo de residuo a tratar: o Residuos sólidos pre-acondicionados en bolsas de plástico. o Residuos pre-compactados en bidones de 200 litros. o Residuos supercompactados. o Residuos líquidos. o Resinas gastadas. Los factores de reducción de volumen (VRF) de la instalación deberán ser: o Sin compactar ≥50 (orgánicos sin compactar). o Compactados ≥10 (orgánicos e inorgánicos en bidones de 200l). o Supercompactados ≥2 (pellets con material orgánico, hormigón y madera). La instalación deberá tratar residuos radiactivos de baja y media actividad (Categoría 2a según la clasificación búlgara) con la siguiente distribución:

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Tabla 2. Distribución material de residuos a tratar. Material

% Volumen

% Peso

Textil

90

88

Madera

5

7

Polímeros

5

5

Tabla 3. Composición radiológica de los residuos a tratar.

 

La instalación deberá incorporar Best Available Techniques (BAT) en el diseño para garantizar el mínimo impacto en el medio ambiente. La instalación deberá construirse en el Edificio Auxiliar 2 (AB-2) sobre la losa de blindaje de los depósitos de residuos históricos (resinas etc.). Este requisito ha obligado a compactar la instalación teniendo a la vez que garantizar el fácil mantenimiento y acceso a todos los equipos de la misma.

3. DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS Los procesos principales de la instalación son los siguientes (ver figuras 1 a 3):    

Recepción y trituración del residuo (A). Incineración del residuo por plasma (B). Tratamiento y limpieza de los gases de incineración y combustión (C). Recogida y enfriamiento del residuo (D).

Otros procesos secundarios de la instalación son:     

Ventilación del edificio AB-2 y evacuación de gases de la planta. Suministro de fuel. Refrigeración de planta. Protección contra incendios. Suministro de gases (Aire comprimido, hidrógeno, nitrógeno).

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 

Monitorización y control de emisiones. Supervisión y control de la instalación.

El sistema de alimentación (A) consta de sistema de cintas de transporte, elevador, esclusa, trituración en dos etapas en atmósfera inerte e inyección mediante tornillo sin fin permitiendo alimentación continua para homogeneizar el residuo de entrada. El tubo de inyección refrigerado por agua (tipo “gatling”) ha supuesto un reto de integración con el horno. La incineración/pirólisis del residuo (B) se realiza mediante antorcha de plasma de arco no transferido que permite alcanzar temperaturas cercanas a los 5000 ºC en el haz y 1400ºC de temperatura promedio en la atmósfera del horno y en el residuo líquido. El residuo se inyecta axialmente mientras que la antorcha de plasma se ubica dentro del horno basculante cuyas paredes están protegidas por un recubrimiento refractario y camisas de agua que permiten su refrigeración. El horno tiene aproximadamente 2 m de diámetro y pesa cerca de 15 t vacío.

Figura 1. Sistemas de la planta de plasma principales.

El sistema off-gas, o sistema de tratamiento y limpieza de gases (C) que incluye una cámara de combustión secundaria, una caldera de recuperación, y sistemas de filtrado y purificación se ha diseñado para tratar un caudal 2000 Nm3/h, evacuando los gases a 200 ºC a la atmósfera, cumpliendo la normativa de emisión europea para productos químicos y radiológicos. Este sistema se encarga de mantener la depresión en toda la línea de proceso. El sistema off-gas es esencialmente el mismo que existe en la planta belga de CILVA (incineradora convencional de residuos de baja) operada por BELGOPROCESS. El sistema de recogida y enfriamiento del residuo (D) recibe 180 litros de residuo fundido que una vez enfriado (