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Reequipamiento de un reactor de 20 años en la central nuclear sueca de Oskarshamn 1

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plotación. Sustituyendo paso a paso determinados

componentes,

es

posible

mantener las instalaciones en el nivel técnico más avanzado.

Oskarshamn 1, la central nuclear sueca más antigua Oskarshamn 1 fue la primera central nuclear explotada comercialmente en Escandinavia 1 . La empresa explotadora, OKG, un grupo de compañías eléctricas privadas y municipales, había encargado la instalación en 1965, decidiéndose en aquel momento por una instalación llave en mano de ABB Atom, que fue el suministrador principal. El reactor de agua hirviente

Por primera vez en la historia de la energía nuclear ha sido posible que los

(BWR) tenía una potencia neta garantizada

operarios trabajen en el fondo del recipiente a presión de un reactor que

de 400 MW, que en el momento de la en-

había estado 20 años en funcionamiento. Dentro del proyecto FENIX, en que

trega pudo incrementarse hasta 440 MW.

ABB ha tenido una participación decisiva, se ha inspeccionado y reparado el

Los trabajos de construcción comenzaron

recipiente a presión de la central nuclear sueca de Oskarshamn 1. Ahora los

ese mismo año y ya a principios de 1972

nuevos componentes cumplen las condiciones impuestas por las autoridades

la central nuclear entró en explotación co-

para renovar el permiso de explotación. En una segunda etapa, que durará

mercial.

hasta el año 2000, se continuará modernizando la central.

E

n la actualidad, la reparación y ree-

ción o sustitución de piezas de difícil acce-

El reactor de la central nuclear de Oskars-

quipamiento han adquirido gran importan-

so se da, de entrada, por supuesta en la

hamn 1 y otros cuatro reactores suecos

cia, sobre todo en el campo de la energía

instalaciones que suministra ABB Atom.

con bombas de refrigeración primarias ex-

Control del reactor

teriores fueron parados en 1993 por orden

nuclear, pues en muchos países se ha

de las autoridades. Se temía, efectivamen-

hecho muy difícil conseguir la autorización para construir centrales de nueva planta.

Mantenimiento y revisiones

te, que en caso de ruptura de un tubo en

Los explotadores, por tanto, están muy in-

regulares

el interior del recipiente de seguridad pu-

teresados en mantener en buen estado de

Las centrales nucleares se paran una vez

diera exfoliarse el aislamiento de las tube-

funcionamiento o en sanear las centrales

al año para proceder al cambio de los ele-

rías y se obstruyeran los tamices situados

ya existentes para garantizar su fiabilidad y

mentos combustibles y para proceder a la

ante la abertura de aspiración del sistema

un buen aprovechamiento de la energía. Y,

revisión y mantenimiento. En estos traba-

de refrigeración de emergencia, en el de-

por supuesto, se trata también de conser-

jos es fundamental investigar el desgaste

pósito de condensación.

var el valor de la inversión.

sufrido por los distintos componentes.

En estas circunstancias, la dirección de

Hay que identificar tempranamente los

explotación de la central nuclear de Os-

daños que pudieran conllevar limitaciones

karshamn 1 tomó la decisión de compro-

Filosofía del diseño

de funcionamiento, con el fin de garantizar

bar a fondo el estado técnico general de

de ABB Atom

la disponibilidad y la seguridad de la ex-

las instalaciones. En la inspección se de-

Ya durante el desarrollo de los reactores

tectaron, entre otros problemas, algunas

de agua hirviente, ABB hizo grandes es-

fisuras superficiales en las tuberías aco-

fuerzos por encontrar soluciones cons-

dadas trabajadas en frío dentro del reci-

tructivas que garantizaran una buena ac-

piente de seguridad. Otras inspecciones

cesibilidad para las inspecciones, el man-

hechas con cámaras de televisión permi-

tenimiento y las reparaciones. Esto implica

tieron constatar la existencia de fisuras

concretamente que los equipos internos

con penetración total en cuatro de las seis tuberías de alimentación del recipiente a

del reactor, es decir, los elementos que se encuentran en el recipiente a presión,

Niclas Säll

presión, muy cerca de los puntos de paso

estén fijados por atornillado o por apriete,

Tore Waltersten

en éste.

y no soldados como se hace en otros re-

ABB Atom AB

actores. La posibilidad efectiva de repara-

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Las autoridades suecas de vigilancia exigieron una revisión total de la central

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nuclear como condición para autorizar la explotación de la central durante varios años. Para satisfacer esta exigencia, el explotador puso en marcha un vasto proyecto de reequipamiento. El proyecto, denominado FENIX1), está dividido en dos fases, una de reparaciones y otra de modernización. Ya terminada la fase de reparaciones, el reactor volvió a entrar en servicio en el mes de enero pasado. La etapa de

modernización, que

persigue aumentar la seguridad y la disponibilidad, durará hasta el año 2000. En verano de 1993, la sociedad de explotación OKG encargó a ABB Atom que le hiciera varias propuestas acerca de cómo preparar el recipiente a presión del reactor de Oskarshamn 1 para realizar una inspección y reparación a fondo 2 . Más tarde se confió a ABB Atom la dirección y ejecución de estos trabajos, así como el desarrollo de los equipos y herramientas especiales.

Central nuclear Oskarshamn en la costa del Báltico. A la izquierda el bloque Oskarshamn 1, la primera central nuclear comercial de Suecia. El reactor, suministrado por ABB Atom, entró en servicio a principios de 1972. Actualmente tiene una potencia eléctrica neta de 440 MW.

1

Vaciado y limpieza del recipiente a presión del reactor

piscina de almacenamiento de los equipos

Para inspeccionar desde el interior el cas-

internos del mismo. Con objeto de vaciar

rápida y cómodamente al fondo del reci-

quete del fondo del recipiente a presión

el recipiente a presión del reactor mante-

piente del reactor 4 .

del reactor, incluidos los manguitos de

niendo los equipos internos sumergidos

El diseño de la pantalla contra las radia-

empalme, los operarios tenían que traba-

en el agua de la piscina se construyó un

ciones se hizo con base en la dosis de ra-

jar directamente en el fondo del recipien-

gran cilindro de acero para colocarlo sobre

diación calculada por ABB Atom. Debido

te. Ante todo se intentó averiguar si una

el borde superior del recipiente a presión.

al alto nivel de radiación existente en la

idea tan temeraria como hacer trabajar a

Una vez desmontados todos los equipos

pared del recipiente, en la zona del núcleo

los operarios dentro del recipiente a pre-

internos se hizo descender el cilindro

del reactor, la pantalla había de tener un

sión era realizable o no, es decir, si es po-

hasta la piscina de almacenamiento, mon-

espesor de 100 mm. La sección inferior de

sible reducir la radiación nuclear hasta un

tándolo sobre el borde del recipiente. La

la pantalla disponía de tribunas desplaza-

nivel que no entrañe peligro. Para ello,

altura del cilindro de acero era tal que su

bles, de modo que podía accederse a la

ABB Atom calculó en primer lugar la dosis

borde superior llegaba hasta el nivel de

pared del recipiente a presión y a los pun-

de radiación previsible en el recipiente a

suelo de la nave del reactor 3 . Así era po-

tos de paso del sistema de agua de ali-

presión.

modo que los operarios podían acceder

sible hacer en seco la inspección y los tra-

mentación. El suelo disponía de aberturas

Ante todo hubo que desmontar todos

bajos dentro del recipiente del reactor. Se

deslizantes para acceder a los manguitos

los elementos combustibles y los equipos

consiguió limpiar a fondo y descontaminar

del fondo del recipiente. Así se consiguió,

internos del reactor, elevarlos hasta ex-

la cara interna de la pared en la zona baja

en febrero de 1994, disponer de un lugar

traerlos del recipiente y depositarlos en la

del recipiente, los circuitos principales de

de trabajo apropiado y seguro en el fondo

piscina de almacenamiento de la nave del

circulación y el sistema de eliminación de

del recipiente del reactor.

reactor.

calor residual.

Un problema específico de la central de Oskarshamn 1 era la falta de pared de separación entre el recipiente del reactor y la

1)

FENIX (ave fénix, símbolo de la inmortalidad): Fortsetzung der ENergieerzeugung In eXistierenden Anlagen, continuación de la producción de energía en instalaciones existentes.

Radiación reducida en Blindaje contra las radiaciones

un 99,88 %

Una vez vaciada y descontaminada la

Tras la descontaminación con el procedi-

parte inferior del recipiente del reactor se

miento CORD, la limpieza con alta presión

colocó ante la pared una pantalla especial

y el montaje de la pantalla, las radiaciones

contra las radiaciones, formada por tres

en la parte inferior del recipiente del reac-

elementos

y

tor se habían reducido en un 99,88 %. En

equipada con un ascensor de trabajo, de

el fondo del recipiente se consiguió incluso

unidos

telescópicamente

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Sección por el recipiente a presión del reactor de la central nuclear Oskarshamn 1, con los puntos de intervención del proyecto de rehabilitación FENIX. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 6

Reparación de la envoltura del núcleo Sustitución de las uniones atornilladas entre la envoltura del núcleo y el soporte de la misma Sustitución del soporte de la envoltura del núcleo Sustitución de las tuberías del regulador de nivel del agua del reactor y montaje de dos tuberías suplementarias Obturación de los empalmes para instrumentos que ya no se utilizan Sustitución de la tubería para medición de la pérdida de carga sobre el núcleo Reparación de la carcasas de detectores de neutrones Sustitución de tuberías, empalmes y válvulas de retención del sistema de refrigeración de emergencia del núcleo del reactor Sustitución de conductos y empalmes para el agua de alimentación en el recipiente a presión del reactor, hasta la parte superior del soporte de la envoltura del núcleo

Esquema básico del recipiente a presión del reactor con cilindro suplementario de acero, pantalla contra las radiaciones y ascensor de trabajo

2 7 3 8

1 2 3 4

4 9 5

5

Nivel de suelo de la nave del reactor Acceso al recipiente a presión Cilindro de acero Piscina de almacenamiento de los equipos internos del reactor (separada del acceso al recipiente a presión) Equipos internos del reactor

1

2

6 7 8 9

Borde del recipiente a presión del reactor Pantalla telescópica contra las radiaciones, de tres partes Ascensor para el personal Manguitos del fondo del recipiente del reactor

3

4

un factor de descontaminación superior a 1000. La dosis se redujo de 20 a menos de 0,02 mSv/h. Con ello se había conseguido la posibilidad de trabajar sin límite alguno ni riesgos para el personal. Por ra-

6

zones de seguridad, durante el trabajo en el interior del recipiente los operarios lleva-

7

ron siempre trajes de protección integral. 25 m

8

Ensayo no destructivo Antes de comenzar las reparaciones se inspeccionaron cuidadosamente los cordones de soldadura de la parte inferior del recipiente del reactor y de los manguitos de empalme. Se prestó una atención especial al fondo del recipiente con todos los manguitos. A continuación la compañía explotadora tomó definitivamente la decisión de reparar el reactor.

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Reparación del reactor En abril de 1994, ABB Atom recibió el encargo de preparar un catálogo de medidas destinadas a reparar el reactor y los manguitos de empalme según las prescripciones de las autoridades de vigilancia. La mayor parte de los trabajos fue confiada a ABB Atom. El encargo incluía en concreto la sustitución de seis montantes de agua de alimentación, inclusive los pasos dentro del recipiente a presión 5 , de los pasos para la instalación pulverizadora del núcleo y todas las tuberías para medición de nivel. El encargo incluía también reparar la carcasa del detector de neutrones y sustituir el soporte de la envoltura del núcleo. Para terminar se puso de nuevo en servicio el recipiente del reactor con todos su equipos interiores.

Cilindro de acero con pantalla contra las radiaciones y ascensor en el recipiente a presión del reactor.

4

Perfeccionamientos constructivos y de métodos de trabajo

apoyado por las compañías eléctricas, un

Los resultados de este trabajo influye-

Para reducir el número de cordones de

amplio banco de datos dedicado a las

ron en la selección de los métodos de re-

soldadura que era necesario comprobar,

propiedades de los distintos materiales

paración y de los materiales empleados en

ABB Atom aplicó en varios lugares deter-

utilizados en un entorno nuclear. En él se

dichos trabajos. Para sustituir el soporte

minadas mejoras constructivas. Por ejem-

encontraban, entre otros, los resultados

de la envoltura del núcleo, por ejemplo, se

plo, se montaron piezas forjadas para

de investigación del laboratorio de mate-

decidió utilizar acero inoxidable 316NG

el agua de alimentación en lugar de

riales de ABB. Se analizaron las muestras

(Nuclear Grade) en lugar de la calidad 304,

los pasos de pared soldados en varios

de materiales extraídas en varios reactores

adoptada inicialmente. El nuevo tipo de

puntos.

en servicio para estudiar la influencia que

acero contiene como máximo 0,02 % de

la química del agua del circuito primario

carbono y por tanto no le afecta la química

pudiera tener sobre los materiales.

del agua 7 .

Un problema especialmente interesante fue sustituir el soporte de la envoltura del núcleo, sustitución imprescindible por la existencia de fisuras superficiales en la brida. Para poder separar el antiguo soporte se colocó una gran fresadora vertical

Soldadura de las tuberías de agua de alimentación en el recipiente del reactor

5

transportable en el fondo del recipiente del reactor 6 . Las nuevas juntas soldadas fueron preparadas con una extraordinaria precisión. Con un diámetro interior de unos 5000 mm, las divergencias de cota eran como máximo de ±0,2 mm. Para comprobar la adecuación del procedimiento, totalmente automático, de soldadura antes de la aprobación –y también con fines de formación– se utilizó un modelo construido en escala 1:1.

Aplicación de las últimos conocimientos sobre materiales Desde la primera entrega de reactor que hizo ABB Atom se ha venido elaborando, como proyecto propio de investigación

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Nuevas posibilidades para los reactores de «cierta edad» La experiencia adquirida en los trabajos de control y reparación realizados en la central nuclear Oskarshamn 1, con más de 20 años de edad, en el marco del proyecto FENIX, demuestra que es posible limpiar el recipiente a presión de un reactor; además se puede reducir el nivel de radiaciones nucleares por medio de pantallas antirradiación hasta conseguir unas condiciones de trabajo aceptables. Además, las inspecciones mostraron que, incluso después de 20 años de funcionamiento, el recipiente del reactor seguía intacto, sin signos de desgaste anormal. Usar materiales especiales, adecuados para un ambiente nuclear, para la sustitución de las tuberías y de los equipamientos internos del recipiente, ayuda a mejorar la seguridad de funcionamiento de la instalación y a prolongar su vida útil. Los trabajos realizados en la central nuclear de Oskarshamn 1 han demostrado que esto es técnicamente factible.

Separación del soporte de la envoltura del núcleo

6

Tiempo de sensibilización t de los diferentes aceros inoxidables con distintos contenidos de carbono C a diferentes temperaturas

7

900 C = 0,08 °C

0,06

800 0,05 700 0,04

0,03

600 0,02 500 T

Dirección de los autores Niclas Säll

400 0.08

1 t

10

60

600

6000

min

Tore Waltersten ABB Atom AB S-72163 Västerås, Suecia Fax +46 (0) 21 18 86 93

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