Un sistema autosuficiente de disipación del calor para aumentar la seguridad de la energía nuclear
Incluso tras haberse detenido la reacción en cadena del combustible, los reactores de las centrales nucleares siguen generando «calor de desintegración». Este calor residual radioactivo debe transferirse hacia un disipador térmico (por ejemplo, una torre de refrigeración). Los sistemas de disipación suelen depender de sistemas externos de alimentación, iniciadores activos (como límites de temperatura o sistemas manuales) y de la disponibilidad de agua. El proyecto financiado con fondos europeos sCO2-HeRo (The supercritical CO2 Heat Removal System) evita estas dependencias y aumenta la eficiencia, fiabilidad y seguridad del proceso de disipación del calor. El sistema de sCO2-HeRo se alimenta mediante el propio calor de desintegración, no depende de fuentes de alimentación externas, se activa automáticamente y es autosuficiente. Además, no precisa agua al ser un sistema de refrigeración por disipación enormemente compacto basado en aire y dióxido de carbono supercrítico (fluido). El sistema a prueba La innovación de sCO2-HeRo consiste en aprovechar el calor residual de las centrales eléctricas para disiparlo. A cada socio del proyecto se le asignó la construcción y comprobación de distintos elementos del sistema. El intercambiador de calor, la turbomáquina y el intercambiador del disipador compactos se construyeron, comprobaron y validaron mediante herramientas matemáticas de simulación para garantizar la calidad de los componentes. Uno de los retos abordados por el equipo fue dar con una forma de poner en marcha el sistema sin necesidad de instalar baterías de alimentación. Para lograrlo emplearon un compartimento en el que se almacena CO2 a presión. La presión liberada gira la turbomáquina y alimenta el ciclo. Los resultados obtenidos de las comprobaciones adicionales con los componentes integrados en un modelo demostrador de vidrio fueron positivos. Además, para averiguar la operatividad del sistema en caso de accidente se empezó a utilizar el código nuclear alemán ATHLET, el cual simula el flujo térmico, hídrico y de vapor de una central nuclear. «La superación de estas pruebas permitió mostrar que el sistema sCO2-HeRo es capaz de transferir el calor de desintegración al ambiente y mantener el reactor refrigerado y estable. Si no se rompe esta cadena de refrigeración —del núcleo del reactor a la atmósfera a través del circuito de refrigeración del sistema sCO2-HeRo— no se detiene el proceso de disipación del calor del núcleo, lo que permite contar con tiempo adicional para implementar medidas suplementarias como la reconexión a la red eléctrica o el transporte de nuevos equipos hasta la central», afirma el profesor Dieter Brillert, coordinador del proyecto. Más confianza La energía nuclear es una opción energética prometedora que podría reducir enormemente las emisiones de CO2, pero su aceptación depende en parte de la confianza de la sociedad en su seguridad. El sistema de activación de la disipación del calor de sCO2-HeRo, instalable en todo tipo de reactores, podría contribuir a lograrlo. Es más, el equipo al cargo considera que el sistema es capaz de aumentar el tiempo que se dispone para disipar del calor durante un apagón de forma segura, y su capacidad para generar electricidad es extremadamente valiosa. Los miembros del equipo se proponen mejorar la tecnología con un proyecto de continuación, sCO2-4-NPP (seleccionado por la Comisión Europea para obtener financiación), con el que se mejorarán los códigos del sistema hidráulico y térmico. Se empleará un simulador de un reactor de agua a presión de una central nuclear, el cual contiene una copia a escala real de la sala de control de una central nuclear con todos los indicadores en tiempo real. Al reactor de agua a presión se le instalará un modelo virtual de sCO2-HeRo para calcular la disipación del calor. El equipo ha probado el sistema con reactores en activo hoy en día (tercera generación), pero su diseño también permite integrarlo en reactores nuevos de cuarta generación. Según afirma el profesor Brillert: «Tras demostrar la capacidad del sistema en caso de accidente, colaboraremos con las autoridades nacionales de seguridad y los operadores de centrales nucleares para proceder a su instalación. Aún queda mucho camino por recorrer, pero nuestro método iterativo nos ha permitido integrar ya las opiniones de las partes interesadas, lo cual ahorrará tiempo en un futuro».
Palabras clave
sCO2-HeRo, energía nuclear, reactor, calor de desintegración, energía, sistema de refrigeración, disipador de calor, residual, dióxido de carbono, accidentes, turbomáquina
