Cómo influye la radiación en los materiales estructurales de un reactor nuclear
El futuro de la energía nuclear en Europa no está del todo claro, como tampoco lo está que podamos prescindir todavía de ella. Las centrales nucleares generan una cuarta parte de la capacidad de producción eléctrica de la Unión Europea, y hasta que el sector sea capaz de producir este porcentaje mediante fuentes de energía renovable, resulta prioritario ampliar la vida de las centrales. Pero para eso es necesario garantizar el funcionamiento seguro y a largo plazo de las instalaciones ya construidas. Es necesario conocer en profundidad los mecanismos de envejecimiento de los materiales en las centrales nucleares y convertir estos conocimientos en herramientas y métodos fiables destinados a usuarios industriales y directrices para responsables políticos. SOTERIA (Safe long term operation of light water reactors based on improved understanding of radiation effects in nuclear structural materials) se propuso estudiar este tema y en concreto los fenómenos de envejecimiento que provoca la radiación neutrónica en las vasijas de presión de los reactores (RPV, por sus siglas en inglés) y el acero interno. El proyecto, que se basa en los resultados de los proyectos anteriores PERFECT y PERFORM60, combinó herramientas de modelización avanzadas y datos experimentales para investigar la influencia de este tipo de radiación (en función de la intensidad y del paso del tiempo) sobre los componentes nucleares creados con materiales industriales complejos. Experimentos inteligentes para garantizar la seguridad de las centrales nucleares Tal y como explica el doctor y Christian Robertson, coordinador del proyecto del Comisariado para la Energía Atómica y Energías Alternativas (CEA) francés: «El funcionamiento seguro de las centrales nucleares depende de muchos factores, entre ellos los relacionados con los materiales. Los componentes críticos de las centrales nucleares suelen pasar por una evolución temporal provocada por los mecanismos de envejecimiento de los materiales, y solo es posible garantizar su vida útil larga y segura si conocemos el grado de acción de estos mecanismos y las causas que los provocan». SOTERIA consistió esencialmente en la combinación de experimentos inteligentes y modelizaciones físicas, diseñadas en concreto para materiales de RPV e internos adecuadamente caracterizados. En resumen, el consorcio ejecutó un examen microestructural profundo de aceros de RPV irradiados, aceros inoxidables austeníticos y aleaciones modelo, estudió el impacto de la homogeneidad de los materiales en las propiedades mecánicas de aceros de RPV, investigó los efectos de la carga del hidrógeno y el helio en la oxidación y la susceptibilidad a los daños respectivamente, y desarrolló modelos para evaluar las RPV y los componentes internos sometidos a radiación. «Logramos varios resultados importantes en el proyecto. Uno de ellos tiene que ver con datos nuevos sobre la variabilidad de la reacción del material y su relación con condiciones de envejecimiento controladas, sobre las que ahora sabemos que causan el envejecimiento material en una serie representativa de casos de materiales utilizados en entornos nucleares. Es más, nuestras herramientas de modelización pueden abordar la variabilidad de la complejidad de los materiales nucleares modernos en componentes críticos para las centrales nucleares. Esta herramienta se difundirá mediante una plataforma computacional sencilla de utilizar», afirma el doctor Robertson. Formación para la nueva generación de expertos SOTERIA también tuvo un componente educativo mediante el que trasladó los resultados del proyecto a la comunidad dedicada a la investigación y la ingenierías nucleares a fin de armonizar el conocimiento en torno a los fenómenos de envejecimiento en centrales nucleares de toda Europa. Por ejemplo en septiembre de 2018, se celebró una escuela de formación de SOTERIA para transferir y conservar los conocimientos del proyecto sobre RPV nucleares y los mecanismos de degradación interna de los materiales. Al evento asistieron sesenta participantes de veintinueve organizaciones de trece países, entre ellos estudiantes, postdoctorados, profesionales al comienzo de su carrera, científicos e ingenieros. Esta probablemente fuera la misión más importante de SOTERIA. Si bien el proyecto seguirá activo hasta agosto de 2019, el doctor Robertson confía en que su influencia traspasará esta fecha. «Las metodologías de vigilancia innovadoras, rentables e informativas desarrolladas en el proyecto y adaptadas a los componentes críticos del reactor nuclear, serán enormemente útiles para la comunidad durante los años venideros», concluye. Los miembros de SOTERIA ya contemplan la creación de un consorcio nuevo para la nueva convocatoria de la Comunidad Europea de la Energía Atómica (Euratom) con el propósito de seguir investigando los mecanismos de envejecimiento de los materiales.
Palabras clave
SOTERIA, funcionamiento a largo plazo, nuclear, seguridad, reactor de agua ligera, materiales estructurales, central nuclear, reacción de los materiales, radiación
