Nuevos datos experimentales y un procedimiento de evaluación de la fatiga para centrales nucleares
La seguridad de las centrales nucleares depende de una correcta gestión de los componentes en funcionamiento y de un diseño innovador de las nuevas piezas. Por consiguiente, para comprobar la seguridad de las centrales a largo plazo se utilizan procedimientos de fatiga ambiental. El entorno de un reactor de agua presurizada no resulta especialmente agresivo para los tubos y depósitos de acero inoxidable utilizados. Sin embargo, es necesario demostrar que son resistentes también a los fallos provocados por la fatiga ambiental. Las lagunas existentes en los datos disponibles generan cierta incertidumbre en los procedimientos de evaluación de la fatiga actuales. El proyecto financiado con fondos europeos INCEFA-PLUS se centró en dichas brechas del conocimiento, permitiendo el desarrollo de procedimientos de evaluación de la fatiga ambiental que reflejan el comportamiento en condiciones más similares al funcionamiento normal de las centrales nucleares de lo que era posible hasta el momento. Los miembros del consorcio suministraron nuevos datos experimentales y directrices para evaluar los daños por fatiga ambiental para unas operaciones seguras a largo plazo y para el desarrollo de centrales nucleares nuevas, seguras y eficientes en Europa. «Estos progresos en la evaluación de la fatiga mejorarán la fiabilidad de las predicciones de resistencia a la fatiga», afirma el coordinador del proyecto, Kevin Mottershead.
Un enfoque normalizado
Las directrices actuales para determinar la fatiga ambiental a escala mundial son publicadas en el informe NUREG/CR-6909 de la Comisión de Reglamentación Nuclear de los Estados Unidos. En Europa existen diversos programas nacionales que desarrollan sus propias propuestas. Estas permiten alcanzar una mayor eficacia operativa y ofrecen, como mínimo, una garantía de seguridad comparable. INCEFA-PLUS reunió dichos programas para obtener una mayor garantía de seguridad mediante un incremento de la fiabilidad de las evaluaciones de la vida útil. En el marco de INCEFA-PLUS, dieciséis organizaciones de Europa comprobaron las aleaciones de acero inoxidable austenítico utilizadas en las centrales nucleares para determinar los efectos del esfuerzo medio, el tiempo de mantenimiento y la dureza de los materiales sobre la resistencia a la fatiga. La estructura cristalina del acero austenítico, una aleación compuesta por hierro, carbono, cromo, níquel y otras aleaciones secundarias, evita que los aceros se endurezcan a causa del calor. En este contexto, se recopilaron datos experimentales sobre al acero inoxidable austenítico tanto para entornos de reactores de agua presurizada como aéreos; después, se normalizaron en una base de datos en línea sobre la fatiga. Además, se desarrolló un formato de datos normalizado para facilitar el intercambio de información sobre la fatiga y garantizar su obtención por medios homogéneos y conformes con unas normas comunes de calidad. Así se han sentado los cimientos de una base de datos internacional sobre la fatiga, extremadamente fiable y de gran calidad, en la que se introducirán todos los datos históricos relacionados con el NUREG/CR-6909, principalmente de Japón y Estados Unidos.
Colaboración internacional
INCEFA-PLUS también mejoró la comparabilidad de los datos de los programas de la UE, puesto que los laboratorios de los socios llevaron a cabo pruebas con un material común en condiciones comunes. Al reducir la incertidumbre en la evaluación, resultará más sencillo mantener la seguridad de las centrales nucleares. El protocolo de prueba podría constituir asimismo la base de una futura norma ISO para la evaluación de la fatiga en entornos acuáticos a alta temperatura. «Los progresos previstos en materia de evaluación de la fatiga mejorarán, para el material estudiado por INCEFA-PLUS, la resistencia a la fatiga por encima de los niveles que se pueden alcanzar actualmente», comenta Mottershead. «Esto incrementará la fiabilidad de las predicciones de resistencia a la fatiga». La iniciativa INCEFA-SCALE tomará el relevo al proyecto y desarrollará las mejores prácticas y los resultados de INCEFA-PLUS para alcanzar una comprensión mecanística de la fatiga ambiental. Esto podría permitir aplicar los resultados de laboratorio de forma más fiable a escala de los componentes, reforzando las capacidades avanzadas de evaluación de las centrales. «El considerable interés internacional mostrado permitirá establecer una colaboración estrecha con iniciativas tanto de Extremo Oriente como de Estados Unidos», concluye Mottershead.
Palabras clave
INCEFA-PLUS, seguridad, energía nuclear, evaluación de la fatiga, NUREG/CR 6909, acero austenítico
