Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Una tecnología nueva para el almacenamiento en seco y al aire libre de combustible nuclear gastado

Con el paso del tiempo, el combustible de un reactor nuclear deja de generar energía de manera eficaz y debe sustituirse. La gestión del combustible nuclear gastado (CNG), aún muy radioactivo y productor de gran cantidad de calor, es uno de los retos a los que se enfrentan los países generadores de energía nuclear. Un proyecto europeo propone una solución.

Energía

Durante el proceso de agotamiento del uranio enriquecido, las reacciones de fisión producen una serie de isótopos radioactivos inestables. Atrapados en barras de combustible, estos convierten el conjunto combustible en una fuente de calor altamente radiactiva. Cuando se consume el material fisible de las barras, estas se extraen del reactor y se sustituyen por otras. Las centrales nucleares suelen almacenar el CNG sumergido en piscinas (almacenamiento húmedo) para enfriarlo y ofrecer una protección frente a fugas de radiación. La saturación de las piscinas de CNG ha exigido el empleo de almacenamiento en seco, en el que las barras se enfrían con aire y sus contenedores se emplean como escudos de protección. Hoy en día, se emplean preferentemente instalaciones independientes de almacenamiento del combustible gastado (ISIFSI, por sus siglas en inglés) antes de proceder a su almacenamiento definitivo. Sin embargo, estas ISFSI deben atenerse a unos límites regulados de dosificación que suponen una restricción a la cantidad de contenedores almacenables. El proyecto financiado con fondos europeos ASM propuso una tecnología rentable denominada Auxiliary Shielding Module (ASM, Módulo de Blindaje Auxiliar) destinada al almacenamiento provisional de CNG en seco que optimiza la cantidad de combustible que es posible almacenar al emplear contenedores metálicos mejorados de doble uso (almacenamiento y transporte). Una tecnología nueva ASM cuenta con varios anillos de acero inoxidable con dos bridas (interior y superior) y dos férulas (interna y externa) rellenas de hormigón que envuelven el contenedor metálico que alberga el CNG. Tras concluir la fase de diseño preliminar, su propuesta se sometió a un proceso de verificación con análisis radiológicos, estructurales y térmicos para mejorar el diseño. Los análisis radiológicos permitieron optimizar el blindaje y se modificaron el grosor y la altura teniendo en cuenta las restricciones de peso del ISFSI. El análisis estructural evaluó la influencia probable de accidentes en función de incidentes previos y descubrió que el ASM se comportaba como una capa adicional de protección contra impactos, caídas o desplazamientos sísmicos. El análisis térmico comprobó la temperatura máxima de seguridad y el diseño de un sistema de ventilación consistente en seis tomas en el anillo inferior permitió un flujo de aire en el espacio entre el contenedor metálico y el ASM. «El ASM mejora el comportamiento radiológico del contenedor metálico y además genera un rendimiento térmico y estructural superior, por lo que es posible ahorrarse las largas fases de construcción y obtención de permisos para alternativas como los ISFSI cubiertos y a un 32 % de su coste», afirma el Sr. Jokin Rico, coordinador del proyecto. El ASM y el contenedor metálico están diseñados para ser ligeros, pesan menos de cien toneladas métricas (t) y ofrecen la reducción de dosis de los contenedores de hormigón. Su grosor puede adaptarse a los requisitos de dosis. Además, se pueden instalar con la misma grúa con la que se gestionan los contenedores, eliminando la necesidad de contar con equipamientos adicionales. Un problema cada vez más grave Hoy en día, de las 370 000 t de CNG mundiales, dos tercios (cerca de 250 000 t) se encuentran en piscinas de combustible gastado. La generación de CNG aumentará de 10 000 t anuales a 15 000 en 2030 y, por tanto, será necesario crear espacios para desplazar CNG más antiguos a sistemas de almacenamiento en seco. Para esta tarea se calcula que se precisarán más de 25 000 contenedores, dado que en 2030 el 70 % de estas 560 000 t de combustible gastado precisarán almacenamiento en seco. «ASM resuelve las inquietudes de las partes interesadas en el CNG concernientes a la ausencia de una forma rentable de almacenar combustible gastado que cumpla con los niveles de dosis reguladas y que, al mismo tiempo, permita almacenar grandes cantidades de contenedores en ISFSI ya construidos», concluye el Sr. Rico. En la siguiente fase del proyecto se construirá un prototipo de ASM con el que demostrar los procesos de fabricación e instalación, así como su montaje. Además, se está trabajando en la certificación de la tecnología, para lo cual se están empleando los datos más recientes de ASM sobre combustible y contenedores.

Palabras clave

ASM, combustible nuclear gastado, barras de combustible, contenedores, almacenamiento, centrales, reactor, uranio, radioactivo, fisible

Descubra otros artículos del mismo campo de aplicación