Ingeniería

La seguridad nuclear tras Three Mile Island, Chernóbil y Fukushima

Por Microsiervos — 11 de marzo de 2018

Con motivo del aniversario del Accidente nuclear de Fukushima el @OperadorNuclear –ingeniero supervisor de una de las centrales españolas y espléndido divulgador– nos ha enviado amablemente unas notas sobre los tres mayores accidentes de la historia de la industria nuclear. Incluye las instrucciones técnicas complementarias que el Consejo de Seguridad Nuclear remitió hace tiempo a todas las centrales españolas de cara a evitar problemas similares en el futuro – algo que también ha publicado en un hilo en 20 entregas.

La seguridad nuclear tras Three Mile Island, Chernóbil y Fukushima

Por @OperadorNuclear

Los tres mayores accidentes de la industria nuclear mundial son frecuentemente citados por los detractores de esta tecnología para justificar el cierre de todas las centrales, independientemente del tipo de tecnología empleada, de su ubicación o de cualquier otra consideración. Si bien es cierto que la seguridad absoluta no existe también lo es que la industria nuclear ha reaccionado tras cada uno de los accidentes para tratar de que no se repitan. No discutiremos aquí sus razones, pero es evidente que los accidentes son indeseables para todos, incluyendo los propietarios.

En este artículo se analiza brevemente qué ocurrió en cada uno de ellos y qué acciones concretas se realizaron para mejorar la seguridad a raíz de la experiencia adquirida. Se evita entrar en materias controvertidas, como el número de víctimas mortales, daños materiales y consecuencias económicas de los accidentes, ya que no son objeto de este artículo.

Three Mile Island (EEUU, 1979)

Three Mile Island

El 28 de marzo de 1979 se produjo un disparo de turbina (actuación automática de protección) que no produjo disparo del reactor en la central nuclear de Three Mile Island (Pensilvania, Estados Unidos).

Arrancaron las bombas de agua de alimentación auxiliar a los generadores de vapor (que extraen el calor del reactor), pero no inyectaban por un error de alineamiento al tener sus válvulas de aislamiento cerradas. Los generadores de vapor perdieron nivel, aumentando la temperatura y presión del circuito primario, lo que provocó el disparo del reactor y la apertura de las válvulas de alivio del presionador, depósito que regula la presión del sistema. Una de ellas quedó atascada abierta pero señalizando cerrada en sala de control.

La despresurización provocó la actuación de la inyección de seguridad (aporte de agua para compensar la pérdida de inventario), subió el nivel en el presionador, pero se debía a la salida de agua por la válvula de alivio abierta. Los operadores interpretaron erróneamente por carecer de instrumentación adecuada que la inyección de seguridad no era necesaria y la finalizaron.

Consecuencia: descubrimiento del núcleo por falta de inventario y fusión parcial sin fallo de la vasija y manteniendo la integridad de la contención, lo que evitó la dispersión de la contaminación radiactiva.

El accidente de Three Mile Island tuvo un gran impacto sobre la industria nuclear, mucho mayor que el de Chernóbil: supuso la creación de INPO (Institute of Nuclear Power Operations) con el objetivo de promover los más altos estándares de seguridad nuclear y la compartición de experiencia operativa, el desarrollo e implementación de los Procedimientos de Operación de Emergencia (POE) y la creación de las Guías de Gestión de Accidentes Severos (GGAS). También llevó a la mejora en la instrumentación del nivel de la vasija de los reactores –con el sistema RVLIS– y a la creación de la instrumentación post accidente, capaz de soportar condiciones adversas en contención, al entrenamiento de los operadores en simuladores y a la implementación del APS (Análisis Probabilista de Seguridad). Todas estas mejoras se incorporaron en el diseño y en la documentación de las centrales nucleares españolas, algunas en construcción en el momento del accidente.

Chernóbil (Ucrania, 1986)

Chernobyl

El 26 de abril de 1986 se realizó una prueba a baja potencia en la Central nuclear de Chernóbil (Ucrania) para determinar si, en caso de pérdida de suministro eléctrico exterior, la potencia generada por el alternador tras el disparo de turbina podría energizar las bombas del refrigerante hasta la puesta en operación de los generadores diésel de emergencia.

El reactor era inestable a esas potencias; su diseño hacía que un aumento de temperatura supusiera un aumento de potencia (en los reactores que tenemos en España es al revés), se realizó la prueba con urgencia, se bloquearon varios sistemas de seguridad (algo prohibido en nuestras centrales) y un largo etcétera de irregularidades.

La conclusión fue una excursión de potencia (aumento brusco por encima del 100%), un aumento de presión del núcleo y una primera explosión de vapor, que dañó la parte superior del reactor y levantó la placa superior de más de 1000 Tm. Unos segundos más tarde se produjo una segunda explosión, en este caso de hidrógeno por descomposición del material del núcleo, que provocó un incendio del grafito, lo que contribuyó a la dispersión de la contaminación.

El resto es historia: incendios, medios de mitigación inexistentes, personal de emergencia no cualificado y sin protección radiológica y tardanza en la evacuación de la población. Probablemente sea el accidente que más ha calado en la opinión pública y con toda seguridad el menos reproducible por el cúmulo de despropósitos, impensables en la actualidad.

El accidente de Chernóbil tuvo menos consecuencias para la industria nuclear que el de Three Mile Island, pero ayudó a mejorar el diseño de las centrales, supuso la mejora de los planes de emergencia (interiores y exteriores), la creación de procedimientos de operación orientados a síntomas y mejores controles radiológicos. Pero la mayor consecuencia de Chernóbil para la industria nuclear fue la creación de WANO (World Association of Nuclear Operators), organización que engloba a todas las compañías propietarias de centrales nucleares, con el objetivo compartir experiencia operativa y establecer los estándares para de maximizar la seguridad.

Fukushima (Japón, 2011)

Fukushima

El 11 de marzo de 2011, un terremoto de magnitud 9 Mw y un posterior tsunami afectó a la central nuclear Fukushima Daiichi (Japón), formada por 6 reactores BWR.

En el momento de accidente los reactores 1, 2 y 3 estaban operando, y las unidades 4, 5 y 6 estaban en revisión periódica. Al producirse el seísmo los tres reactores en funcionamiento pararon automáticamente (SCRAM), pero necesitaban seguir refrigerándose para evacuar el calor residual. Dicha refrigeración se produce normalmente gracias a la alimentación eléctrica exterior, pero la red nipona se encontraba dañada por el seísmo, así que los generadores diésel de emergencia arrancaron automáticamente.

Al llegar el tsunami, los grupos electrógenos se inundaron y dejaron de funcionar. La situación posterior fue una secuencia de fallos tecnológicos debidos a la pérdida de alimentación eléctrica que acabó con la fusión de los núcleos de los tres reactores activos y el sobrecalentamiento de las piscinas de combustible por pérdida de refrigeración y de inventario de agua, la evacuación de la población, el daño económico y medioambiental, y el desmantelamiento – que durará décadas.

§

El Consejo Europeo del 24 de marzo de 2011 acordó la realización de unas Pruebas de Resistencia [PDF] para valorar la capacidad de las centrales nucleares de soportar situaciones más allá de sus bases de diseño (accidentes previstos), determinar los márgenes de seguridad y las posibles medidas para mejorarla.

El Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) español participó en la elaboración de los planes y remitió a todas las centrales una serie de Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC) a las Autorizaciones de Explotación, en las que se requerían la realización de las pruebas de resistencia. Tras el informe final de dichas pruebas, el CSN remitió nuevas instrucciones para implementar una serie de mejoras en nuestras centrales, siendo las más importantes:

  • Centro de Apoyo en Emergencia (CAE), situado en Madrid y común para todas las centrales, con medios humanos y materiales con capacidad de intervención en cualquier central nuclear española en menos de 24 horas. Construcción de helipuertos en las centrales para recibir los equipos por aire.
  • Centro Alternativo de Gestión de Emergencias (CAGE), situado en cada una de las centrales nucleares. Edificio aislado, autónomo, sísmico, protegido radiológicamente y con capacidad para alimentar y dar descanso a todo el equipo de emergencia. Cada unidad ya disponía de un Centro de Apoyo Técnico (CAT) para dirigir una emergencia.
  • Recombinadores Pasivos Autocatalíticos (PAR), capaces de combinar el hidrógeno producido durante la fusión del núcleo con el oxígeno del aire produciendo agua, sin necesidad de alimentación eléctrica y reduciendo el riesgo de explosiones en el Edificio de Contención, como ocurrió en Fukushima.
  • Venteo Filtrado de la Contención: sistema pasivo (sin alimentación eléctrica) que posibilita la despresurización controlada del Edificio de Contención en caso de fusión del núcleo, evitando su rotura por sobrepresión y la reducción de la cantidad de material radiactivo que podría liberarse al exterior.
  • Medios alternativos fijos y portátiles para suministrar agua a la piscina de combustible usado, que se añaden a los ya existentes. En caso de pérdida total de alimentación eléctrica, para mantener refrigerado el combustible es suficiente con compensar las pérdidas de agua por evaporación.
  • Sellos Térmicos Pasivos de las Bombas del Refrigerante del Reactor (unidades Westinghouse). Los sellos de las BRR son un potencial riesgo de pérdida de inventario del refrigerante del reactor en caso de pérdida de alimentación eléctrica. Los nuevos sellos se activan por temperatura y bloquean el paso del agua.
  • Generadores Diésel portátiles capaces de conectarse a la instalación fija de la central y suministrar energía a los equipos necesarios para hacer frente a una pérdida total de corriente alterna exterior e interior de duración prolongada, como en el caso de Fukushima.
  • Motobombas autónomas de varias presiones para inyectar agua desde el exterior de los edificios en los circuitos primario y secundario, reposición a depósitos críticos, inundación de la cavidad del reactor en caso de fallo de la vasija y rociado externo de la contención para despresurizarla.
  • Camiones cisterna para alimentar a los generadores diésel y las motobombas portátiles, además de camiones remolcadores dotados de pala para desplazar escombros y capacidad para trasladar los equipos portátiles a cualquier lugar de la planta.
  • Turbobomba de Agua de Alimentación Auxiliar a los Generadores de Vapor (PWR): mejoras en la operación local y manual de este equipo, perteneciente al diseño original, para garantizar la refrigeración del reactor en caso de pérdida de alimentación eléctrica, aprovechando el vapor generado por el calor del núcleo para mover la turbina que gira la bomba.
  • Sistema Contraincendios Sísmico, capaz de hacer frente a un incendio en cualquier lugar crítico de la central coincidente con el seísmo de mayor intensidad esperable en la zona. En algunas centrales no sustituye al anterior sistema, sino que lo duplica; en otros ya estaba disponible.
  • Incremento de los márgenes sísmicos en equipos cuyo uso no estaba previsto en los Accidentes Base de Diseño (ABD) y que podrían ser útiles en Accidentes Severos o de Daño Extenso.
  • Estaciones meteorológicas portátiles autónomas, equipos portátiles de iluminación exterior, mochilas con herramientas, equipos de comunicaciones autónomos con telefonía TETRA y teléfonos vía satélite.
  • Guías de Mitigación de Daño Extenso (GMDE). Nuevas guías para hacer frente a situaciones más allá de la base de diseño, haciendo uso de todos los equipos y sistemas del diseño original junto con las mejoras ya citadas tras Fukushima.
  • Formación a todo el personal involucrado en el Plan de Emergencia Interior (PEI) de la central para utilizar las nuevas guías (GMDE) y equipos en caso de daño extenso. Se considera incluso la pérdida de la estructura habitual de mando y control de la emergencia.
  • Colaboración con la Unidad Militar de Emergencias (UME) para el traslado de personas, transporte por tierra o por aire de equipos desde el CAE o desde otras centrales nucleares, liberación de accesos, búsqueda y rescate de personas, lucha contraincendios, comunicaciones y vigilancia radiológica.


{Fotos: Three Mile Island / US Department of Energy; Chernobyl / Vadim Mouchkin - IAEA; Fukushima I / Tokyo Electric Power Co - Energy.gov @ Wikimedia.}

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