Fracasa la extensión de vida de una central nuclear en California

La Estación Generadora Nuclear San Onofre (SONGS) está ubicada sobre el Pacífico, en las costas de California, entre Los Ángeles y San Diego. Es operada por Southern California Edison. La Unidad 1 comenzó a funcionar en 1968 y cerró en 1992, luego de 25 años de funcionamiento. Mientras que las Unidades 2 y 3 se construyeron en la década de 1970 y fueron objeto de una extensión de vida en 2010 y 2011, respectivamente.

Los de San Onofre son Reactores de Agua Presurizada (PWR), uno de los tipos más utilizados a nivel mundial. Los PWR funcionan con agua normal y uranio enriquecido, para la refrigeración tienen tres circuitos (primario, secundario y terciario). El agua del circuito primario es calentada por el combustible nuclear y está presurizada con el fin de evitar que alcance el punto de ebullición, de aquí el nombre de este tipo de reactores. El agua calentada se bombea hacia los generadores de vapor. El vapor se utiliza para mover una turbina y el generador eléctrico.

Dada la importancia de lo generadores de vapor, daremos una breve explicación diciendo que son un tipo de intercambiador de calor, donde el calor del agua del circuito primario se transfiere hacia el agua del circuito secundario para convertirla en vapor. La transferencia de calor se lleva a cabo sin que el agua de los circuitos se mezclen, ya que el agua del circuito primario es radioactiva.

Dentro del generador de vapor, el agua del circuito primario entra y sale por miles de tubos con forma de "U" invertida. Estos tubos sufren desgaste, lo que condiciona la vida útil de toda la instalación. De manera que una de las tareas imprescindibles para la extensión de vida de una central nuclear es el reemplazo de los generadores de vapor.

Diagrama de un generador de vapor de San Onofre

Los generadores de vapor de San Onofre representan un diseño muy singular, ya que cada unidad cuenta con sólo dos generadores de vapor, mientras que los PWR de potencia comparable tienen cuatro. Por lo tanto, en San Onofre tanto los generadores de vapor originales como los de reemplazo son algunos de los más grandes que han sido diseñados o fabricados en cualquier lugar del mundo.

Los nuevos generadores de vapor fueron adquiridos bajo un único contrato con Mitsubishi Heavy Industries (MHI). Y fueron reemplazados en la Unidad 2 a comienzos de 2010 y en la Unidad 3 a comienzos de 2011, a un costo de 680 millones de dólares.

La falla

La Unidad 3 había estado funcionando durante un año aproximadamente después de la extensión de vida, cuando los operadores de la sala de control recibieron las alarmas el 31 de enero de 2012, indicando la fuga del refrigerante del reactor en uno de los generadores de vapor. La pérdida fue estimada en 75 galones por día (unos 284 litros). La indicación de la fuga provino de la detección de liberación vapor radiactivo a la atmósfera. Se realizó un apagado controlado del reactor, llegando a la parada en frío el 12 de febrero de 2012.

Al completarse una evaluación más amplia se detectó un patrón muy inusual de desgaste generalizado en los tubos, a lo largo de la longitud de los mismos, al colisionar entre sí, y contra las estructuras internas del generador de vapor. Lo que llevó a anular un total de 807 tubos en la Unidad 3. Si bien el taponamiento de los tubos gastados es una práctica común, no es normal que sea necesario tan tempranamente.

La Unidad 2 realizó una parada de mantenimiento y recarga de combustible el 10 de enero de 2012. Se llevó a cabo la inspección de los tubos de los generadores de vapor, observando el mismo tipo de desgaste que la Unidad 3. Lo que llevó a anular un total de 510 tubos.

Jennifer Manfre, portavoz de Southern California Edison, declaró: "Hemos informado a la NRC que identificamos desgaste adicional de menor importancia en los tubos de uno de los generadores de vapor de la Unidad 2, y este desgaste recientemente identificado es similar al antes visto en la Unidad 3".

La causa de la problemática sigue siendo un misterio, puesto que se observa un desgaste compatible con toda una vida de funcionamiento, en generadores de vapor con sólo dos años de edad. Y la Unidad 3 muestra un desgaste más amplio a pesar que estuvo en funcionamiento un período más corto que la Unidad 2.

Arnold Gundersen, ingeniero nuclear de Fairewinds Associates, emitió un informe señalando que la problemática fue ocasionada por una serie de cambios en el diseño original por parte del operador del complejo. Unos siete años atrás, Southern California Edison comenzó a planificar la sustitución de los generadores de vapor de San Onofre. Oportunidad en que se tomaron dos decisiones claves: se cambió la aleación de Inconel 600 a Inconel 690, lo que parece ser un estándar en la industria nuclear. El segundo cambio clave consistió en aumentar el número total de tubos en cada generador de vapor, de 9.350 a 9.727, es decir un aumento de 377 tubos.

Para entender el análisis de Fairewinds, es clave considerar una pieza del generador de vapor denominada tubesheet (placa de tubos). Que es un disco metálico de aproximadamente 4 metros de diámetro y algo menos de 2 metros de espesor, situada en la parte inferior del generador de vapor. Este disco metálico sirve como un ancla en la que ambos lados de los tubos en U se insertan.

La decisión de adicionar 377 tubos desencadenó una serie de modificaciones al diseño original: para añadir más tubos se eliminó un cilindro permanente necesario para sostener la placa de tubos, esta última se construyó más gruesa porque ya no tenía respaldo, la adición de más tubos incrementaría el flujo dentro del reactor, lo cual es inaceptable, por esa razón se soldó un anillo de restricción de flujo para reducir el retorno de agua al reactor.

Gundersen concluyó que la vibración entre los tubos causó las filtraciones en el generador de vapor y la degradación descubierta en enero de 2012. Y se debió a la aplicación simultánea de numerosos cambios en el diseño y la fabricación de los generadores de vapor de reemplazo. Casi todos estos cambios eran evitables si la dirección de San Onofre no hubiera tomado la decisión de adicionar 377 tubos innecesarios en cada generador de vapor.

"El problema se reveló mucho más grave de lo inicialmente anunciado y plantea serios cuestionamientos sobre la seguridad de reencender cualquiera de los reactores", dijo Daniel Hirsch, un especialista en energía nuclear de la Universidad de California en Santa Cruz.

El presidente de la U.S.NRC, Gregory Jaczko, indicó que las operaciones de la planta, que lleva tres décadas activa, no se reanudarán hasta que se conozcan las causas y las soluciones para los fallos de seguridad. Jaczko recordó que los componentes que fallaron en enero son un elemento vital y suponen una de las barreras críticas entre el material radiactivo y el exterior.

El siguiente gráfico muestra la cantidad de tubos taponados en generadores de vapor de reemplazo para algunas centrales nucleares norteamericanas. Evidencia una alarmante diferencia entre San Onofre y el resto de los reactores en operación.

La planta de San Onofre se encuentra en una zona sísmica de la costa de California y ha sido objeto de protestas desde el accidente nuclear de Fukushima del 11 de marzo de 2011. En un radio de 80 km alrededor de San Onofre habitan unas 8.460.508 personas.

Estos son días oscuros para la central nuclear de San Onofre. Lo sucedido muestra que a pesar del avance de la tecnología, y con la experiencia de anteriores accidentes nucleares (Trhee Miles Island, Chernóbil y Fukushima), la industria nuclear continúa anteponiendo el lucro a la seguridad, y los Estados no tienen los niveles adecuados de control.

Fuentes:

• Special NRC Oversight at San Onofre Nuclear Generating Station: Steam Generator Tube Degradation, U.S.NRC.
• San Onofre - Unit 1, U.S.NRC.
• Steam generator failures at San Onofre, The need for a thorough root cause analysis requires no early restart, 26/03/12, Fairewinds Associates, Inc.
• San Onofre Cascading Steam Generator failures Created By Edison. Imprudent Design And Fabrication Decisions Caused Leaks, 10/04/12, Fairewinds Associates, Inc.
• San Onofre’s steamgenerators: significantly worse than all others nationwide, 11/07/12, Fairewinds Associates, Inc.
• Odd tube wear seen in both Onofre reactors, 10/09/10, The Orange County Register.
• Giant steam generator rolls over beach, 11/03/12, The Orange County Register.
• Hundreds protest near San Onofre against nuclear energy, 11/04/12, The Orange County Register.
• San Onofre Nuclear Generating Station, Wikipedia.
• San Onofre's cloudy future, 24/07/12, Los Angeles Times.
• Planta nuclear de San Onofre fue cerrada indefinidamente, 04/07/12, Univisión Noticias.
• Peligro nuclear en California: central en muy mal estado, 13/07/12, Observador Global.com.