Daños en el combustible nuclear de la Central Nuclear Embalse

Central Nuclear Embalse. Foto: Nucleoeléctrica Argentina SA.

Algunos elementos combustibles descargados del reactor de Embalse resultaron dañados por la refrigeración inadecuada y la caída al fondo de la pileta de almacenamiento de combustibles gastados.

por Cristian Basualdo

El 12 de julio de 2019, mientras se repostaba el reactor de la Central Nuclear Embalse (CNE), después de la descarga de un canal de combustible se activó la alarma de combustible en el aire, que requirió la entrada en la secuencia del procedimiento de emergencia. Los 8 elementos combustibles gastados (es la cantidad que aloja la máquina de recambio) fueron transferidos a la pileta de combustible gastado. Se detectó que 4 elementos combustibles gastados estaban deformados debido a una refrigeración inadecuada y a la caída de 2 al fondo de la pileta.

El reactor de Embalse es un modelo CANDU que funciona con uranio natural y necesita ser repostado de forma continua. Los elementos combustibles se alojan dentro del reactor en tubos horizontales, denominados canales de combustible, y se refrigeran con agua pesada a presión. En una descripción sencilla, un elemento combustible es un haz de varillas de casi medio metro de longitud, las varillas son de una aleación de circonio y contienen las pastillas de dióxido de uranio.

Durante las visitas de escolares a la CNE, los encargados de relaciones públicas suelen usar un elemento combustible de exhibición, acompañado de explicaciones acerca de los litros de hidrocarburos que se ahorra el país con la energía nuclear, las emisiones de dióxido de carbono que se evitan, y otras frases típicas de un sector como el nuclear que se autopercibe verde.

Para repostar el combustible se utilizan 2 máquinas de recambio que se conectan a cada extremo de un mismo canal de combustible, una máquina introduce los elementos combustibles nuevos y la otra recibe los gastados o irradiados. El reactor cargado contiene 4.560 elementos combustibles, y funcionando a plena potencia necesita recambiar 15 por día.

Los elementos combustibles gastados siguen produciendo energía después de ser retirados del reactor, si bien la potencia de desintegración es pequeña en comparación con la potencia producida cuando estaban dentro, el aumento de la temperatura debe controlarse eficazmente para evitar accidentes. Además, permanecerán radiactivos por muchísimo tiempo, por ejemplo, uno de los radionucleidos presentes en el combustible nuclear es el plutonio, que tiene un período de semidesintegración de unos 240 siglos.

Dentro del edificio del reactor las operaciones con el combustible nuclear se controlan en forma remota. Desde la máquina de recambio, los elementos combustibles gastados pasan al puerto de combustible gastado y a la pileta de descarga, que contiene agua común, esto sucede dentro del recinto denominado R-001. Después, los elementos combustibles salen del edificio del reactor hacia al edificio de servicio, mediante un canal de transferencia, hasta la pileta de recepción y la pileta de almacenamiento de combustible gastado, donde permanecen seis años a efectos de su decaimiento térmico y radiactivo. Finalmente, son transferidos a unos silos de hormigón denominados Sistema de Almacenamiento en Seco de Elementos Combustibles Quemados (ASECQ). Al 31 de julio de 2019, en Embalse había almacenados 145.917 elementos combustibles gastados (17.397 en la pileta y 128.520 en los silos), con un estimado de 9.834 kilogramos de plutonio.

Del reactor hasta los silos de almacenamiento en seco. El camino seguido por los elementos combustibles gastados o irradiados de la Central Nuclear Embalse. Imagen: Nucleoeléctrica Argentina SA.

Durante su estancia en el reactor los elementos combustibles habitan en un entorno hostil, son bombardeados con neutrones cuando se produce la fisión nuclear en su interior. En el diseño CANDU está previsto que una parte de los elementos combustibles fallen, en el reactor de Embalse hace más de 30 años que esto sucede. La novedad del caso que nos ocupa es que los daños se produjeron después de su descarga del reactor.

La Autoridad Regulatoria Nuclear clasificó este evento como significativo, debido a que la pérdida de refrigeración y la caída de los elementos combustibles gastados que provocaron su daño, generaron la posibilidad de que se produjera una falla importante. El análisis posterior determinó que la causa directa fue el fallo de un actuador mecánico, mientras que la causa aparente fueron los errores por parte del operador. Entre las acciones correctivas implementadas figura normalizar la iluminación del recinto R-001 y modificar la posición o añadir una cámara de video para ver la descarga del combustible en el recinto R-001.

Los silos ASECQ fueron construidos para almacenar el combustible nuclear gastado durante 50 años. Nucleoeléctrica sostiene que están diseñados para resistir los eventos externos, puede ser, pero el 16 de enero de 2022, ocurrió un incidente en una grúa pórtico desbocada durante fuertes vientos, que dañó la valla perimetral doble del Depósito de Residuos Radiactivos N.º 7, lo que llevó a 16 horas de monitoreo degradado del área. Este evento reveló debilidades en el diseño y montaje de la grúa pórtico. Siempre habrá incertidumbres significativas sobre la integridad del campo de silos en las proyecciones que implican periodos de tiempo largos.

Para el lobby nuclear los combustibles gastados no son residuos. El Programa Nacional de Gestión de Residuos Radiactivos establece el año 2030 como fecha límite para tomar la decisión de reutilizar o no los materiales físiles contenidos en los combustibles gastados. Esto deja a la Argentina ante dos opciones casi imposibles de concretar: reprocesar el combustible nuclear o construir un repositorio para su disposición final. El reprocesamiento presenta problemas técnicos, ambientales y económicos insalvables, mientras que la construcción de un repositorio necesita de un fondo de varios miles de millones de dólares que Argentina no constituyó. Así las cosas, en cualquier momento un burócrata del átomo cambiará el año 2030 por 2060 u otro posterior, trasladando el problema a las generaciones futuras.

El combustible nuclear almacenado en los silos es un peligro latente. Hay numerosos mecanismos que impulsan la degradación de las vainas y son precursores de fallas, por ejemplo, la acumulación de gas helio cambia la presión interna con el paso del tiempo, se estima que después de unos 30.000 años la cantidad de gas presente será el doble que en las condiciones iniciales. Nucleoeléctrica realiza inspecciones rutinarias para comprobar posibles fugas a través de las soldaduras, tales como la medición de la actividad del aire barrido del interior de los silos. En caso de que se produzcan fugas, se encontrarán gases nobles radiactivos de largo periodo de desintegración como el Kriptón-85, y aerosoles como el Cesio-137 y el Cobalto-60.