El deterioro del condensador principal de la Central Nuclear Embalse

El canal de descarga de la Central Nuclear Embalse retorna el agua al lago Embalse luego de su paso por el condensador principal. Foto: Nucleoeléctrica Argentina.

Los recurrentes retubados evidencian la mala elección de los materiales para la extensión de vida. Algo que era clave para garantizar el funcionamiento seguro y económico de la central.

Por Cristian Basualdo

CENTRAL NUCLEAR EMBALSE, 18 noviembre 2022.― Nucleoeléctrica Argentina emitió un comunicado informando que iba a realizar un ensayo con fluoresceína, una sustancia de color verde “cuya presencia podría ser advertida por aquellas personas que circulen por las inmediaciones de la planta”, dijo la empresa estatal. El motivo del ensayo fue monitorear el estado de los tubos del condensador principal.

En cada parada de mantenimiento, programada con posterioridad a la finalización del Proyecto Extensión de Vida (PEV), se lleva a cabo el retubado parcial del condensador. La “nueva” Nuclear de Embalse, como tituló La Voz del Interior en 2019, no funciona como se esperaba, requiere de prolongadas paradas y complejas reparaciones, que en la práctica representan una segunda extensión de vida, esta vez en cuotas.

El condensador principal es un intercambiador de calor diseñado para enfriar el vapor de la turbina y convertirlo en agua líquida, para posteriormente volver a generar vapor y repetir el ciclo secundario (el agua utilizada en este circuito está desmineralizada y limpia). Para enfriar el vapor, la central bombea agua del lago Embalse, que pasa por miles de tubos del condensador donde se efectúa el intercambio de calor[1], y sigue por el canal de descarga hasta regresar al lago Embalse, el sumidero de calor principal de la central.

Para entender el problema, es necesaria una descripción detallada del condensador principal. Se trata de un equipo estático (no tiene partes móviles), consta de 3 cuerpos o cajas (A, B y C), uno por cada etapa de baja presión de la turbina. Cada cuerpo está conformado por una estructura externa de chapa, una estructura interna de soporte, 2 semi-cajas, y los tubos dispuestos horizontalmente (con una longitud de 10 metros y un diámetro de una pulgada) que son soportados en sus extremos por las placas tubo (conviene retener este nombre). Cada semi-caja tiene 2 placas tubo, las cuales alojan, cada una, la cantidad de 3.894 tubos de latón almirantazgo y 637 tubos de acero inoxidable.[2]

Esquema de planta de la Central Nuclear Embalse donde se aprecia el funcionamiento del condensador principal. Infografía: Nucleoeléctrica Argentina.

Para esta nota, le pregunté a Nucleoeléctrica los motivos por los cuales viene realizando retubados parciales del condensador. La empresa estatal contestó que “ocurren daños y fallas en los tubos” por el uso durante la operación del equipo, “lo que obliga a obturarlos para evitar el ingreso de agua del lago al sistema secundario”. Cuando se alcanza un cierto nivel de tubos obturados, “se hace necesario el reemplazo de todos los tubos del condensador, dado que no pueden ser reparados”. A su vez, “debido al gran tamaño del equipo y los tiempos acotados que duran las paradas programadas, se hace necesario realizar retubados parciales”, explicó Nucleoeléctrica.

El fabricante del condensador principal es la empresa italiana Italimpianti. El inicio de las operaciones comerciales de la central se produjo el 20 de enero de 1984. El primer retubado parcial registrado por Nucleoeléctrica se efectuó entre el 29 de abril y 2 de junio del año 2004, en esa oportunidad se reemplazaron los 3.894 tubos de latón de la placa tubo Nº 1 de la semi-caja C1 perteneciente a la caja C. Entre las paradas de los años 2005 y 2008 se completó el retubado de todos los tubos de latón del condensador. El PEV finalizó en 2019, desde el reinicio de la central se evidenciaron las fallas en el condensador. Nucleoeléctrica anunció ensayos con fluoresceína el 8 de febrero de 2019, el 6 de mayo de 2021 y el 18 de noviembre de 2022[3].

La Central Nuclear Embalse es un modelo CANDU, de origen canadiense, diseñado para una vida útil de 30 años. Sin embargo, el condensador original falló a los 20 años y la refuncionalización duró tan solo 15 años. Nucleoeléctrica no publicó un análisis de las causas del fracaso temprano del condensador principal de Embalse.

A título personal, destaco la elección de los materiales, porque la mayoría de los fallos de los sistemas nucleares tienen que ver con la degradación de los materiales a medida que interactúan con su entorno. El condensador de Embalse es, básicamente, de latón. Las CANDU canadienses siguieron una política de eliminación de las aleaciones de cobre del circuito secundario, para evitar problemas de corrosión por arrastre a los generadores de vapor. Pickering (Canadá) cambió el latón de sus condensadores por acero inoxidable, para evitar la liberación de cobre al lago Ontario. Los condensadores de Point Lepreau (Canadá) y Quinshan (China) tienen tubos de titanio (ya que se refrigeran con agua de mar), el resto de las CANDU utilizan tubos de acero inoxidable.[4]

Para un análisis más profundo debemos centrarnos en la placa tubo, que está compuesta de una aleación de cobre y zinc con trazas de hierro llamada metal muntz, y tiene 31,75 milímetros de espesor. Durante el retubado se extraen los tubos dañados para colocar tubos de reemplazo, cuyos extremos son mandrilados, una operación mecánica que expande el tubo para anclarlo a la placa provocando una deformación plástica. Con el paso del tiempo y los retubados, la placa tubo puede presentar anormalidades que afecten sus propiedades mecánicas, tales como fisuras, cavidades o fatiga del material.

La central nuclear de Point Lepreau, Canadá, tiene un condensador principal de titanio, el de la Central Nuclear Embalse es, básicamente, de latón. Foto: Shutterstock.

A los lectores que se pregunten por qué durante el PEV no se instaló un condensador nuevo, les contesto que no fue por falta de dinero, el PEV estaba presupuestado originalmente en 704 millones de dólares y terminó costando 2.149 millones de dólares, que Nucleoeléctrica financió en su mayor parte con créditos no reembolsables del Tesoro Nacional.

La elección de los materiales era crucial para la prolongación de la vida útil de Embalse, para garantizar su funcionamiento seguro y económico. Las placa tubo debieron ser reemplazadas por otras nuevas y de otra aleación (las de Point Lepreau son de titanio). Embalse, fue el tercer reactor CANDU 6 que extendió su vida útil, los anteriores, Point Lepreau (Canadá) y Wolsong I (Corea del Sur), resultaron un fracaso técnico y económico. Los canadienses aprendieron la lección y cerraron Gentily II.[5] Es ingenuo, por supuesto, pensar que la colusión de funcionarios, empresas y sindicatos que impulsó la extensión de vida de Embalse haya hecho una cuidadosa ponderación de costos y beneficios para la Argentina.

Referencias:

1. El vapor descargado por la turbina entra al condensador, se distribuye en su interior y alcanza la zona del haz de tubos. El agua que circula por dentro de los tubos los enfría manteniéndolos a una temperautra más baja que la de saturación del vapor. El condensado gotea de los tubos y es recogido en el pozo caliente.

2. Finalmente, el total de semi-cajas resulta de 6, de tubos de latón resulta de 46.728 y de tubos de acero inoxidable de 7.644. Los tubos de latón están compuestos de latón almirantazgo UNS C44300 según norma ASTM B111M. Los tubos de acero inoxidable son de material según norma ASTM A 213 del tipo TP304.

3. La prueba de estanqueidad se realiza llenando el lado vapor de todo el condensador A, B y C con agua desmineralizada más fluoresceína. Terminada la prueba se descarga el agua teñida de verde al lago Embalse.

4. Dr. Derek H. Lister and Dr. William G. Cook, Nuclear Plant Materials and Corrosion, University of New Brunswick, septiembre 2014.

5. Gentily II era un reactor CANDU 6 que cerró en 2012 sin extención de vida. La operadora Hydro-Québec señaló que entre los factores que influyeron en la decisión se encuentran: “Los grandes problemas incurridos en proyectos similares como Point Lepreau (Canadá) y Wolsong (Corea)”.