Simulación del compartimiento termohidraúlico tridimensional del refrigerante en la Casa de Piletas 1 de combustibles irradiados de ATUCHA I en caso de pérdida de su refrigeración

Abstract

Las piletas de almacenamiento de elementos combustibles irradiados contienen un inventario radiológico muy importante y la preservación de la integridad de las barreras que lo contiene es un objetivo primordial de la seguridad de una central nuclear. El accidente en la Central de Fukushima ocurrido el 11 de marzo de 2011 ha expuesto desafortunadamente la relevancia de este problema. De los potenciales escenarios accidentes que pueden poner en riesgo la integridad de los elementos combustibles almacenados se destaca la pérdida de las condiciones de enfriamiento de las piletas por afectar a todos los combustibles. Un accidente de este tipo conduce primero al aumento de la temperatura del agua refrigerante en las piletas hasta que alcanza su temperatura de saturación, comienza a bullir y la evaporación del agua conduce al descubrimiento de los combustibles. Las porciones de combustibles que quedan expuestas se calientan debido al relativamente pobre enfriamiento en la mezcla de aire-vapor en que se encuentran inmersos. El aumento de la temperatura conduce a la falla de vainas de combustibles, con la consecuente liberación de productos de fisión, y a la rápida oxidación del Zircalloy de las mismas con generación de Hidrógeno por la reacción con el vapor de agua presente o directamente con el Oxígeno del aire. El análisis de seguridad de este tipo de escenarios accidentales tiene como objetivo principal determinar la evolución de las condiciones de refrigeración de los combustibles durante el accidente, el tiempo disponible para que los operadores realicen contramedidas y la demostración de su efectividad. En este trabajo se desarrolla un modelo tridimensional de las piletas de elementos combustibles irradiados de la Casa de Pileta 1 de Atucha I y se analiza el escenario accidental de pérdida de circulación del agua en su sistema de refrigeración (sistema TG) como consecuencia de la indisponibilidad de las bombas del sistema. Se utiliza para la evaluación el programa GOTHIC que tiene la capacidad de representar el comportamiento termohidráulico tridimensional del agua refrigerante en las piletas, lo que permite capturar fenómenos de mezclado, gradientes de temperatura a distintos niveles de profundidad de las piletas y el tiempo necesario para que la pileta de mayor potencia alcance la saturación ante el evento postulado. Se simularon distintos escenarios para la Casa de Piletas 1. Estas evaluaciones forman parte de los requerimientos del World Association of Nuclear Operators (WANO) del Peer Review 2017, SOER 2011-3.