Evaluación térmica de los generadores de vapor de la Central Nuclear Embalse para el proyecto de extensión de vida

Abstract

El calor generado por la reacción de fisión en un reactor nuclear se utiliza, en mayor parte, para producir vapor del lado secundario en los generadores de vapor (GVs) de la central. El vapor circula por una turbina, cuyo fin último es producir energía eléctrica. El vapor que sale de la turbina es condensado y devuelto a los GVs. En centrales del tipo CANDU este ciclo se repite en períodos de arranque y operación normal. Los GVs son los equipos que, en centrales nucleares, producen el vapor por intercambio de calor entre el lado primario y secundario. En el interior de estos equipos (del lado secundario) se encuentra agua líquida y vapor en estado de saturación a una temperatura que depende del control de turbina. Durante la operación normal, los GVs reciben el agua de alimentación, que es vaporizada a través de un intercambio térmico con el agua del primario (que circula por el mazo de tubos en U) para dirigirse hacia la turbina. Además, los GVs sirven para extraer el calor residual cuando la central nuclear se encuentra parando o durante un accidente.Las centrales nucleares tipo CANDU tienen una vida útil de aproximadamente 30 años (a plena potencia). Sin embargo, estudios de factibilidad realizados en este tipo de centrales demostraron que es posible reacondicionar la instalación para que la misma extienda su período de operación. Luego de finalizado el primer período de operación, las entidades competentes estudian si es factible realizar modificaciones y mejoras a la instalación para continuar su operación. Si se decide continuar con un segundo período de operación, las modificaciones y mejoras se implementan. A este proceso de estudios y realización de mejoras se lo llama “Proyecto de Extensión de Vida (PEV)”. En la central nuclear Point Lepreau (ubicada en la ciudad de New Brunswick, Canadá), por ejemplo, se realizó un proceso de reacondicionamiento para que la misma tenga un segundo período de operación [1]. En el caso de la CNE, entró en servicio comercial en 1984 y actualmente está en proceso de reacondicionamiento. Antes de finalizar su operación, se iniciaron las evaluaciones de estado y de vida, y se concluyó que se realizarían cambios en componentes y mejoras para que dicha central nuclear tenga un nuevo período de operación. Como resultados de estos estudios, los cartuchos de los generadores de vapor se reemplazan, ya que han tenido una importante degradación. Como parte del seguimiento y del licenciamiento de la CNE para el nuevo ciclo de operación, la ARN aprobó las modificaciones y/o cambios de diseño con impacto en la seguridad nuclear. Entre varias de las tareas que está realizando la ARN (dentro del marco del licenciamiento de la central), una de ellas está relacionada con el reemplazo de los cartuchos de los GVs. En este trabajo se destaca la verificación de la capacidad de transferencia térmica de los nuevos cartuchos. De particular importancia es el largo de tubos, el cual aumenta. Por eso, el área de transferencia térmica pasa de 2750 m2 a 3195 m2, cambio que responde a un aumento de la potencia térmica del reactor. O sea, se debe verificar que, durante toda la vida útil remanente de la instalación, puedan transferir al secundario, entre los cuatro generadores de vapor, la máxima potencia térmica del reactor en condiciones normales de operación, la cual es de aproximadamente 516 MW por cada GV. Como parte de la evaluación de los nuevos GVs, dentro del marco del licenciamiento del PEV de la CNE que realiza la ARN, se analizó en este trabajo la transferencia térmica de estos equipos en distintas condiciones de operación. Se realizó un cálculo analítico y una simulación por medio del código de sistemas TRACE5 para verificar la transferencia térmica. Además, se compararon los resultados obtenidos por medio de TRACE5 y el cálculo analítico con la verificación de los GVs realizada en [2].