Seguridad Nuclear Pasiva

Seguridad nuclear pasiva es una característica de seguridad de un reactor nuclear que no requiere acciones de un operador o retroalimentación electrónica para apagar en forma segura un reactor nuclear en el caso de que ocurra una emergencia (usualmente sobrecalentamiento por resultado de una pérdida de refrigerante o un corte del flujo de refrigeración). Tal tipo de reactores desacelerarán, más que acelerar, la reacción nuclear cuando se dé un incidente del tipo mencionado anteriormente. En contraste con algunos diseños de reactor más antiguos, donde la tendencia natural es hacia la aceleración de la reacción nuclear como resultado del incremento de la temperatura, de tal forma que se requería una retroalimentación electrónica o la intervención de un operador para prevenir el daño al reactor.

Terminología

Llamar a un reactor ‘pasivamente seguro’ es más una descripción de la estrategia usada para mantener un grado de seguridad, que una descripción del nivel de seguridad. Si un reactor que emplea sistemas de seguridad pasiva se puede considerar seguro o peligroso dependerá de los criterios usados para evaluar el nivel de seguridad. Dicho esto, los diseños modernos de reactores se han enfocado en incrementar la cantidad de seguridad pasiva, y así la mayor parte de los diseños pasivamente seguros incorporan sistemas de seguridad tanto activos como pasivos, haciéndolos substancialmente más seguros que las instalaciones más antiguas. Estos diseños son relativamente seguros cuando se les compara con los diseños previos.

Los fabricantes prefieren llamar a sus reactores de nueva generación pasivamente seguros, pero este término algunas veces se confunde. Es muy importante comprender que no existen reactores pasivamente seguros ni sistemas pasivamente seguros, solo existen componentes de sistemas de seguridad pasivamente seguros. Los sistemas de seguridad se usan para mantener el control de la central si se desvía de las condiciones normales, mientras que los sistemas de control se usan para operar la central bajo condiciones normales. Algunas veces un sistema combina ambas características. La seguridad pasiva se refiere a componentes de sistemas de seguridad, mientras que seguridad inherente se refiere a procesos de los sistemas de control no importando la presencia o ausencia de subsistemas específicos de seguridad.

Como un ejemplo de un sistema de seguridad con componentes pasivamente seguros, consideremos la contención de un reactor nuclear. Los componentes pasivamente seguros son los muros de hormigón y el revestimiento de acero, pero para que estos componentes puedan cumplir con su misión tienen que operar sistemas activos, por ejemplo, válvulas que aseguren el cierre de las tuberías que llevan hacia el exterior de la contención, retroalimenten el estado del reactor hacia instrumentos y controles exteriores, que pueden requerir una fuente externa de energía para funcionar.

La Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA) clasifica el grado de seguridad pasiva de los componentes usando una clasificación que va de la letra A a la D dependiendo de lo que no usa el sistema:

sin fluido de trabajo móvil.
sin partes mecánicas móviles.
sin señales de entrada inteligentes.
sin entradas o fuentes de energía externas.

En la categoría A > (1+2+3+4) se encuentra el revestimiento del combustible que no usa ninguna de estas características: siempre se encuentra cerrado y mantiene el combustible y los productos de la fisión al interior y no es abierto hasta que llega a la planta de reprocesamiento.

En la categoría B > (2+3+4) se encuentra la tubería emergente, que conecta la tubería caliente con el presurizador y ayuda a controlar la presión en el ciclo primario de un reactor de agua a presión y que usa un fluido de trabajo móvil cuando realiza su misión.

En la categoría C > (3+4) se encuentra el acumulador, que no necesita de una señal de entrada ‘inteligente’ o de una fuente de energía externa. Una vez que la presión en el circuito de presión primaria cae bajo un nivel de diseño del resorte de las válvulas del acumulador, las válvulas se abren y se inyecta agua en el circuito primario por medio de nitrógeno comprimido.

En la categoría D > (sólo la característica 4) es el SCRAM que utiliza fluido de trabajo móvil, partes mecánicas móviles y entradas de señal ‘inteligentes’ pero no fuentes de energía o fuerza externas: las barras de control caen por efecto de la gravedad una vez que ellas son liberadas de su abrazadera magnética. Pero la ingeniería de seguridad nuclear es nunca tan simple: una vez liberada la varilla puede no cumplir con su misión, puede quedar atascada debido a un terremoto o a que las estructuras del núcleo estén deformadas. Esto muestra que lo que se pensaba como un sistema pasivamente seguro y que ha sido apropiadamente accionado, puede no cumplir con su misión. Los ingenieros nucleares han tomado esto en cuenta: normalmente sólo una parte de las varillas son necesarias para apagar al reactor. Muestras de sistemas de seguridad con componentes de seguridad pasiva pueden ser encontrados en casi todas las centrales nucleares: la contención, los acumuladores en los reactores de agua a presión o los sistemas de supresión de presión en los reactores de agua en ebullición.

En la mayor parte de los textos sobre componentes pasivamente seguros en los reactores de la siguiente generación, el tema clave es que no se necesitan bombas para cumplir con la misión de un sistema de seguridad y que todos los componentes activos (generalmente instrumentos, controles y válvulas) de los sistemas funcionan con la energía eléctrica de baterías.

La IAEA usa explícitamente la siguiente advertencia:…

La pasividad no es sinónimo de confiabilidad o disponibilidad, incluso menos con la suficiencia asegurada de la característica de seguridad, aunque varios factores, potencialmente adversos para el desempeño, pueden ser más fácilmente contrarrestados a través de un diseño pasivo. Por otra parte, diseños activos, que emplean variables de control, permiten un cumplimiento más preciso de las funciones de seguridad; esto puede ser particularmente deseable bajo condiciones de administración del accidente.