Una cubierta de núcleo es un cilindro de acero inoxidable que rodea el núcleo de un reactor nuclear cuya función principal es dirigir el flujo de agua de refrigeración. [1] El núcleo del reactor nuclear es donde tienen lugar las reacciones nucleares . Debido a que las reacciones son exotérmicas , se necesita agua fría para evitar que el núcleo del reactor se derrita. La cubierta del núcleo ayuda a dirigir esta agua fría hacia el núcleo del reactor, proporcionando estabilidad a las reacciones nucleares.
Estructura
La cubierta del núcleo está compuesta por múltiples escudos térmicos cilíndricos apilados uno encima del otro. Entre cada escudo térmico hay una placa cilíndrica horizontal de acero inoxidable que ayuda a mantener los escudos térmicos en su lugar. Luego, las placas se sueldan junto con los escudos térmicos para que creen una estructura sólida. Luego, se utilizan pernos de sujeción verticales para reforzar cada placa horizontal con sus escudos térmicos adyacentes, estabilizando la cubierta del núcleo cilíndrico. Los escudos térmicos son necesarios porque la cubierta del núcleo existe cerca del núcleo del reactor nuclear, donde el calor está constantemente presente. Los escudos térmicos evitan que el calor dañe la cubierta del núcleo al absorber o reflejar el calor.
Las paredes de la cubierta del núcleo son relativamente delgadas, con un grosor de entre tres y cinco centímetros. [2] Esto se debe a que la cubierta del núcleo no está construida para soportar grandes cantidades de presión durante largos períodos de tiempo, por lo que las paredes más gruesas serían innecesarias para la función de la cubierta del núcleo.
Función
Dirección del flujo de agua
La función principal de la cubierta del núcleo es dirigir la corriente del flujo de agua dentro de la vasija de presión del reactor. [2] Se bombea agua fría al recipiente de presión del reactor desde una fuente de agua exterior. [3] El agua fría fluye hacia abajo entre la pared de la vasija de presión del reactor y la pared exterior de la cubierta del núcleo donde se encuentra con los conjuntos de combustible . Es aquí donde se calienta el agua fría y el agua calentada fluye hacia arriba por el espacio entre la pared de la vasija de presión del reactor y la pared exterior de la cubierta del núcleo. Esto crea vapor, ya que el agua se calienta, que luego se utiliza para impulsar la turbina de vapor , que alimenta el generador y genera electricidad. Al dirigir el agua fría al recipiente de presión del reactor y permitir que el agua calentada suba y se evapore, la cubierta del núcleo habrá enfriado con éxito las reacciones nucleares.
Nivel del agua
Para que el núcleo del reactor permanezca frío, a veces se necesita agua en mayor cantidad, lo que produce un efecto de inundación en la propia vasija del reactor. [2] La cubierta del núcleo debe poder mantener su resistencia cuando el recipiente se inunda para que el núcleo del reactor no se derrita. La cubierta del núcleo debe estar construida para resistir la presión del agua adicional porque si colapsara, los conjuntos de combustible no podrían enfriarse adecuadamente.
Mantenimiento
En 1990, se descubrió el agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) en las cubiertas del núcleo, lo que dio como resultado una mayor conciencia del mantenimiento de las cubiertas del núcleo. [1] Las inspecciones de rutina de la cubierta del núcleo se volvieron obligatorias en la mayoría de las plantas de energía nuclear en todo el mundo porque si una cubierta del núcleo colapsara, podría ocurrir una fusión nuclear . [4]
Las cubiertas del núcleo se agrietan porque el calor de las reacciones nucleares combinado con el flujo constante de agua eventualmente desgasta las placas de acero. [5] Un método utilizado para solucionar este problema es reforzar las placas de la cubierta del núcleo. [2] Esto se hace usando un perno de anclaje , que se usa para unir placas de acero adicionales a la superficie de la cubierta del núcleo, reforzando así la estructura. Este es el método más común utilizado para reparar grietas en la cubierta del núcleo, ya que es fácil y relativamente seguro. El reemplazo de la cubierta del núcleo también es una opción, pero no se recomienda porque las placas agrietadas deben retirarse manualmente, dejando a los trabajadores susceptibles a la radiación.
En el desastre nuclear de Fukushima Daiichi , se habían descubierto grietas en sus cubiertas centrales. [5] En este evento específico, sin embargo, el agrietamiento de la cubierta del núcleo no fue la causa del desastre nuclear. Varios otros factores, como el terremoto, el tsunami y las fallas de los equipos, causaron los mayores daños a la planta de energía nuclear. Se ha especulado que si una cubierta del núcleo colapsara debido a un agrietamiento, podría resultar en una catastrófica fusión nuclear. [4]
Referencias
- ^ a b "Trabajo de reemplazo de la cubierta del núcleo" . Archivado desde el original el 15 de agosto de 2014 . Consultado el 21 de julio de 2011 .
- ^ a b c d "La cubierta del núcleo no forma una función de barrera" .
- ^ "Cómo funciona la energía nuclear" .
- ^ a b "Mecanismo de Core Shroud y su función" . Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2013 . Consultado el 13 de noviembre de 2013 .
- ^ a b "Estudio sobre el comportamiento de crecimiento de SCC de la cubierta central de BWR" (PDF) .