Argentina Nuclear, 2016 – XXIX: Viejas decisiones nuestras

Sigue la saga. Después del análisis de la experiencia brasileña y, más breve, de la mexicana, volvemos atrás, cuando Argentina eligió un camino propio para el desarrollo de la energía nuclear, con pocos antecedentes en el mundo. Y el gobernante era Onganía. Muestra que los argentinos podemos hacer cosas, aún con un presidente bruto.

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La planta de agua pesada de ENSI, en la estepa de Arroyito, afueras de Neuquén, con capacidad de fabricación de 200 toneladas/año, que los vecinos llaman “El barco” por motivos obvios. Nos hace el primer productor mundial de agua pesada.

Vuelta a la Argentina y a 1967: norteamericanos demasiado confiados

Cuando aquí en 1967 se empezaron a evaluar ofertas eran épocas de Onganía, y las estadounidenses venían fundamentalmente de GE y Westinghouse. Ambas megaempresas estaban muy confiadas en sus centrales de uranio enriquecido.

Miremos primero lo que rechazamos “de movida”:

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La GE-Mk1 era una BWR, central de agua hirviente particularmente afrentosa, por un diseño inseguro del que ya hablé de sobra. Aunque no parezca, no quiero aburrir.

Pero aquí en Argentina, con su durísima política de radioprotección, la “boiling” (la “b” de las BWR) era mala palabra. ¿Turbinas accionadas directamente por vapor proveniente del núcleo, y por ende contaminadas con nitrógeno-16? ¡Fuera!

El nitrógeno 16 se forma por la absorción de neutrones en el núcleo de la central del nitrógeno 14 atmosférico, no radioactivo, que forma el 80% de la masa atmosférica y por ende también está normalmente disuelto en el agua. El nitrógeno 16 no es un contaminante persistente: su vida media anda por los 7 minutos. Eso sí, emite radiación gamma, muy penetrante.

Además, la GE-Mk1 tenía un recipiente de presión demasiado delgado, hecho para resistir 60 atmósferas, y un edificio de contención demasiado estrecho para la potencia térmica del núcleo. Si los sistemas pasivos de seguridad eran malos, los activos no eran mejores: para garantizar el enfriamiento del núcleo en caso de apagón eléctrico, una única centralita diésel. Y si ésta se rompía, un banco de baterías con 12 horas de “jugo”. Y todo en el nivel más bajo e inundable de la central.

Ese combo de berretadas y locuras de diseño probó ser muy destructivo 44 años más tarde en un país que compró a ojos cerrados el GE-Mk1. Ese país era Japón, y la decisión probó ser mala exactamente en 4 de las 6 centrales del complejo nuclear de Fukushima, a las 15:41, cuando entró el tsunami en las centrales en apagón eléctrico, e inundó los generadores.  Las unidades 5 y 6 por suerte estaban en parada de mantenimiento, vacías de combustibles.

Pero en 1967 y a sola vista de la presentación, la respuesta de los expertos de radioprotección de la CNEA, cuya “alma mater” era el Dr. Dan Beninson, fue: “Back off!!”

¿Qué sigue?

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La Westinghouse tenía mejores chances: ofrecían un PWR más que decente, aunque los brasileños discreparían con esto. Este diseño básico fue licenciado o copiado por decenas de otras empresas, y sigue siendo la central nuclear de gran módulo más común en el planeta. Esa una adaptación a uso civil de los motores de los primeros submarinos nucleares, pero como ícono industrial civil, ya atravesó tres generaciones con sucesivas mejoras: las que se venden hoy son llamadas “generación III +”. El PWR es como el Volkswagen escarabajo o el Boeing 747: 60 años de mejoras no han cambiado totalmente el diseño base, porque era bueno.

Arriba, un esquema hiper-simplificado de un PWR suministrado por la World Nuclear Association: el recipiente de presión, una enorme pieza de aleación de acero forjado resistente a neutrones, alberga el núcleo, formado por centenares de elementos combustibles, vainas de circaloy llenas de pastillas cerámicas de uranio enriquecido entre el 3,5 y el 6%.

El uranio entra en fisión nuclear, regulada por las barras de control, que al calarse dentro del núcleo, absorben excesos de neutrones y reactividad, y al retirarse, “lo polentean”. El calor del núcleo es disipado por una feroz corriente de agua liviana presurizada que viene desde la bomba. Entra al núcleo desde abajo, con un caudal de decenas de miles de toneladas/hora. Al salir del núcleo, la temperatura del agua puede estar cerca de los 350º C, pero no hierve porque la totalidad del circuito primario, de componentes muy robustos, está presurizado a casi 150 atmósferas. Sí, el recipiente de presión es mucho más fuerte que el de una BWR, que resiste 60 atmósferas.

Aunque Ud. no lo crea, una atmósfera es bastante presión: 1,017 kg. por cm2. Ud. no le da bola porque vive a esa presión y se ejerce sobre Ud. desde todas las direcciones. Pero descienda 10 metros en el agua, y ya son dos atmósferas, y sus oídos duelen. Un submarino a 600 metros trata de no ser aplastado por más de 60 atmósferas que comprimen su casco. Un batiscafo a 1500 metros se banca 150 atmósferas que quieren “implotarlo”. Bien, eso es lo que soporta un recipiente de presión, pero en sentido inverso, porque el agua quiere reventarlo y salir. Para más inri, todos los caños del sistema primario tienen que durar 30 o 60 años a esa presión de pesadilla.

En el generador de vapor, el agua del primario cede su calor al agua del circuito secundario, que pasa instantáneamente a estado gaseoso. El vapor seco y de alta energía del secundario mueve la turbina. Salvo eventuales pinchaduras de los tubos del recipiente de vapor, el agua del primario jamás se mezcla con la del secundario, de modo que la turbina es radiológicamente “fría”. Y esa es otra gran diferencia con una BWR. Estas centrales son tienen generadores de vapor.

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No son submarinos enanos. Son los nuevos generadores de vapor de Embalse fabricados en IMPSA, que remplazan a los canadienses originales y le darán 30 años más de vida útil. Una central tipo BWR no necesita de estas piezas… pero tiene otras contras (ver Fukushima).

En las PWR grandes, el primario puede tener hasta 6 “loops” cuyos caños salen del recipiente de vapor como los brazos de una estrella de mar, y cada “loop” tiene su generador de vapor, la pieza más titánica y cara del sistema después del recipiente de presión.

Hoy derivan del diseño PWR de Westinghouse 277 de las 438 NPPs operativas en el mundo. Algunas cumplieron su primera vida útil, cambiaron de generadores de vapor e instrumentación, y se re-licenciaron para 20 o 30 años más. Otras se decomisionaron. Las que ahora entran en línea, “muy pisteadas” en seguridad pasiva y activa, directamente se diseñaron para una primera vida útil ya no de 30 sino de 60 años. Y ya se habla de centrales diseñadas para durar 100 años.

La cuestión es que las ofertas americanas, tanto la mala como las buenas, no nos gustaron. ¿Por qué?

El no tan loco berretín del uranio natural

Las dos grandes diferencias entre estas PWR y Atucha I, Atucha II, Embalse y Atucha III es que nuestras centrales usan uranio natural, lo que impone que el líquido que las refrigera y “modera” sea agua pesada, D20, dos átomos de deuterio y uno de oxígeno. Con agua liviana sencillamente no llegarían a “ponerse críticas”, es decir iniciar una reacción nuclear sostenida. De ahí que a las Atuchas y a Embalse se las catalogue como PHWR, con la “H” por “heavy”.

Por tener dos deuterios en lugar de dos hidrógenos, 1 litro de agua pesada excede el kilogramo reglamentario para el agua común en 107 gramos. Pero aunque revisando la boleta con que lo acaba de matar AySA Ud. no lo crea, el agua pesada es mucho más “heavy” que la de su casa por el costo: U$ 600 dólares el litro en las plantas de producción más eficientes. Como la nuestra.

Porque créase o no, somos el mayor productor de agua pesada del mundo: la planta de Arroyito, Neuquén, operada por la provincial ENSI, puede producir 200 toneladas/año. La carga completa de moderador y refrigerante de una central mediana como Embalse (457 toneladas de D20) toma más de 2 años y 3 meses de trabajo.

El uranio natural es un combustible con apenas un 0,711% de isótopo 235, y un 99,289% del isótopo 238. El único físil es el primero, lo que implica decir que lo que “queman” las centrales argentinas es bastante pobre: además de agua pesada para darle bríos a la fisión, se requiere de núcleos de central de tamaño enorme para generar una masa crítica.

Y los núcleos descomunales, en el caso de la rara tecnología que nos endilgaron los alemanes, deben encerrarse en recipientes de presión inmensos: el de la pequeña Atucha I, originalmente de 320 MW, tiene las mismas dimensiones que el de una PWR francesa de uranio enriquecido de 1450 MW, como Flamanville-3, y pesa 470 toneladas, 20 más que el de esa central francesa que por diseño, es 4 veces y media más poderosa que esa miniatura que le compramos en 1967 a Alemania.

Para más datos, en el fondo del recipiente de Atucha I cabría sin problemas un Torino 380 W, por dar un ejemplo “de época”, con medio metro de despeje entre los paragolpes y las paredes de acero. Por supuesto, está prohibido estacionar allí. Ni siquiera Torinos.

A las contras del agua pesada y el costo de un recipiente de presión titánico en una central considerada mediana-chica en 1967 (hoy figuraría como SNPP), hay que añadir otro pasivo: una eficiencia de quemado de 7500 MW/día/tonelada de combustible. Las de una central de uranio enriquecido de aquella época duplicaban o triplicaban esa cifra. Las de hoy, son 7 u 8 veces más eficientes.

Y sin embargo, en 1967 elegimos todas asumir todas esas contras, un recipiente desmesurado, baja eficiencia de quemado, porque las opciones eran peores. No dentro de un marco tecnológico… pero sí económico y diplomático. El objetivo común de los dos bandos que entonces dividían a la CNEA, tanto los sabatianos como los cosentinianos, era independizarse como fuera de la tecnología yanqui. ¡Y eso en épocas de Onganía!

No se pierda la apasionante historia.

10 respuestas a Argentina Nuclear, 2016 – XXIX: Viejas decisiones nuestras

  1. Graaaacias, Abel!!! Que suerte que seguís con esto! En esta horrible época es una bocanada de aire fresco. Me encantó que se puede aún con un presidente BURRO!!!

  2. David (idu) dice:

    Andaaaaa Agatha Christie!!!

    Esto es mucho más apasionante!!!

  3. Abel, excelente la saga. Te felicito. Hay algún lugar en que las pueda leer en orden? alguna pestaña? Saludos

  4. Y, señor, ¿cuesta tanto reconocer, a menos de ser víctima de un sectarismo antimilitar y anticatólico indefendible, que si todo esto pudo realizarse “en épocas de Onganía”, que, no debe olvidarse NI POR UN MOMENTO, tenía en sus manos la integridad de dos poderes, EJECUTIVO Y LEGISLATIVO, fue porque el Gral. Onganía era un modelo de patriotismo, que rechazó todas las sugestiones interesadas del Imperio y siguió el consejo de los que compartían dicho patriotismo, al decidir sobre Atucha I…? Pero lo políticamente correcto es “olvidar” que a su decisión debemos Atucha y El Chocón-Cerros Colorados. El “bruto” ONGANÍA…¡los imbéciles de la “izquierda..! No fué ciertamente, un gran hombre. Pero fue algo que a veces vale mucho más: TODO UN HOMBRE y que, como tal, nunca pudo sentir otra cosa que desprecio por la política y los políticos de partido..

    • David (idu) dice:

      Es verdad. Eso hizo Onganía, además de inaugurar la moda de matar estudiantes, comenzando por Santiago Pampillón.

      Puerta fáctica de entrada a lo que sería luego la hiper-cruenta represión de las mismas FFAA años más tarde.

      Igualmente te doy la diestra (en todo sentido, ja). Al fin y al cabo, Hitler hizo el Volkswagen con las mejores intenciones. Y tampoco fue bruto: pintaba cuadros.

      “Reductio ad Hitlerum”. Fin del debate.

  5. […] Igual, pienso seguir publicándola. Especialmente hoy, en el Día de la Soberanía. Por la memoria de otras batallas, menos románticas que cañones y cadenas en un río, pero igualmente decisivas. La primera parte de la crónica de esta batalla apareció en el blog aquí. […]

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