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CONCEPTOS CONCEPTOS de de

SEGURIDAD SEGURIDAD NUCLEARNUCLEAR

Prof. Dr. Marcelo O. Giménez

Div. Seguridad Nuclear - CNEAInstituto Balseiro – Universidad Nacional de CuyoBariloche - Argentina

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Tecnología Nuclear

Beneficios: generación eléctrica, producción de radioisótopos y fuentes de irradiación para uso industrial, tratamiento y conservación de alimentos, en medicina, control de plagas, etc.

Se reconoce un riesgo inherente

Se requiere un producto competitivo:•maximizar el beneficio / minimizar el costo•aumentar el grado de seguridad / disminuir el riesgo

La generación nucleoeléctrica está moldeada por un contexto tecnológico, histórico, social y económico.

En particular el área de Seguridad Nuclear han respondido a dicho entorno, brindando herramientas para soporte al diseño, la construcción, evaluación y operación en forma segura de las centrales nucleares.

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SEGURIDAD NUCLEAR

El objetivo fundamental de la Seguridad Nuclear, en conjunto con Protección Radiológica, es proteger a las personas y el medio ambiente contra los efectos

nocivos de las radiaciones ionizantes

Seguridad Nuclear o Seg. Tecnológica: restringir el riesgo potencial

• prevención de eventos anormales

• mitigación de consecuencias radiológicas ante hipotéticos accidentes, aunque su probabilidad de ocurrencia sea muy baja.

Protección Radiológica: restringir dosis en operación normal, optimización

El alto grado de seguridad alcanzado en aplicaciones pacíficas de la energía nuclear se ha logrado mediante la aplicación de los denominados Principios Fundamentales de Seguridad Nuclear

El área de Seguridad Nuclear evalúa el riesgo/grado de seguridad mediante la aplicación de técnicas tanto determinísticas y probabilísticas, que sirven a su vez como soporte al diseño, operación y licenciamiento de las instalaciones nucleares

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Introducción al concepto de

grado de seguridad

o su complemento, riesgo potencial

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ACTIVIDAD HUMANAGeneración eléctrica, Industria automotriz,

Industria Alimenticia, Ind. Químicos,Deporte, Hobby, etc.

PERJUICIO BENEFICIO

Impacto Ambiental Calidad de vida

Riesgo, Daño Contaminación, Elevado Costo

Electricidad, asistencia médica, agua potable, materia elaborada, confort

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¿ Qué es el Riesgo?

En forma intuitiva :es un daño incierto

¿Cuándo puede

ocurrir?¿Dónde puede

ocurrir?

Riesgo = Probabilidad ( de accidente y una consecuencia)

¿De qué magnitud?

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Percepción del Riesgo

RIESGO Objetivo

Opinión, Actitud,Comportamiento

Contexto Social,Prensa, ideología

Emociones, Conocimiento

Imagen

Subjetiva

del RIESGO

Familiaridad

Controlable

Potencial catastrófico Entendimiento/Incertezas

Confianza en la institución responsable

Voluntario/Involuntario

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Caracterización objetiva del Riesgo

Riesgo = Prob (Acc. y Cons.) = P(Acc) . P(Cons./Acc)

Condición:

● Normal

● Accidental

Perjuicio:

● Actual

● Futuro

Identificación

Evaluación objetiva por métodos

científicos: determinísticos y

probabilísticos

optimización

Comparación entre alternativas, toma de

decisiones

legislación-limitación

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Riesgo (según el detrimento)

- Radiológico (es el dominante y de interés en legislar en la industria nuclear)- Químico- Físico- Biológico

Riesgo Rad = Prob (Exposición accidental y Efecto severo en la salud)

= P(Exp) . P(efecto severo/Exp) = P(Exp) . función(dosis)

Riesgo = Prob (Accidente y Consecuencia)

Criterio Argentino de aceptación de instalaciones nucleares se basa en limitar el riesgo radiológico en público y trabajadores

ICRP

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Regulación Argentina: Valor numérico límite para el riesgo radiológico anual menor que el límite anual de dosis para una práctica normal de 1mSV (dosis natural promedio mundial 2,4mSV):

Riesgo = P(Exp) . P(efecto severo/Exp) = P(Exp) . función(dosis)

Riesgo radiológico máximo anual para el individuo más expuesto del público = 10-6

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PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE

SEGURIDAD

Principios establecidos por el Organismo Internacional de Energía Atómica Normas de seguridad del OIEA No. SF-1, con el fin de alcanzar el objetivo de seguridad

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1) Responsabilidad primordial de la seguridad: debe recaer en la persona u organización a cargo de las instalaciones y actividades que generan riesgos asociados a las radiaciones.

2) Función de Gobierno: debe establecerse y mantenerse un marco de seguridad jurídico y gubernamental eficaz, que incluya un órgano regulador independiente que verifique el cumplimento de la seguridad (licenciamiento, inspecciones, etc)

3) Liderazgo y gestión en pro de la seguridad: establecimiento de la cultura de la seguridad que rija las acciones e interacciones de todos los individuos y entidades que desarrollan actividades relacionadas con la energía nuclear

4) Justificación de las instalaciones y actividades

5) Optimización de la protección, de manera tal de proporcionar el nivel de seguridad más alto posible de alcanzar

6) Limitación de los riesgos para las personas

7) Protección de las generaciones presentes y futuras

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE SEGURIDAD

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8) Prevención de accidentes: concepto de Defensa en Profundidad, cuyo objetivo es preservar las Funciones Básicas de Seguridad:

Control de Potencia Refrigeración del combustible Confinamiento de sustancias radiactivas

Para ello se establecen una serie de medidas consecutivas encuadradas en la prevención y eventual mitigación de accidentes, mediante múltiples barreras físicas y niveles de protección:

Barreras Físicas:• Matriz del combustible• Vaina• Límite del circuito primario• Estructura de la contención

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE SEGURIDAD

Niveles• Márgenes de seguridad• Sistemas de control• Sistemas de seguridad• Gestión para conservar la integridad de la contención

9) Preparación y respuesta en casos de emergencia: deben adoptarse disposiciones de preparación y respuesta para casos de incidentes nucleares o radiológicos

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Metodologías para cuantificar el grado de seguridad:

-Determinística (la cadena se rompe por el eslabón más débil): plantea condiciones de certeza

-Probabilística (la cadena no siempre se rompe por el eslabón más débil): plantea el universo de resultados posibles

Seguridad Nuclear:

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Metodología Determinista: principales conceptos

• Defensa en Profundidad• Los sistemas deben cumplir su función a pesar de la denominada falla única o peor falla• Falla a favor de la Seguridad• Redundancia• Diversidad• Límites y Condiciones Operacionales: verificación mediante simulación de la respuesta neutrónica y termohidráulica del reactor• Accidentes base de diseño• Garantía de Calidad• Diseño inherentemente seguro• Etc.

Seguridad Nuclear:

Esta metodología establece entonces que si se cumplen estos criterios el reactor es seguro

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Metodología Probabilística: Análisis Probabilístico de Seguridad

• Es una técnica analítica que integra diversos aspectos del diseño y

la operación de una instalación relevante, y cuyo objetivo final es

evaluar el grado de seguridad (en términos probabilísticos) del

público y operadores, para determinar la aceptabilidad de una

instalación.

• Se basa en la evaluación de la probabilidad de fallas primarias, en de

la confiabilidad de los sistemas para mitigarlas, y en las consecuencias

de las mismas.

Seguridad Nuclear:

Esta metodología permite, mediante la comparación con límites, establecer si el reactor es seguro

En realidad se usan ambas metodologías en forma complementaria, en donde el peso de cada una depende de la regulación del país

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Seguridad Nuclear: Argentina: Principales entidades involucradas

Autoridad Regulatoria Nuclear (ARN): funciones de regulación, licenciamiento, inspección, control, evaluación y aplicación de sanciones en caso de in cumplimiento. En funciones desde 1994, con experiencia regulatoria anterior trasferida –CALIN-” (primer norma editada en 1957)

Nucleoeléctrica de Argentina S.A. (NA-SA: operadora de las centrales de potencia (Atucha I y Embalse) y responsable de la construcción de Atucha II

Comisión Nacional de Energía Atómica: organismo asesor del gobierno, de asistencia a la operación, tareas de investigación y desarrollo, operador de reactores experimentales, formación de recursos humanos (Institutos Balseiro, Sabato y Dan Béninson), etc

INVAP: diseñador y constructor de reactores experimentales

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ATUCHA II: Central Nuclear de uranio natural y agua pesada, tipo vasija, 745 MWe, Diseño Siemens/KWU, entrada en servicio prevista para fines del 2011

Seguridad Nuclear: Evaluaciones actuales en Argentina – Procesos de Licenciamiento de Reactores

ATUCHA II: elaboración del Informe Final de Seguridad a presentar a la Autoridad Reguladora Nuclear para obtener la licencia de Puesta en Marcha y Operación:

• Desarrollo del modelo computacional de la planta para estudios determinísticos de análisis de seguridad y simulador para operadores (CNEA, Nucleoeléctrica de Argentina, Univ. de Pisa, GRS –Alemania-))

• Simulaciones de dinámica de planta, incidentes y eventuales accidentes (NucArg, CNEA, Univ. de Pisa, GRS)

• Desarrollo del Análisis Probabilístico de Seguridad: Niveles I, II y III (Nuc Arg, CNEA y GRS)

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Seguridad Nuclear: Evaluaciones actuales en Argentina – Procesos de Licenciamiento de Reactores

CAREM-25 (diseño argentino: CNEA-INVAP): Planta de demostración del concepto de reactor integrado avanzado para generación eléctrica: 100 MWth, uranio enriquecido, refrigeración por convección natural; con sistemas pasivos de seguridad.

Módulos comerciales de 27 MWe, 150 MWe o 300 MWe

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Seguridad Nuclear: Evaluaciones actuales en Argentina – Procesos de Licenciamiento de Reactores

CAREM-25: presentación del Informe Preliminar de Seguridad a la Autoridad Regulatoria en diciembre de 2009 para obtener la licencia de Construcción:

• Desarrollo del modelo computacional de la planta para estudios determinísticos de análisis de seguridad y simulador para operadores (CNEA)

• Simulaciones de dinámica de planta, incidentes y eventuales accidentes (CNEA)

• Desarrollo del Análisis Probabilístico de Seguridad: Niveles I, II (parcial) y III (CNEA)

• Verificación criterio regulatorio en base al

Riesgo Radiológico en el Público

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Seguridad Nuclear: Evaluaciones actuales en Argentina – Procesos de Licenciamiento de Reactores

RA-6: Reactor experimental tipo pileta, MTR, diseño argentino. Ubicado en el Centro Atómico Bariloche. Cambio de núcleo del 90% al 20% de uranio enriquecido y aumento de potencia de 0.5 a 3 MW (2008-2009).

RA-6: presentación parcial del Informe Final de Seguridad a la Autoridad Regulatoria en diciembre de 2009 para obtener la licencia de Operación,Licencia de puesta en Marcha a principios del 2009:

• Desarrollo del modelo del núcleo y pileta (CNEA)

• Evaluaciones de la respuesta del reactor ante eventuales accidentes base de diseño y más allá de la base de diseño (CNEA)

• Desarrollo del APS Nivel I, II y III

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Reactores de Fisión para generación de electricidad: más de 13000 años de experiencia con operación segura. Sin fatalidades en ningún miembro del público ni trabajadores, en reactores de potencia diseñados y operados bajo “ bajo conceptos de seguridad consensuados por los Estados Miembro del OIEA y legislaciones asociadas”.

Tecnología probada con innovaciones hacia diseños aún más robustos y competitivos

Se han establecido principios como la cultura de la seguridad y el esquema de defensa en profundidad que han demostrado su eficacia

Desarrollo y aplicación de metodologías objetivas de evaluación del grado de seguridad para la toma de decisión, evaluación, diseño y licenciamiento.

En Argentina se ha alcanzado un grado elevado respecto de la seguridad en reactores en operación (de potencia y experimentales), uso de fuentes radioactivas y un alto grado de desarrollo para evaluaciones de seguridad.

CONCLUSIONES

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Muchas gracias por su amable atención