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Seguridad Nuclear enreactores BWR-6
Miguel Sánchez López
Seminario de Reactores AvanzadosETSI Industriales, abril 2016
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Índice
1) Introducción al reactor de agua en ebullición BWR-6
2) Sistemas de seguridad en un reactor BWR-6
3) Accidentes base de diseño: LOCA-DBA
4) SBO de larga duración
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1) Introducción al reactor de agua en ebullición BWR-6
2) Sistemas de seguridad en un reactor BWR-6
3) Accidentes base de diseño: LOCA-DBA
4) SBO de larga duración
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TecnologíaGeneralElectric(GE)
Evolucióndel BWR
Evolución de los reactores BWR
Tipo Época deconstrucción
Ejemplos decentral
Características
BWR-1 1955 Dresden 1Big Rock PointHumboldt Bay
Dodewaard
Primera produccióncomercial
Contención seca
BWR-2 1963 Oyster Creek Gran ciclo directoSeparación interna de vapor
Bombas externas derecirculación
BWR-3 1965 Dresden 2Fukushima Dai-
Ichi-1
Primera aplicación debombas de chorro
Mejora ECCS
BWR-4 1966 Browns FerryFukushima Dai-
Ichi 2,3,4,5
Aumenta densidad depotencia
BWR-5 1969 ZimmerLa Salle 1,2
Mejora ECCSVálvula de control de caudal
BWR-6 1972 – 80´s CofrentesGrand GulfLeibstadt
EC´s 8x8Mejora bombas de chorro yseparadores de humedad
Aumento de potenciaReducida tensión térmica
Mejora ECCS
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BWR. Ciclo directo.
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Contención Mark III
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Contención Mark III
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Contención Mark III
Piscina supresora depresión: en LOCAcondensa vapor,reduciendo Presión en elPozo Seco, y actúa comofiltro de prod. fisión
Piscinas superior:reposición agua a piscinade supresión
Reducción de tamaño dela Contención y dePresión de diseño
Contención Pdiseño
aprox.kg/cm2
Pozo seco/esférica 4,5
Mark I 4,2
Mark II 3,5
Mark III 1-2
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Vasija del reactor
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Características “tipo” de la Vasija
DIMENSIONES
Altura total 21,6 m
Diámetro interior 5,5 m
Espesor pared 15 cm
Espesor fondo 22 cm
PESOS
Total 612 Tm
PARÁMETROS DE DISEÑO
Presión 88 kg/cm2
Temperatura 302 ºC
MATERIALES
Base Acero alcarbono baja
aleación
Revestimiento Aceroinoxidableaustenítico
Espesor revestimiento 0,5 cm
CÓDIGO DE PROYECTO ASME secciónIII Clase I
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Núcleo del reactor.Elementos combustibles
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Elemento combustible
Barra de control
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Sistema de recirculación
Empleo de bombasde chorro
Regulación dePotencia del 40%variando el Q delnúcleo medianteFCV. Se modifica elcontenido de huecos
Permite aumento dela densidad depotencia y deltamaño del núcleopor mayor Q através del núcleo
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Principio de funcionamiento
de una bomba de chorro
Capacidad de inundación del
núcleo en caso de cualquier roturaen el circuito de recirculación
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1) Introducción al reactor de agua en ebullición BWR-6
2) Sistemas de seguridad en un reactor BWR-6
3) Accidentes base de diseño: LOCA-DBA
4) SBO de larga duración
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Parada delreactor
•RPS (sistema deprotección del reactor)
•SLBC (inyección deagua borada)
Refrigeraciónde Emergencia
•HPCS: aspersión delnúcleo a alta presión
•LPCS: aspersión delnúcleo a baja presión
•RHR: extracción delcalor residual. Diversosmodos defuncionamiento.
•ADS: despresurizaciónautomática
•RCIC (refrigeración delnúcleo aislado)
•Sistemas soporte(agua de serviciosesenciales, sumiderofinal de Q)
Contención
•Aislamiento
•Supervisión y Controlde atmósfera ypresión de laContención (control deH2 y venteo deContención)
Principales sistemas de seguridad
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1. Parada del reactorRPS (sistema de protección
del reactor)Rápida inserción de barras decontrol- Lógica de actuación redundante yrobusta frente a señales espúreas-Fallo seguro
SLBC (sistema de control delíquido de reserva)
Proporciona la parada en caso deATWS: no inserción de las barras decontrol- Inyección de solución de pentaboratosódico
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2. Refrigeración de emergencia
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HPCS: aspesión del núcleo a alta P
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LPCS: aspesión del núcleo a baja P
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RHR: extracción del calor residual
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RHR: Modo LPCI-inyección a baja presión
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RHR: Modo refrigeración piscina supresión
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RHR: Modo aspersión de la contención
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ADS: despresurización automáticaAlivio de presión de la vasijadescargando el vapor a travésde determinadas válvulas dealivio y seguridad (SRV) haciala piscina de supresión, dondecondensa.
En LOCA pequeño reduce la Phasta que pueden inyectar lossistemas de baja P.
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DISEÑO SISTEMASDE REFRIGERACIÓNDE EMERGENCIA
Basado en elfuncionamiento decomponentes activos(bombas, válvulas)que requieren de A/C
Separación ydiversidad: Divisionesindependientes
Criterio de fallo único
Alimentacioneseléctricas diversas eindependientes (GD´s)
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RCIC: refrigeración del núcleo aisladoOperación independiente de A/C,aire de servicio o sistemasauxiliares de refrigeración.Diseñado para operar con D/C delas baterías. Función importanteen SBO.
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Agua de servicios esenciales y UHS
Circuito de refrigeración cerradopara transportar al sumiderofinal de calor (UHS) las cargastérmicas de componentesnecesarios para la parada seguradel reactor y de los equipos ycambiadores que intervienen enun LOCA (durante 30 días sinaporte de agua).
Permite también inundar vasija,contención, piscinas combust.
Criterio de fallo único(redundancia)
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3. Contención
Válvulas de aislamiento de vapor principal (MSIV´s)
Sistema de supervisión ycontrol de la atmósfera ypresión de la contención(control de P y eliminación del H2
tras LOCA o en Accidente Severo):
- Mezcla atmósfera contención primaria
- Recombinadores de H2
- Ignitores de H2
- Venteo de la Contención
- Recombinadores AutocatalíticosPasivos-PAR (en curso post Fukushima)
Sistema de aislamiento decontención (primaria ysecundaria)
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1) Introducción al reactor de agua en ebullición BWR-6
2) Sistemas de seguridad en un reactor BWR-6
3) Accidentes base de diseño: LOCA-DBA
4) SBO de larga duración
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LOCA. Espectro de roturas
El espectro de roturas abarca desde roturas de tubing deinstrumentación hasta roturas de líneas de vapor principal (>2000cm2) o de líneas de aspiración de las bombas de recirculación(>2000 cm2). Tipos de rotura:
Rotura pequeña: la generación de potencia en el núcleo excedela pérdida de energía por la rotura y la vasija no se despresuriza
Rotura intermedia o de transición: la generación de potenciadel núcleo iguala aproximadamente a la pérdida de energía por larotura, manteniéndose la presión en la vasija en una condición deequilibrio
Rotura grande: la vasija tiende a despresurizarse -->
LOCA-DBA: Rotura en guillotina de la rama de succión del lazo derecirculación.
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t (seg) LOCA-DBA. Secuencia del suceso
0 Rotura (LOCA-DBA). Se interrumpe además laenergía auxiliar normal
0 Alta P en pozo seco y bajo nivel de agua delreactor (nivel 3). Se inicia arranque de los GD´s,scram, puesta en marcha del HPCS, LPCS y LPCIpor alta P en pozo seco
~3 Se alcanza nivel 2. Cierre de las MSIV´s. Disparobombas recirculación. HPCS recibe 2ª señal deiniciación.
~7 Se alcanza nivel 1. 2ª iniciación de LPCS y LPCI.
<10 Todos los GD´s dispuestos a tomar carga, seactiva motor de la bomba del HPCS, empieza aabrir válvula de inyección del HPCS, empiezaactivación de motores de bombas LPCI y LPCS
≤27 Válvula inyección HPCS ha abierto y la bombainyecta a caudal nominal, completando lainiciación del HPCS
≤40 Bombas de LPCI y LPCS a caudal nominal, abrensus válvulas de inyección, completando lainiciación de ambos sistemas
>10 min Núcleo reinundado efectivamente suponiendo elfallo único más desfavorable. Calentamientoterminado.El operador cambia el modo de operación del RHRpara refrigeración del recinto de contención.
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1) Introducción al reactor de agua en ebullición BWR-6
2) Sistemas de seguridad en un reactor BWR-6
3) Accidentes base de diseño: LOCA-DBA
4) SBO de larga duración
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SBO de larga duraciónRe-evaluado para Test de Resistencia post-Fukushima (C.N. Cofrentes):
SBO: pérdida de todas las alimentaciones exteriores y de Diesel div.I y II. Sedispone del Diesel div.III que alimenta al HPCS para inyección a vasija
Considerando pérdida del Diesel div.III, se dispone de baterías D/C
En caso de pérdida total de energía eléctrica exterior e interior (incluidas baterías):
• Inyección mediante RCIC operado en manual (sin D/C)
• Inyección y/o rociado PCI a través de bomba Diesel. Subsistema sísmico.
• Disponibilidad de grupos electrógenos y de bombeo portátiles con sus conexiones
• Venteo dedicado de la contención
Baterías alimentan Autonomía baterías Inyección agua
Control
Instrumentación
Alumbrado emergencia
Base de diseño: 4 horas
Sin embargo autonomíasignificativamente superior, alestar prevista la desconexión decargas secundarias segúnprocedimiento de SBO
RCIC (sólo requiere D/C paracontrol)
Sistema contraincendios (PCI): norequiere D/C. Mediante su bombaDiesel puede inyectar agua a:-Vasija-Piscina de Supresión-Piscinas de Combustible
Grupos de bombeo portátiles conconexiones previstas para inyectar
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Gracias por su atención