Nucleoeléctrica entra al mercado mundial de servicios a centrales nucleares

         Un grupo de 19 expertos en inspecciones de precisión de NA-SA acaba de prestar servicios en la central nuclear brasileña Angra II.

Para poner esto en contexto, la Argentina, con sólo tres centrales operativas, tiene una experiencia desproporcionada en inspección, reparación, aumento de potencia térmica y eléctrica, extensión de vida útil e incluso rediseño de termohidráulica y sustitución del combustible original (uranio natural) por otro de mayor quemado (uranio muy levemente enriquecido).

En centrales nucleoeléctricas, la Argentina nunca fue un comprador-operador pasivo de tecnología ajena, sino uno de intervenir desde el diseño hasta el montaje e incluso al re-diseño. Eso tiene una causa: desde 1950, los objetivos fundacionales del Programa Nuclear fueron la autonomía y la exportación de tecnología y de servicios, en ese orden.

Ése es el contexto de la noticia brasileña: ahora todo ese camino de aprendizaje empieza a pagar, y además en el programa nuclear de un país amigo, al que le hemos comprador uranio enriquecido, y que nos ha comprado la ingeniería básica de su futuro reactor RBM.

El equipo de la Gerencia de Servicios para Centrales (GSPC) de NA-SA viajó en el mes de junio último a realizar inspecciones clave para operación normal y segura de Angra II, una de las dos plantas operativas de nuestro vecino y socio.

La tarea se llevó a cabo con los recaudos inevitables por la pandemia de Covid-19, pero ya de suyo es compleja y obligó al uso de robots y herramientas telecomandadas diseñadas ad-hoc.

Angra II forma parte de un complejo de 3 centrales costeras ubicadas en un paisaje costero paradisíaco de selva y playas, a dos horas de automóvil de Río de Janeiro. Es una central Siemens de uranio enriquecido, y colinda con Angra I, una Westinghouse estadounidense, y con Angra III, otra Siemens cuya terminación se atrasó décadas, como le sucedió a Argentina con Atucha II.

Pese a las diferencias del tipo de combustible (uranio enriquecido en Brasil, natural en Argentina), nuestro país conoce bien la tecnología nuclear alemana. En 1988 y 1989, cuando Atucha I (nuestra primer Siemens) se detuvo por la ruptura de un elemento combustible y un canal de refrigeración, la reparación estuvo íntegramente a cargo de la CNEA, con herramientas telecomandadas diseñadas en el momento por INVAP.

Se hizo sin tener que abrir el recipiente de presión, costó U$ 17 millones, en lugar de los U$ 200 millones que pedía el proveedor, y fue aprobada y elogiada por el Organismo Internacional de Energía Atómica. Atucha I volvió a entrar en servicio en 1990 sin volver a dar problemas desde entonces, y ahora NA-SA y la Autoridad Regulatoria Nuclear (ARN) estudian su extensión de vida útil. Pese a ser un prototipo, es del tipo de máquinas destinadas, por su robustez de diseño, a una duración que antes se creía exclusiva de las centrales hidroeléctricas.

“Es la segunda vez que asistimos con el equipo completo a la inspección de los generadores de vapor en el sitio Angra, y la primera vez que damos servicio en la unidad Angra II. En las comisiones de servicio que habíamos hecho en otros países trabajamos con herramientas provistas por la empresa que nos contrataba”, explicó Laura Cazal, responsable del equipo que viajó a Brasil.

Cazal dirigió el equipo de inspección “por corrientes inducidas”, una causa frecuente de corrosión en cañerías en todo tipo de industrias. Ese fenómeno, en el caso de los generadores de vapor de una central nuclear tipo PWR (Pressured Water Reactor) está exacerbado por las presiones y temperaturas muy altas del agua.

Los generadores de vapor transmiten el calor generado por el núcleo de la central al circuito secundario, y alimentan de vapor seco y de alta temperatura el turbogrupo eléctrico de la central. Por un lado, son parte de la base de su funcionamiento, pero además, como sumideros de calor del circuito primario de refrigeración, garantizan el enfriamiento del núcleo en cualquier condición operativa, incluso con la central en parada.

Los generadores de vapor, además de constituir sistemas de disponibilidad, lo son de seguridad. Por ello, están hechos de aleaciones especiales de níquel. Su diseño, construcción y mantenimiento son complejos, un insumo crítico de centrales nucleares que la Argentina sabe fabricar. Si los brasileños contratan a NA-SA para esta inspección, no es sólo porque la firma sabe de centrales alemanas, sino porque entre 2014 y 2018 puso 4 generadores de vapor nuevos en Embalse, cuando su retubamiento. Hechos en Argentina, además, con tubos de CONUAR, especializada en aleaciones nucleares, y armaduras y carcazas de la metalúrgica mendocina IMPSA.

Como destaca Laura Cazal, en la tarea de inspección en Angra II, NA-SA compitió contra empresas del rubro que son verdaderos monstruos y que intervinieron en decenas (o centenares) de centrales nucleares.

Los generadores de vapor están formados por haces de decenas de tubos muy delgados, destinados a traspasar el calor de las aguas del circuito primario, en contacto con el núcleo de la central, a las del secundario, en contacto con la turbina.

El agua «per se», aún en su mayor estado de pureza técnica posible, siempre tiene solutos, porque su capacidad de disolución es enorme, debido a su carácter de molécula dipolar. Como me recordó alguna vez el Dr. Alberto Maroto, químico de reactores nucleares de la CNEA, si uno llena un vaso de vidrio con agua desmineralizada en su casa, es inevitable que ésta tenga algunas moléculas de vidrio del vaso en disolución. Eso no afecta estructuralmente el vaso aunque se lo use continuamente durante décadas, ni causa problemas a quien tome agua del mismo. Pero es un ejemplo que muestra lo poderosamente solvente (y erosiva) que es el agua, incluso en condiciones de presión y temperatura normales.

En las centrales nucleares tipo PWR (Pressured Water Reactor) como las Angras brasileñas, o PHWR (Pressured Heavy Water Reactor) como nuestras Atuchas y Embalse, la presión del agua en el circuito primario suele ser andar por las 115 atmósferas, y su temperatura puede ser mayor de 320 grados Celsius. Por mucho que se la depure de modo constante con filtros de resina, que interceptan átomos metálicos, el agua del circuito primario tiene pequeñas cantidades residuales de los mismos, arrancados del «piping» de la central por la acción erosiva del calor, la temperatura y la alta velocidad de la corriente.

La diferencia entre los generadores de vapor de cualquier caldera térmica y los de una central nuclear es que esos átomos metálicos en suspensión en la corriente están activados radiológicamente por su pasaje a través del núcleo de la central. Por eso, el agua del primario es débilmente radioactiva.

Pero el sistema de agua y vapor que circula por el circuito secundario debe ser radiológicamente neutra, ya que pasa por el turbogrupo generador de electricidad, y no existen turbinas de sellamiento perfecto: todas pierden algo de vapor. Nadie quiere metales activados en la turbina.

Para ello, la integridad estructural de los tubos de los generadores de vapor debe ser casi perfecta a lo largo de toda la vida de la central. Al ser muchos, de poco calibre y de paredes muy delgadas, para facilitar la transferencia de calor, son objeto de desgaste. Los miles de tubos de los generadores de vapor son de lo primero que se inspecciona en las paradas de central de mediana duración. Esas enormes piezas de transferencia de calor diferencian las centrales PWR y PHWR de Brasil y de Argentina de las BWR, o “directas”, o “de agua hirviente”, como las de Fukushima, en Japón, que tienen circuito único. En las BWR, cuando la central está operando, la sala de turbinas está vacía.

Las elegidas por Brasil y Argentina son térmicamente menos eficientes pero más seguras, y además permiten operar continuamente con gente dentro de la sala de turbinas. En las PWR, ese edificio es un ambiente radiológicamente neutro. Pero para mantenerlo así, hay que revisar frecuentemente la integridad estructural de los tubos de los generadores de vapor, y ver que no tengan fisuras por corrosión.

Cazal subrayó un desafío técnico particular: “El generador (de vapor) de Angra II es muy particular, es sumamente grande a comparación con los que tenemos acá”. NA-SA tuvo que modificar los robots de inspección que usa en las Atuchas y Embalse hasta lograr que éstos funcionaran bien.

El equipo de NA-SA inspeccionó aproximadamente 1500 tubos internos de los generadores de vapor, más un muestreo de otros tubos especiales. La inspección se desarrolló durante siete días, doble turno continuado, para lo que se dividió al equipo de 19 personas en dos grupos.

“Para eso se utilizó al robot ZR100, el cual recorre la placa tubular fijándose a los tubos con unos mecanismos que emulan dedos (grippers), posicionando una boquilla guía en los tubos a inspeccionar, para luego introducir la sonda de inspección”, dijo Laura.  Una vez testeados los tubos, se desarrolló la etapa de evaluación, resolución y entrega del reporte.

Laura Cazal remarcó que lo más particular de esta experiencia fue trabajar en otro país en el contexto de pandemia: “Más allá del desafío técnico, que siempre está, la restricción por el Covid nos pegó fuerte anímicamente. Nuestro gerente y el Directorio nos brindaron su apoyo emocional y nunca estuvimos solos”.

Angra II, una central Siemens, en primer plano, y al fondo la menos potente Angra I, de Westinghouse.

Además de los servicios prestados a Brasil, NA-SA trabaja para posicionarse como un proveedor de servicios tanto al interior como al exterior de nuestro país.

Tiene un contrato marco con las firmas nucleares chinas para dar servicios de extensión de vida útil de las dos centrales tipo CANDU que tiene ese país (Qinshan 3.1 y 3.2), muy parecidas a Embalse, amén de otras del mismo tipo que planifica construir.

En una lectura entre líneas, se destacan dos cosas: la primera, es la voluntad de NA-SA de volver a su rol de diseñador, arquitecto y oferente nuclear, y abandonar el de «comprador-operador bobo» elegido por la gestión anterior. La segunda cosa que se destaca es que el mercado potencial de NA-SA para dar distintos servicios a centrales acaba de exceder las de tipo PHWR, de uranio natural y agua pesada, que son 44 en todo el mundo (contando sólo las activas). Ahora la comprende también las alrededor de 300 PWRs, las de uranio enriquecido y agua común, como las Angras. El mercado de servicios de NA-SA se ha vuelto casi 7 veces mayor.

La Argentina no compró a nadie ese conocimiento. Lo fue generando durante décadas de investigación, desarrollo, construcción, inspección, reparación, diseño y re-diseño. Fue pura autodidaxia y es «know-how» valioso.

Ahora lo está exportando.