Los anteriores capítulos de la saga estan aqui
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”:
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 dura 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 con esa carpeta!
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, y no hay turbinas que no tengan pequeños escapes de vapor. Por eso, en una central así el edificio de la turbina debe estar vacío de personal si la máquina está en línea.
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 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, ya en apagón eléctrico por la caída de las líneas de alta tensión provocada por el terremoto, ocurrido 11 minutos antes. El tren de olas 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?
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: toda PWR que Ud. vea no es una Westinghouse, pero sí una derivación de la misma, en general bajo licencia.
Sí, OK, es una adaptación a uso civil de los motores de los primeros submarinos nucleares, pero como ícono industrial civil, la PWR 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 mucho el diseño base, porque de movida fue bueno y admitía muchas actualizaciones.
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. Es como un río Paraná, pero vertical y fluyendo contra gravedad. 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 de una PWR, para bancarse esa paliza agravada por un bombardeo constante de neutrones, es forzosamente más fuerte que el de una BWR, que resiste 60 atmósferas.
Aunque Ud. no lo crea, una atmósfera de suyo 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.
En las PWR hay dos circuitos de enfriamiento enlazados en serie a través de un generador de vapor. Cada conjunto es un «loop», en la jerga. Y dado que las turbinas sólo usan vapor limpio de nitrógeno-16 del secundario, puede haber gente en el edificio de turbinas 24×7 con la máquina en operaciones. Aclaración: por seguridad, los loops de enfriamiento suelen ser varios, tantos como los generadores de vapor. En Embalse, Córdoba, son 4 loops y 4 generadores de vapor. Y si se rompen 3, alcanza con uno para refrigerar el núcleo.
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 439 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 en estos días, “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, a través de sucesivos «revampings» y re-licenciamientos.
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 que teníamos, la famosa PIAP de Arroyito, Neuquén, envidia de todo país con centrales CANDÚ hasta que la cerraron dos gobiernos: primero el de Carlos Menem, y luego de reabierta, el gobierno de Mauricio Macri. Con semejantes enemigos, uno ya le tiene simpatía.
Porque créase o no, somos -éramos, podríamos ser- el mayor productor de agua pesada del mundo: la planta de Arroyito, Neuquén, operada por la provincial ENSI, puede producir 180 toneladas/año, teóricamente 200 (pero nunca llegó a tanto). Fabricar 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, el 235. Esto implica decir que lo que “queman” las centrales argentinas es bastante pobre, como combustible: además de agua pesada para darle neutrones y 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 alemana, 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. Son 20 toneladas más que el de esa central francesa, Flamanville-3, que por diseño, es 4 veces y media más poderosa que Atucha, esa robusta 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, pese a su encanto vintage.
A las contras del agua pesada y el costo de un recipiente de presión titánico en una central considerada mediana-chica en 1967, hay que añadir otro pasivo: una eficiencia de quemado de 7500 MW/día/tonelada de combustible, que con un retoque de un 0,1% adicional de uranio 235 la CNEA logró elevar a 12.000 MW/día/tonelada.
Las tasas de quemado de una central de uranio enriquecido triplican e incluso cuatriplican esa cifra, pero si el propietario no tiene capacidad doméstica de enriquecimiento, está sujeto a todo tipo de chantajes diplomáticos por parte de los tres grandes proveedores monopólicos. Te declaran boicot y te dejan en apagón, ¿qué tal?
Por eso en 1967 elegimos todas asumir esas tres contras: fabricar agua pesada, un recipiente de presión desmesurado y baja eficiencia de quemado, porque las opciones eran todas peores. En 1978, cuando los EEUU nos declararon boicot de uranio enriquecido por habernos atrevido a vender los reactores RP-0 y RP-10 en Perú («Their own backyard!»), Atucha I ni se enteró.
El uranio enriquecido para nosotros sigue siendo un riesgo, no tecnológico ni de seguridad, entiéndase bien. Pero sí económico y diplomático. En 1967 y todavía hoy, hay dos escuelas de pensamiento que dividen la CNEA: los sabatianos de «lo hacemos todo aquí» y los cosentinianos de «compramos la transferencia de tecnología». En cargada, alguna vez los llamé «coneanos del Norte y coneanos del Sur», sin aclarar quién era qué.
Lo cierto es que los coneanos pensaron unánimemente que había que independizarse como fuera de las PWR para no seguir el rumbo nuclear pasivo, poco industrialista y comprador de México, o de España. ¡Y eso en épocas de Onganía! ¡Con Adalbert Krieger Vasena de Ministro de Economía, que quería una GE-Mk1 y era una preanunciación de Martínez de Hoz y de Cavallo! ¡Y ganaron los «coneanos», Onganía les hizo caso! ¿No le digo que la CNEA siempre fue un planeta aparte?
Hemos pagado un alto precio por tan alto corte de manga al tío de marras, un tal Sam.
No se pierda la apasionante historia.
Daniel E. Arias