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Agua pesada: un insumo estratégico para el futuro argentino
Qué es el agua pesada y por qué es esencial para los reactores nucleares de uranio natural
El agua pesada no es tóxica ni radiactiva, pero es un 10% más densa: un litro pesa 1.105 gramos, contra los 1.000 gramos de igual volumen de agua común. Es que las moléculas del agua pesada se componen de dos átomos de deuterio y uno de oxígeno, mientras que las del agua natural tienen dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Otra diferencia es que esta última se congela a 0° C y hierve a 100°, y la pesada a 3,8° y 101,4°, respectivamente.
La creación de la Planta Industrial de Agua Pesada (PIAP) y el plan para reactivarla
Así como en enero de 1958 la CNEA inauguró el primer reactor experimental de América Latina, construido con tecnología y especialistas propios, en los años 70 también se propuso tender hacia la independencia tecnológica en materia de reactores de potencia. “La Argentina siempre deseó tener una tecnología nuclear independiente, lo que entre las décadas del 70 y del 80 significaba producir energía eléctrica de origen nuclear con centrales instaladas en el país que no dependieran de insumos de otros países. Esto involucraba los combustibles nucleares y todo lo necesario para que funcionara el reactor”, explican desde el área de Control de la Tecnología y la Infraestructura, una división de la gerencia de Producción de Materias Primas de la CNEA. Había que elegir entre dos tecnologías disponibles para los reactores destinados a la generación eléctrica: la de uranio enriquecido y agua común o la de uranio natural y agua pesada. Nuestro país no tenía la tecnología para enriquecer uranio, pero se evaluó que sí era factible desarrollar la necesaria para fabricar agua pesada o comprar una planta. Por eso se optó por la segunda alternativa. En 1974, se conectó al Sistema Eléctrico Nacional la Central Nuclear Atucha I, el primer reactor de potencia de América Latina. En aquel momento, el agua pesada fue comprada como parte integral del reactor. En ese mismo año, un hecho internacional generó dificultades para conseguir insumos relacionados con la energía atómica. La India accedió a tecnología nuclear a través de Canadá y utilizó parte de ella para desarrollar una bomba que hizo explotar para mostrar su poderío a Pakistán y otros países vecinos. Esto le puso un freno al suministro de este tipo de tecnologías e insumos y complicó el plan argentino para adquirir una planta de agua pesada. También en 1974, se empezó a construir la segunda central nuclear del país: la de Embalse, de tipo CANDU (Canadian Deuterium Uranium), que inició su operación comercial diez años después. Para su funcionamiento hubo que rentarle 600 toneladas de agua pesada a Canadá, que era el vendedor del reactor, las cuales fueron devueltas luego con producción nacional. El plan nuclear argentino contemplaba originalmente la construcción de diez centrales antes de 2000, pero se hicieron solo dos y la tercera se completó recién en 2014. Todas iban a necesitar agua pesada y comprarla significaba depender de otros países. Pero después de lo ocurrido con India, tampoco era fácil que le vendieran a la Argentina una planta para fabricarla. En este contexto, la CNEA armó su estrategia. Mientras buscaba comprar una planta llave en mano, a fines de los 70 planificó la construcción de una piloto de poca capacidad, con el fin de demostrar que la Argentina podía desarrollar esta tecnología. La Planta Experimental de Agua Pesada (PEAP) fue instalada en el predio de Atucha. Era un prototipo basado en el intercambio de agua con ácido sulfhídrico, con una capacidad de producción de 2 toneladas anuales. El objetivo era usar la experiencia para llevar adelante el proyecto de ingeniería de una planta de agua pesada de escala industrial llamada “Módulo 80”, porque produciría 80 toneladas al año, escalables luego a mayor producción. La PEAP no llegó a operar, pero su desarrollo abrió las puertas para que le vendieran una planta de agua pesada a la Argentina, porque el país pudo demostrar que dominaba esa tecnología. Así nació la Planta Industrial de Agua Pesada (PIAP), ubicada en Arroyito, Neuquén, con una capacidad de producción de 200 toneladas anuales. A principios de los 80, la CNEA firmó un contrato con la empresa suiza Sulzer Brothers, ganadora de una licitación internacional para el diseño, construcción y montaje de la planta. En 1989 se creó la Empresa Neuquina de Servicios de Ingeniería Sociedad del Estado (ENSI), conformada por la CNEA y el Gobierno de la Provincia de Neuquén, con el objetivo de finalizar la planta, ponerla en marcha y producir y comercializar agua pesada. La PIAP fue inaugurada en 1993 y era la más grande del mundo. En 2017 quedó paralizada, y desde entonces se importa agua pesada de Rumania. En mayo, la CNEA y ENSI firmaron un acuerdo específico para el mantenimiento, acondicionamiento y una nueva puesta en marcha de la PIAP, con una inversión inicial de 20.000 millones de pesos. En la actualidad, se está acondicionando una de sus dos líneas de trabajo para que vuelva a funcionar en 2025, con una producción de 80 toneladas anuales. Parte de esa producción será para cubrir la demanda de las tres centrales nucleares argentinas hasta el fin de su vida útil. La sobrante será exportada porque en los últimos años el agua pesada se ha convertido en un insumo muy demandado a nivel mundial. Además, contar con ella facilita que la Argentina pueda sumar una cuarta central nuclear de uranio natural. Por otra parte, en el marco de un acuerdo firmado por la CNEA, la Provincia de Neuquén, ENSI e YTEC (YPF Tecnología) en 2022, en la segunda línea de producción de la PIAP se podrían fabricar amoníaco y urea para ser utilizados como fertilizante.Cómo se fabrica el agua pesada
Las plantas de producción deben ubicarse en lugares con mucha disponibilidad de agua. La de Arroyito está 54 kilómetros al sur de la ciudad de Neuquén y bombea la del río Limay. Después de filtrarla y desmineralizarla, la transforma en agua pesada con el método de intercambio isotópico monotérmico amoníaco-hidrógeno, que consiste en la extracción del deuterio, su enriquecimiento y su oxidación. El agua natural contiene 145 partes por millón de deuterio. Para su extracción, se lo captura con moléculas de vapor de amoníaco. El agua sobrante recibe varios procesos de tratamiento para cumplir con todos los cuidados medioambientales y es devuelta al río. En la etapa de enriquecimiento, se reemplazan todos los átomos de hidrógeno del amoníaco por deuterio. Este amoníaco pesado ingresa a un horno de craqueo o cracking, donde se obtiene un gas de síntesis (una mezcla gaseosa de nitrógeno y deuterio o ND3). Parte de esta corriente gaseosa se deriva a la etapa final del proceso y el resto vuelve a la columna de enriquecimiento para intercambiar deuterio con el amoníaco a enriquecer. Mientras tanto, del tope de esta columna sale gas empobrecido en deuterio, que en el reactor de síntesis es reconvertido en amoníaco para volver al comienzo y reiniciar el ciclo de extracción. Al mismo tiempo, una pequeña corriente de gas rica en deuterio se deriva para su procesamiento en la etapa de oxidación. El deuterio de ese gas es oxidado con aire seco en presencia de un catalizador para generar óxido de deuterio, es decir agua pesada. Finalmente, esta se envasa en tambores o tanques especiales de acero inoxidable, bajo atmósfera de nitrógeno.Júbilo en el Astillero Aloncar de Quequén, botaron el buque Virgen de Itatí II
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Por Mariana Hidalgo/ Alejandro Armentia
Rosatom instala la cupula de contención en la central nuclear Tianwan, en China
En el edificio del reactor de la 7ma unidad de potencia de la central nuclear Tianwan, que se está construyendo en China con la participación de la División de Ingeniería de Rosatom, fue instalada en la posición de diseño la parte superior de la cúpula de contención interna, con un peso total de 214 tn y un diámetro de 36 m.
“La construcción de la 7ma unidad en la central nuclear Tianwan se realiza exactamente de acuerdo con los plazos establecidos. La siguiente etapa será la instalación de los equipos clave dentro del edificio del reactor, que son la vasija de presión del reactor, los generadores de vapor, los tanques hidráulicos del sistema de enfriamiento de emergencia del núcleo, el compensador de presión y las bombas de circulación principal», dijo Alexey Bannik, vicepresidente de Proyectos en China y Proyectos Avanzados de Atomstroyexport JSC.
Los trabajos de instalación de la cúpula de contención interna se llevaron a cabo en dos etapas. Previamente, el 19 de mayo, se instaló la parte inferior de la cúpula con un diámetro de 44 metros y una masa de 391 toneladas sobre la parte cilíndrica de contención del edificio del reactor, y para ello, se necesitó una grúa con una capacidad máxima de elevación de 2.000 toneladas que fue llevada al sitio de la obra.
El edificio del reactor es el edificio principal de la central nuclear, donde se encuentran la planta generadora de vapor nuclear y sus sistemas de refrigeración de emergencia. El uso de una doble contención en el proyecto garantiza la máxima exclusión del impacto de las emisiones accidentales de productos radiactivos al medio ambiente. Esta estructura de hormigón armado protege la planta del reactor de las influencias externas y es capaz de resistir un terremoto, un tsunami o un huracán.
Para referencia:
La doble contención es una característica distintiva del diseño ruso de unidades de potencia con reactores VVER-1200, que garantiza el más alto nivel de seguridad. La capa exterior sirve como protección física para la capa interior de las influencias externas. La contención interior está construida con hormigón armado pretensado y consta de una parte cilíndrica y una cúpula semiesférica. La superficie interior de la carcasa está revestida de metal, lo que garantiza la hermeticidad del volumen interno en todos los modos de funcionamiento de la central nuclear, incluidos los de emergencia. La contención interior es uno de los sistemas de localización clave de seguridad.
La central nuclear Tianwan es el mayor proyecto de cooperación económica entre Rusia y China. Actualmente, se están construyendo dos unidades de potencia de proyecto ruso con una planta de reactor VVER-1200. Las cuatro unidades construidas anteriormente del proyecto ruso VVER-1000 se encuentran en operación con éxito y entregando millones de kilovatios de energía al sistema energético del país. El 8 de junio de 2018, en Beijing se firmó un Protocolo Intergubernamental y un contrato marco para la construcción de las unidades de potencia nro. 7 y nro. 8 con reactores VVER-1200. Del lado ruso, el contrato fue firmado por la División de Ingeniería de la Corporación Estatal Rosatom, y de la parte china, por las empresas CNNC. De acuerdo con estos documentos, la parte rusa diseñaría la «isla nuclear» de la planta y también suministrará el equipo clave de la «isla nuclear» para ambas unidades. También se suscribieron los siguientes contratos ejecutivos: Contrato de diseño técnico de las unidades de potencia nro. 7 y nro. 8 y Contrato general de las unidades de potencia nro. 7 y nro. 8. De acuerdo con los contratos firmados, la División de Ingeniería realiza el diseño y suministro de documentación y equipamiento para la «isla nuclear» y se ocupa de la prestación de servicios relacionados (supervisión de diseño, supervisión de instalación, supervisión de puesta en marcha). Los trabajos de construcción de las unidades de potencia 7 y 8 comenzaron el 19 de mayo de 2021.
Rusia continúa la cooperación mutuamente beneficiosa con países amigos, ejecutando grandes proyectos en el sector energético. El trabajo de Rosatom en proyectos en China es un ejemplo de una asociación constructiva que abre nuevas perspectivas en el campo de la generación baja en carbono.
La División de Ingeniería de la Corporación Estatal Rosatom reune a las empresas líderes de la industria nuclear: JSC Atomstroyexport (Moscú, Nizhny Novgorod, sucursales en Rusia y en el extranjero), el Instituto de Diseño JSC Atomenergoproekt (Moscú, Nizhny Novgorod, sucursales de San Petersburgo – institutos de diseño, sus filiales en Rusia y en el extranjero) y filiales de empresas constructoras.
La División de Ingeniería ocupa el primer lugar mundial en cartera de pedidos y número de centrales nucleares construidas simultáneamente en diferentes países del mundo.
Alrededor del 80% de los ingresos de la división provienen de proyectos en el extranjero.
La División de Ingeniería implementa proyectos para la construcción de centrales nucleares de gran potencia en Rusia y otros países, proporciona una gama completa de servicios EPC, EP, EPC(M), incluida la gestión y el diseño de proyectos, y desarrolla tecnologías Multi-D para la gestión de las instalaciones de ingeniería complejas. La división se basa en los logros de la industria nuclear rusa y las tecnologías innovadoras modernas.
La división de ingeniería construye centrales nucleares confiables y seguras con reactores VVER de generación III+ que cumplen con todos los requisitos y recomendaciones internacionales.www.ase–ec.ru
INVAP, confirmado como proveedor mundial de radares
Carlos de la Vega
AgendAR añade: Esta excelente nota de Carlos de la Vega muestra una sinergia de lo nuclear y lo radarístico en África que está beneficiando a INVAP. Ojo con este continente, lectores: el crecimiento demográfico africano es impresionante, pero radares, reactores y centrales nucleares son áreas de carencia fortísima en esa parte del mundo. Mucho más que en América Latina, también carenciada. Por eso el potencial de ventas de INVAP en África resulta más que interesante. La combinación de lo nuclear y lo radarístico es notable: el prestigio en una de estas tecnologías derrama prestigio sobre la otra. Y hay más: INVAP ya es conocida por dar soluciones a medida: desde la venta «llave en mano», en la que el cliente se compra un reactor o una red de radares como quien adquiere un auto, hasta la plena transferencia de tecnología, si el cliente quiere eso. La Argentina es vista como un país que, si querés, te vende pescado, si querés te vende una caña, y si querés más aún, eso último y te enseña a pescar. Esa flexibilidad es rarísima en el mundo de hoy.Daniel E. Arias


