A fines de diciembre de 2020, RosEnergoAtom (forma parte de Rosatom, subsidiaria de operaciones de centrales nucleares de Rusia) firmó un acuerdo con la compañía eléctrica francesa Électricité de France (EDF) para extender su membresía total en el Instituto de Envejecimiento de Materiales (MAI, por su sigla en inglés) para el período 2021-2024. El acuerdo le permite a RosEnergoAtom iniciar una investigación sobre el envejecimiento de los materiales estructurales nucleares y tener acceso irrestricto a los resultados de las investigaciones realizadas por otros miembros del MAI.

Otras organizaciones rusas que participan en los proyectos de investigación del MAI son el Instituto Ruso para la Operación de Centrales Nucleares, el Centro Nacional de Investigación del Instituto Kurchatov y su subsidiaria, el Instituto Central de Investigación de Materiales Estructurales Prometey (todos de Rosatom).

EDF y sus aliados, importantes empresas industriales y de servicios públicos, fundaron el Instituto de Envejecimiento de Materiales (MAI), en 2008. Entre sus miembros de pleno derecho se encuentran KANSAI (Japón), EDF Energy (Reino Unido), CGNPC (China) y el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI). El MAI tiene como objetivo unir esfuerzos de las comunidades académicas y de ingeniería para estudiar los procesos de envejecimiento en materiales estructurales aplicados en la ingeniería energética.

Rosatom participa en varios proyectos de investigación liderados por el MAI. Uno de ellos es el proyecto RPV Integrity, que se ocupa de las cuestiones de evaluación de la integridad que subyacen a todos los estudios de viabilidad para la extensión de la vida útil de las centrales nucleares. El proyecto tiene tres líneas de investigación. La primera se trata de una serie de estudios de materiales destinados a identificar y aclarar los comportamientos de deterioro en los materiales estructurales del reactor VVER-1000 sometidos a envejecimiento por radiación y temperatura durante una vida útil prolongada (hasta 80 años). En la segunda, los investigadores analizan si es posible utilizar pequeñas cantidades de muestras para evaluar correctamente la resistencia al agrietamiento de los materiales estructurales tanto en el estado inicial como después del envejecimiento térmico e inducido por la irradiación. La tercera línea de investigación es la evaluación de las zonas afectadas por el calor y el estado del metal alrededor de las uniones soldadas en las vasijas de presión de los reactores. El objetivo es identificar las áreas más afectadas adyacentes al frente de fusión para simular y prever la condición del metal en la operación a largo plazo.

El Proyecto Vessel Internal [Partes Internas de la Vasija] es la segunda gran iniciativa apoyada por Rosatom. Su propósito es identificar y estimar las dependencias de fragilización por corrosión bajo tensión en las partes internas de los reactores. Las dependencias ayudarán a definir las condiciones óptimas de templado para los componentes internos de los reactores para evitar la fragilización.

El tercer proyecto está dedicado a la gestión del envejecimiento de estructuras de hormigón. Los participantes del proyecto analizan los cambios en los comportamientos estructurales del hormigón de contención bajo la influencia de las condiciones operativas, incluida la temperatura, la humedad y la radiación. Los estudios llevados a cabo por Rosatom, como parte de este proyecto, ayudarán a desarrollar una fórmula para prever el envejecimiento del hormigón y calcular la vida útil de las contenciones de las centrales nucleares.

El proyecto POLYAGE estudia el envejecimiento de los materiales poliméricos utilizados en las centrales nucleares, especialmente los cables de nueva generación, en condiciones operativas. Las vainas y fundas de estos cables están hechas de compuestos poliméricos libres de halógenos. Los estudios ayudarán a monitorear los procesos de envejecimiento y estimar la vida útil de los cables.

El proyecto «Mayor Confiabilidad de las Pruebas de Corrientes de Foucault en Tubos Escalados de Generadores de Vapor en Centrales Nucleares Basadas en VVER y PWR», propuesto por Rosatom, tiene como objetivo obtener datos fiables sobre la condición de las tuberías intercambiadoras de calor en escala que distorsionan las señales de las corrientes de Foucault. El proyecto prevé estudios teóricos, simulaciones numéricas y pruebas. Los datos que se obtengan mejorarán el margen de seguridad de los generadores de vapor instalados en las centrales nucleares basadas en VVER y PWR.

“Gracias al intercambio de información y a la investigación conjunta sobre el envejecimiento de los materiales, los participantes del proyecto adquieren conocimientos para pronosticar cambios en las propiedades de los materiales y mejorar su metodología de investigación para prevenir oportunamente daños graves a las piezas y componentes de las centrales nucleares en operaciones a largo plazo”, dijo Vladimir Potapov, Primer Director Adjunto del Instituto Ruso para la Operación de Centrales Nucleares, quien está a cargo de la investigación y desarrollo y los nuevos proyectos de investigación, forma parte del Comité de Programas del MAI.

Esfuerzos conjuntos

Como regla general, cada proyecto del MAI tiene una duración de cuatro años. Si el proyecto es de interés para los miembros del MAI, se prorroga por otros cuatro años. Esta duración de los proyectos es una explicación de la extensión de cuatro años del contrato de membresía total.

Cada miembro extranjero del Instituto de Envejecimiento de Materiales tiene derecho a presentar propuestas de investigación al Comité del Programas. Si otros miembros del MAI muestran interés en la propuesta y si EDF la aprueba y la financiación es suficiente, la nueva propuesta se incluirá en uno de los proyectos existentes. Existe la regla de que al menos dos empresas deben participar en el proyecto. Con este enfoque, las tareas se resuelven con mayor eficacia a medida que las partes comparten su experiencia. Por ejemplo, fueron investigadores de Francia, primero, y luego de China quienes se interesaron en el proyecto «Mayor Confiabilidad de las Pruebas de Corrientes de Foucault en Tubos en Escala de Generadores de Vapor en Centrales Nucleares basadas en VVER y PWR». Investigadores de los tres países desarrollaron términos de referencia y un plan de acción para el proyecto y recibieron la aprobación del Comité del Programa.

“La participación en proyectos del MAI nos brinda la oportunidad de presentar los resultados de nuestra investigación a escala internacional. En 2013–2015, las propuestas hechas por RosEnergoAtom fueron tratadas con desconfianza por otros miembros del MAI, pero la situación ha cambiado y somos invitados regularmente como socios de investigación. Este es un reconocimiento bien merecido del trabajo realizado por el Instituto Kurchatov, el Instituto de Investigación Prometey y el Instituto Ruso para la Operación de Centrales Nucleares”, dijo Yulia Rumyantseva, Jefa de Cooperación Científica Internacional del Departamento de Cooperación Internacional de RosEnergoAtom. Ella coordina los contactos entre RosEnergoAtom y el MAI.

Los participantes de cada proyecto comparten información en los talleres que se realizan al menos dos veces al año. Los workshops están organizados por ejecutivos responsables del proyecto. Cada participante del proyecto presenta un informe intermedio que se publicará en el sitio web. Todos los participantes tienen acceso a los informes, mientras que los miembros de pleno derecho, además, tienen acceso a los informes de los proyectos en los que no participan. “La cooperación en proyectos nos da acceso a la base de datos internacional sobre estudios de materiales y resultados de investigación aprobados por la comunidad al mismo tiempo que ahorra tiempo y dinero a los participantes”, dijo el Director de Desarrollo Tecnológico de RosEnergoAtom, Valery Bezzubtsev, Jefe de Cooperación y miembro del Consejo de Reguladores del MAI.

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Los resultados obtenidos en conjunto con otros miembros del MAI se ponen en práctica y son incorporados a la normativa del sector. Por ejemplo, los estudios de viabilidad para la extensión de la vida útil de los reactores VVER-440 y VVER-1000 se han vuelto menos conservadores gracias a los datos obtenidos en el proyecto de evaluación de la resistencia al agrietamiento. Es más, estos datos se incluyeron en los documentos internos de RosEnergoAtom y en el estándar nacional ruso de “Vasija de Presión de Reactores de Energía Moderados por Agua y Refrigerados Por Agua: Cálculos de Resistencia a la Fragilización”.

Los resultados del proyecto de Gestión del Envejecimiento de Estructuras de Hormigón ayudarán a actualizar y armonizar las fórmulas de cálculo de la resistencia del hormigón y formarán parte de los estudios de viabilidad de edificios y estructuras de centrales nucleares.

La capacitación del personal es otra área de enfoque para el Instituto de Envejecimiento de Materiales. Cada año, el MAI organiza cursos de deterioro de materiales para jóvenes ingenieros, investigadores y estudiantes de posgrado. RosEnergoAtom envió estudiantes y profesores a los cursos de formación organizados en 2018 (Francia) y 2019 (China). En 2020, los cursos se iban a realizar en Rusia pero, debido a la pandemia, se reprogramaron para 2021. Se espera que los cursos de formación se realicen en noviembre, tanto on-line como off-line.