«Elena-AM» es una central piloto de suministro de calor termoeléctrico nuclear, que está siendo desarrollada por el Instituto Kurchatov por encargo de Rosatom. Hasta finales de 2024, sus científicos e ingenieros elaborarán el diseño de la planta del reactor y los principales equipos tecnológicos.
«Elena» en el Océano Pacífico
Allá por los años de 1960, en la URSS comenzaron a pensar en la creación de una central nuclear autónoma capaz de funcionar hasta 10 años sin mantenimiento. En 1975 estaba lista la documentación de diseño y en 1982 se puso en funcionamiento la central Gamma. Como fuente de energía térmica se utilizó un reactor refrigerado por agua con potencia autorregulable, para la eliminación del calor se utilizó la circulación natural tanto en el circuito primario como en el secundario. Se utilizó el método termoeléctrico para convertir la energía térmica en energía eléctrica.
La peculiaridad de un generador termoeléctrico es que el calor se convierte en electricidad directamente debido a la diferencia de temperatura, o sea, al suministrar calor a uno de los conductores, se forma una diferencia de potencial. Los módulos termoeléctricos utilizaron el principio de tubo de campo (tubo dentro del tubo). Las baterías semiconductoras se fabricaban a partir de aleaciones ternarias de baja temperatura. La potencia térmica de la planta era de 220 kW, la energía eléctrica de 6,6 kW. Toda la instalación estaba alojada en una piscina de agua que proporcionaba la eliminación de calor y bioprotección. Tanto la circulación natural como la conversión termoeléctrica fueron ideas y soluciones técnicas revolucionarias para la época.
En 1989, la rama del Lejano Oriente de la Academia de Ciencias de la URSS propuso crear un prototipo de central térmica basado en la conversión termoeléctrica de electricidad para suministrar calor y electricidad a una pequeña aldea científica del Instituto Oceanológico del Pacífico, cerca de la bahía Elena, en la isla Popov. La planta se llamó “Elena”, por el nombre de la bahía. A principios de 1990 se completaron los diseños preliminares y técnicos. La potencia eléctrica de la central era de 100 kW, la potencia térmica de 3 MW. La planta adoptó las principales soluciones de diseño y tecnológicas de Gamma. Sin embargo, debido a la falta de financiación y al posterior deterioro de la situación económica del país, el proyecto no se llevó a la práctica.
El renacimiento de «Elena»
La nueva central, diseñada por el Instituto Kurchátov a pedido de Rosatom, se llama «Elena-AM» (AM significa «automatizada y modernizada»). Su tarea es suministrar calor en regiones remotas y de difícil acceso, donde no hay un suministro de energía centralizado y el transporte de combustibles fósiles tradicionales es costoso debido a las distancias.
La potencia térmica declarada de Elena-AM es de 7 MW, se proporciona circulación natural del refrigerante (agua) para ambos circuitos. La vida útil del equipo en desarrollo debería ser de 40 años. En el núcleo de 120 cm de altura se cargarán 241 elementos combustibles con un enriquecimiento de combustible no superior al 19,5%. Un reactor refrigerado por agua debe proporcionar autorregulación en todo el rango de cargas eléctricas y térmicas debido al efecto negativo de la reactividad en la temperatura (a mayor temperatura, menor reactividad) y un absorbente quemable.
La potencia eléctrica del generador termoeléctrico es de al menos 200 kW. La unidad debe funcionar diariamente en modo de monitoreo de carga eléctrica en el rango del 20% al 100% de los valores nominales. Se espera que la electricidad generada sea suficiente para cubrir las necesidades de la propia central y abastecer a los consumidores vecinos.
Otra característica importante de la futura planta es que no requiere mantenimiento. Elena-AM estará equipada con un sistema automatizado de control de procesos, así como sistemas auxiliares y de soporte.
En la instalación se propone utilizar un tanque de protección metálico y de agua que se llena con agua como una estructura de cimentación para la base del equipamiento principal. El mismo también realizará la función de protección biológica contra las radiaciones ionizantes. Debido a su baja potencia, la planta tiene un bajo nivel de calor almacenado: la diferencia entre la temperatura del combustible y del agua no supera los 50 ℃. Debido a la ausencia de bombas y accesorios, la confiabilidad del diseño aumenta, ya que simplemente no hay nada que pueda averiarse. La planta debe funcionar durante y después de terremotos de intensidad de 8 puntos en la escala msk-64, y de intensidad de 9 puntos, para garantizar la seguridad de la planta del reactor y del equipamiento tecnológico principal. Además, Elena-AM debe resistir la caída de un avión de 20 toneladas a una velocidad de 215 m/s. También se realizarán cálculos para un accidente que supere la caída de un avión de hasta 200 toneladas a una velocidad no superior a 100 m/s.
La planta funcionará 350 días al año y parará durante dos semanas para realizar diagnósticos y tareas de mantenimiento. Está previsto que todos los trabajos preventivos y de reparación sean realizados anualmente por un equipo móvil especializado durante dos semanas.
Por el momento Elena-AM se encuentra en la fase de I+D. Los parámetros de la planta se irán especificando a medida que avance el proyecto.
