Este año, la central nuclear de Beloyarsk celebra el 45º aniversario de la puesta en marcha de la Unidad 3 de potencia, equipada con un reactor rápido refrigerado por sodio BN-600. Su importancia para el sector es incalculable, ya que en esta instalación se probaron soluciones de ingeniería que hoy posicionan a Rosatom como líder en el segmento de reactores con refrigerante de metal líquido. El BN-600 se utiliza para llevar a cabo ensayos con nuevos tipos de combustible para reactores innovadores, y la instalación sigue demostrando su viabilidad, ya que a finales de marzo, el regulador ruso Rostekhnadzor otorgó una licencia que prorroga el funcionamiento de la Unidad 3 por 15 años más, hasta 2040.
El BN-600 no fue el primer reactor con refrigerante de sodio lanzado por los especialistas nucleares rusos. Antes de él existieron el reactor de investigación BR-5 (con una potencia de 5 MW), luego modernizado a BR-10 (10 MW); el reactor de investigación BOR-60 (60 MW, aún en funcionamiento); y el reactor de potencia BN-350, que fue conectado por primera vez a la red en noviembre de 1972 y cerrado en 1999. Sin embargo, el BN-600 se convirtió en un verdadero puente entre los desarrollos soviéticos y una nueva etapa en la evolución de los reactores de metal líquido, confirmando la viabilidad comercial de esta tecnología en la energía nuclear civil.
El desarrollo del BN-600 comenzó tras una presentación del académico Alexander Leipunsky, uno de los padres fundadores de la industria nuclear rusa, en una conferencia en noviembre de 1962, durante la cual, el experto propuso elevar la temperatura del refrigerante y la potencia térmica del reactor en un 50 %, de 1.000 a 1.500 MW, para lograr una potencia eléctrica de 600 MW. La idea fue aprobada e incluida en la estrategia de desarrollo de la energía nuclear de la URSS hasta 1980.
Los ingenieros adoptaron un diseño integral de tipo tanque, ubicando las bombas y los intercambiadores de calor intermedios dentro de la vasija del reactor. Para los generadores de vapor se utilizaron aceros de nueva generación. La vasija del reactor, de 12,5 m de altura, fue instalada con un revestimiento de seguridad en un pozo de hormigón de 15 metros de diámetro.
El núcleo del reactor está rodeado perimetralmente por una zona lateral de regeneración compuesta por conjuntos con dióxido de uranio empobrecido. Detrás hay una zona de almacenamiento interno para 126 celdas extraídas del núcleo. Allí se enfrían antes de ser retirados del reactor.
El circuito térmico es de 3 circuitos. En el primer y segundo circuito, el refrigerante es sodio, y en el tercero, agua. Debido al sodio, el diseño incluye bombas electromagnéticas, filtros y trampas para purificación del sodio, sistemas de calentamiento eléctrico del equipo y tuberías, diagnóstico de fugas de agua en el sodio, contención de productos de interacción sodio-agua en caso de fugas en el generador de vapor, extinción de incendios de sodio, lavado del equipo y de elementos combustibles usados a partir del sodio, entre otros.
La construcción de la unidad BN-600 comenzó en 1968. En abril de 1980, la nueva unidad entregó la primera electricidad a la red. En diciembre de 1981, tras superar las “enfermedades infantiles”, deficiencias propias de los complejos proyectos novedosos de centrales nucleares (despresurización de los elementos combustibles, fugas en las soldaduras, problemas con bombas y válvulas, entre otros), el reactor alcanzó el 100 % de su capacidad.
Durante su operación, el equipo de la unidad y el combustible del BN-600 fueron modernizados en varias ocasiones. Así, en la segunda mitad de los años 80, el núcleo comenzó a ensamblarse con tres tipos de enriquecimiento en lugar de dos. Entre 1991 y 1993, se introdujeron materiales estructurales más resistentes a la radiación para los conjuntos combustibles. Estas medidas permitieron aumentar el nivel de quemado del 7 % al 11,3 % de átomos pesados. Actualmente, gracias también a mejoras posteriores, el quemado alcanza el 11,8 %.
El BN-600 utilizaba combustible de óxido. En el reactor también se prueban múltiples tipos de conjuntos combustibles experimentales, principalmente con combustible MOX (mezcla de uranio y plutonio) en forma de pastillas y varillas compactadas por vibración. Estas pruebas contribuyeron a la selección y justificación de la seguridad del combustible MOX para el BN-800, el único reactor rápido en el mundo que opera completamente con este tipo de combustible. En el BN-800 también se están probando conjuntos con combustible SNUP, que se utilizará en el reactor BREST-OD-300 con refrigerante de plomo, en el marco del proyecto “Proryv” (Avance), cuyo objetivo es el cierre del ciclo del combustible nuclear.
En abril de 2010 finalizó el período de operación proyectado para la Unidad 3 de potencia. Sin embargo, dado que se tomó la decisión de continuar su explotación, se realizaron con antelación las labores necesarias para su extensión: se sustituyeron los módulos de los generadores de vapor y la válvulas de vapor-agua, se reparó una de las bombas de circulación y la turbina de vapor, se modernizaron algunos sistemas tecnológicos, entre otros trabajos.
El regulador emitió una licencia para extender la vida útil de la unidad por 10 años, hasta el 31 de marzo de 2020. Luego, el 1° de abril de 2020, la central nuclear de Beloyarsk recibió una nueva licencia para operar durante 5 años más.
En el año del 80º aniversario de la industria nuclear, el 31 de marzo, el BN-600 recibió de Rostekhnadzor una licencia para 15 años adicionales de operación. La fiabilidad de la unidad fue confirmada por una inspección integral del regulador.
“La Unidad 3 de potencia de la central nuclear de Beloyarsk es un eslabón clave para el futuro de la energía nuclear. Aquí se realizaron las pruebas industriales de los primeros conjuntos de combustible fabricados a partir de combustible nuclear gastado —el combustible MOX—, y actualmente en el núcleo se encuentran nuevos conjuntos para demostrar la alta calidad del combustible y los materiales de las futuras unidades de cuarta generación BN-1200M y BREST. Aún más valioso es el conocimiento acumulado por nuestro personal como resultado de una operación confiable de los reactores rápidos”, destacó el Director de la central nuclear de Beloyarsk, Ivan Sidorov.
