Este año, dos unidades con reactores rápidos de la Central Nuclear de Beloyarsk celebran aniversarios. La unidad Nº3 con el reactor BN-600 fue conectada a la red eléctrica en 1980. La unidad Nº4 con el reactor BN-800, en 2015. Estas unidades no solo funcionan con éxito, sino que también contribuyen a la creación del ciclo cerrado del combustible nuclear y a la implementación del concepto de los sistemas de IV Generación, que contempla el reprocesamiento de los conjuntos de combustible irradiado, la fabricación de nuevos lotes de combustible a partir de ellos, el máximo aprovechamiento del potencial energético del uranio extraído y la minimización de los residuos.
El BN-600 y el BN-800 son los reactores de neutrones rápidos más grandes del mundo. En ambas unidades se utiliza sodio como refrigerante. Por su fiabilidad y seguridad se encuentran entre los mejores del mundo.
El reactor BN-600 no solo produce energía eléctrica de manera segura, sino que también se realizan en él pruebas de nuevos materiales y de combustible nuclear para los futuros reactores.
Así, se está preparando para las pruebas el conjunto de irradiación OS-4 con elementos combustibles basados en combustible mixto de nitruro de uranio y plutonio (SNUP). Durante la irradiación de este conjunto experimental se prevé alcanzar un mayor nivel de quemado del combustible.
También están a la espera de pruebas tres conjuntos experimentales KETVS-MAK con elementos combustibles (TVEL) del tamaño del BN-1200 basados en combustible MOX con una capa axial. La particularidad del diseño de estos elementos es la inclusión en la columna de combustible de un fragmento con el denominado material reproductor. En conjunto, los fragmentos forman en el reactor una capa horizontal que divide la zona activa en dos partes. Esta solución reducirá de manera significativa el daño por radiación en las vainas de los elementos combustibles, manteniendo al mismo tiempo la profundidad requerida de quemado del combustible. Teóricamente, la solución ha sido fundamentada en varios países, pero por primera vez podría aplicarse en la práctica en el reactor ruso BN-1200M. Se trata de un reactor rápido con una potencia de 1200 MW que será construido en la central nuclear Beloyarsk.
Actualmente, en la tercera unidad con el BN-600 se está llevando a cabo un mantenimiento programado con modernización. “Realizaremos la recarga de 107 conjuntos de elementos combustibles en la zona activa del BN-600. Entre los conjuntos sustituidos hay tres con combustible SNUP. Estos conjuntos permanecieron en el reactor en funcionamiento durante un año. Investigaciones posteriores permitirán obtener información sobre el comportamiento y el estado de este nuevo tipo de combustible en las unidades energéticas de cuarta generación: BN-1200M y BREST”, señaló Iliá Filin, Director Interino de Ingeniería de la central nuclear Beloyarsk.
Además de la recarga, una tarea importante será la sustitución de ocho módulos evaporadores del generador de vapor Nº4. Esta es la etapa final de los trabajos para prolongar la vida útil de la unidad Nº3 hasta 2040, de acuerdo con los requisitos de Rostejnadzor. Asimismo, en la unidad se llevará a cabo la reparación capital de la bomba de circulación principal del reactor y de 24 dispositivos de válvulas del circuito de sodio. Los dispositivos de protección por relé y de automatización en el esquema de suministro de potencia del turbogenerador Nº 5, basados en tecnología electromecánica, serán reemplazados por equivalentes con microprocesadores. Se prevé que la reparación concluya en el otoño de 2025.
La unidad Nº 4 tiene una importancia especial para el desarrollo, no solo de la industria nuclear rusa, sino también de la mundial: actualmente su reactor energético de neutrones rápidos es el único en el mundo que funciona por completo con combustible mixto de óxidos de uranio y plutonio (MOX). La unidad, al igual que su “colega” con el BN-600, se encuentra ahora en mantenimiento programado, durante el cual los trabajadores de la planta realizarán la recarga de 181 conjuntos en la zona activa del reactor.
Además, en la unidad se instalarán equipos de bombeo adicionales, tuberías y válvulas en los sistemas de refrigeración del estator y del rotor del turbogenerador. Tras la instalación, cada sistema contará con dos bombas de reserva, lo que aumentará la seguridad de funcionamiento de la unidad. Asimismo, el personal sustituirá el intercambiador de calor intermedio, el motor eléctrico de la bomba de circulación principal y realizará el control operativo del metal.
El BN-800 también participa en la justificación de nuevos tipos de combustible. En julio del año pasado se cargaron en él tres conjuntos de elementos combustibles con la adición de actínidos menores. El americio-241 y el neptunio-237 son algunos de los isótopos más longevos y radiotóxicos contenidos en el combustible nuclear irradiado. El funcionamiento y el estado de los conjuntos en la zona activa del BN-800 deben confirmar experimentalmente la posibilidad de la eliminación de actínidos menores a escala industrial. “Esta ventaja de los reactores de neutrones rápidos permite reducir el volumen de residuos radiactivos”, señaló Iván Sídorov, Director de la central Beloyarsk.
La siguiente etapa en la vida de la central nuclear Beloyarsk es la construcción de una nueva quinta unidad con el reactor BN-1200M. Será la primera unidad en serie, parte del sistema energético de IV generación. Para el BN-1200M se están estudiando dos variantes de la zona activa con distintos tipos de combustible nuclear de uranio y plutonio: el óxido, similar al que se utiliza en el BN-800, y el nitruro, que está previsto cargar en el reactor BREST-OD-300, actualmente en construcción en Séversk, región de Tomsk.
En julio de este año, el Director General de Rosatom, Alexey Likhachev, dio inicio a los preparativos para la construcción de la unidad. “Con el inicio de los trabajos en la unidad Nº 5, la central Beloyarsk refuerza su condición de líder en el desarrollo de la tecnología de reactores rápidos. Esta línea es una parte inseparable de nuestro proyecto de vanguardia para la creación de una energía nuclear bicomponente. Avanzar en el ámbito de los reactores rápidos nos permitirá consolidar el liderazgo de las tecnologías nucleares rusas en el mundo”, declaró entonces Alexey Likhachev. El primer vertido de hormigón en la base del edificio principal de la unidad Nº 5 está previsto para 2027.
El funcionamiento de las unidades de sodio despierta gran interés entre los especialistas nucleares de otros países. Un ejemplo reciente: en julio de este año visitó la central Beloyarsk una delegación de China. Los visitantes recorrieron el departamento del reactor, la sala de máquinas y el puesto de control de la unidad Nº 4, así como el centro de formación y entrenamiento, y discutieron temas de posible cooperación.
