En esta edición vamos a hablar sobre una nueva central nuclear de baja potencia con un reactor VVER-I. Este es un reactor modular de tipo integral con circulación de refrigerante natural, que está siendo desarrollado por OKB Gidropress.

Características de la vasija

La vasija del reactor VVER-I contiene el núcleo, la unidad de tuberías de aspiración, los módulos del generador de vapor y otros dispositivos internos necesarios. El refrigerante es el agua, con una temperatura más alta y una densidad más baja, circulando solo en la vasija del reactor. Fluye desde el núcleo del reactor al espacio anular de los generadores de vapor, donde se enfría y se envía de regreso a través de la sección del tubo de bajada a la entrada del núcleo. Las alturas de ubicación de los generadores de vapor y del núcleo proporcionan una circulación natural constante. De los generadores de vapor, sale vapor sobrecalentado con una presión de 3 MPa y una temperatura de unos 290°C de la vasija del reactor y entra en la turbina o circula a través de intercambiadores de calor. Así, el circuito primario está integrado en la vasija de presión del reactor. La potencia térmica del reactor en la versión básica es de 250 MW. Pero las evaluaciones realizadas demostraron que sin cambios significativos en el diseño, aumentando la altura de la vasija de presión del reactor en 1,5-2 metros y los módulos generadores de vapor, la potencia térmica se puede elevar a 400 MW. Esto permitiría responder con flexibilidad a las peticiones de los clientes.

Las ventajas del diseño integral

Gracias al diseño integrado, se reduce la cantidad de equipos y el compartimiento del reactor es más compacto. Además, no es necesario utilizar tuberías de gran diámetro. El mayor diámetro de las tuberías en el VVER-I con refrigerante de alta presión es inferior a 100 mm. Como resultado, se minimiza la composición de los sistemas de seguridad. Por lo tanto, otra ventaja indiscutible es que los sistemas de seguridad pueden hacerse pasivos. En el diseño no hay sistemas de seguridad activos manejados por humanos.

El principio de modularidad se extiende a todo el reactor. La vasija alberga siete generadores de vapor modulares que son fáciles de mantener, reparar e incluso, si es necesario, reemplazar. La modularidad del reactor en su conjunto radica en la posibilidad fundamental de colocar dos o tres reactores bajo una misma contención.

Las ventajas de la circulación natural

Una planta de reactor VVER de alta potencia es capaz de extraer más del 10% de la potencia nominal en circulación natural, unos 300 MW de potencia térmica. Esto se confirma mediante las pruebas pertinentes. Dada esta característica, los diseñadores quieren obtener casi la misma potencia en la misma vasija reduciendo la resistencia hidráulica del circuito de circulación y creando otras condiciones que garanticen una circulación natural estable. El modelo CFD (Сomputational Fluid Dynamics modeling) confirmó la exactitud de la solución. “Como resultado, no hay necesidad de descubrir cómo integrar las bombas de circulación en el recipiente a presión del reactor, no hay necesidad de alimentarlas y mantenerlas. En mi opinión, cuanto menos complejo sea el equipo y más simple sea el diseño, más fiable será”, comenta Mikhail Bykov, Jefe del Departamento de Física Térmica de Gidropress (parte de Rosatom).

Un enfoque probado

Durante el proceso de desarrollo, los especialistas de Gidropress consideraron muchas propuestas para el diseño del reactor. Como resultado, nos decidimos por tecnologías probadas con el tiempo, pero fue necesario encontrar muchas soluciones nuevas. “La vasija del reactor es similar a la vasija VVER-1000, que ya ha servido durante más de 1000 años-reactor. Era necesario colocar generadores de vapor y el núcleo en él, y surgió un dilema: ¿debería fluir el refrigerante alrededor del tubo del generador de vapor o, por el contrario, organizar el segundo circuito en el espacio anular? ¿Cómo crear una sección de tracción para garantizar una circulación natural sostenible? Este tipo de bifurcaciones y tareas aparecieron en muchos aspectos. Y es genial que desde el principio los jóvenes se involucraron con pasión en el trabajo”, señaló Mikhail Bykov.

Los jóvenes especialistas ofrecieron ideas audaces, calcularon inmediatamente las opciones y eligieron las mejores soluciones. Los colegas experimentados los guiaban e impulsaban. Como resultado, la propuesta técnica para la planta del reactor VVER-I se desarrolló con más seriedad de lo que requiere esta etapa. Con base en los resultados del trabajo, se formaron los términos de referencia para el desarrollo de un diseño preliminar de VVER-I.

La siguiente etapa es un proyecto de diseño de la planta del reactor. Tras un estudio conjunto con el proyectista general y el supervisor, aparecerá el aspecto de toda la central nuclear, el volumen de equipos y sistemas. «Creo que juntos podemos crear una planta nuclear de baja potencia económicamente atractiva con VVER-I con un gran potencial de exportación que cumpla con todos los requisitos modernos de seguridad y fortalecer aún más la posición de liderazgo de Rosatom en este segmento del mercado«, resumió Mikhail Bykov.

Gidropress OKB

La empresa lleva a cabo un complejo conjunto de trabajos de diseño, cálculo-teóricos, investigación experimental y producción en la creación de plantas de reactores para diversas clases de centrales nucleares. Se proporciona soporte al diseño en todas las etapas del ciclo de vida del equipo diseñado.