¿Qué pasa en Fukushima (Parte 4); Cómo son los reactores de Fukushima?

En esta cuarta entrega sobre el accidente de Fukushima me gustaría explicarles cómo es la estructura y el diseño de los cuatro reactores con problemas en la central nuclear de Fukushima Dai-ichi. Cuando uno lee la prensa no deja de sorprenderse porque, a pesar de llevar ya 20 días de accidente, existe una gran confusión en la distinción de los elementos más básicos de la central nuclear. A la vista de lo que uno lee, parece ser que algunos periodistas no distinguen la vasija del reactor de la contención primaria, ni el reactor del núcleo, ni el edificio de contención de la contención primaria, ni la piscina de supresión de la piscina de combustible usado. Obviamente, estos detalles técnicos no tienen por qué ser conocidos por los profesionales de la información pero, si me lo permiten, me gustaría darles un pequeño tirón de orejas (no a todos). Porque después de 20 días de evolución y seguimiento del accidente han tenido tiempo más que de sobra para hacer un esfuerzo en buscar esa información. Intentaremos hoy arrojar algo de luz sobre esos conceptos para, en futuras entregas de esta serie de artículos, tener un poco más clara la terminología que vamos a manejar.

Como sabemos, los reactores 1, 2 y 3 de dicha central tienen problemas de refrigeración desde que el tsunami dejó inoperativos los generadores diésel de emergencia y el sistema RCIC dejó de funcionar, tal y como explicamos en una entrega anterior de esta serie de artículos. El reactor número 4 se encontraba parado en el momento del terremoto y el núcleo del reactor se encontraba vacío de combustible puesto que se estaban realizando unos trabajos de revisión en el interior de la vasija. En esta unidad, por tanto, no hay ningún problema con el reactor, los problemas tienen lugar en la piscina de combustible gastado.

Es preciso aclarar que estos 4 reactores no son idénticos. Hay dos tipos de reactores distintos implicados en el accidente, dos tipos de reactores que consisten en evoluciones de la misma tecnología, los reactores de agua en ebullición (cuyas características primordiales explicamos en la primera de las entregas de esta serie). Por claridad a la hora de seguir la discusión, les muestro a continuación una figura esquemática animada del funcionamiento de una central del tipo BWR (disculpen el inglés):

Esquema de funcionamiento de una central nuclear con reactor del tipo BWR. Fuente: desconozco la fuente original de esta figura.

Lo hemos explicado varias veces, pero es interesante volver a repetir cómo funcionan este tipo de centrales. El combustible nuclear genera calor en el interior del núcleo (que está dentro de la vasija del reactor “Reactor Vessel”). Se hace circular agua por su interior que alcanza la ebullición y se convierte en vapor. Ese vapor se conduce hasta la turbina, donde hace girar a ésta que, a su vez, hace girar un alternador que produce electricidad. El vapor que mueve la turbina se conduce hasta el condensador, donde gracias una corriente de agua fría se condensa convirtiéndose de nuevo en agua. Posteriormente, una bomba aspira esa agua del condensador y la vuelve a introducir en la vasija del reactor, comenzando el ciclo de nuevo.

Como decía más arriba, los 4 reactores implicados en el accidente no son iguales. El reactor número 1 es un BWR-3 con 460 MW de potencia eléctrica (1380 MW de potencia térmica). Los reactores 2, 3 y 4 son del tipo BWR-4 con 784 MW de potencia eléctrica (2.381 MW de potencia térmica) . Si bien el reactor 1 es de menor potencia que los reactores 2, 3 y 4, el diseño del edificio del reactor es análogo para los cuatro. El tipo de contención es la misma en los cuatro reactores. Esa contención es del tipo Mark-I, cuyo esquema podemos ver en la siguiente figura (click para agrandar):

Visión esquemática del edificio del reactor de un BWR con contención Mark-I. Fuente: Traducción a partir de una figura original de la NRC.

Lo que está en el centro de la figura es la vasija del reactor, en cuyo interior está el núcleo del reactor y varias cosas más (en un artículo posterior les enseñaré la vasija del reactor por dentro). Tengan ustedes en cuenta que la vasija tiene una altura aproximada de 20 metros, de los cuales el combustible nuclear ocupa únicamente 4 metros (son número aproximados, para redondear). La vasija del reactor está en el interior de un “recinto” de muros anchos de hormigón, la contención primaria. Esta contención tiene, además, un liner (capa) de acero en el interior que lo hermetiza (se ve en la figura como “Vasija de Contención de Acero”). Si se fijan ustedes, pueden ver que la contención primaria (liner de acero + muros de hormigón) tiene forma de bombilla y, coloquialmente, se la conoce con ese nombre. En la parte inferior de la contención y rodeando la bombilla, se encuentra una cámara toroidal (con forma de donut) que se denomina piscina de supresión. En posteriores artículos explicaremos cuál es el cometido de esa piscina y el papel que ha jugado en el accidente. Otro detalle muy importante es la piscina de combustible, situada en la parte superior del edificio (en la figura se ve bajo la grúa). Por último, tenemos el propio edificio del reactor, que se construye con hormigón armado y constituye una contención secundaria.

Resumiendo. Tenemos un edificio construido con hormigón armado. En su interior tenemos otra contención de hormigón con forma de bombilla en cuyo interior tenemos un liner hermético de acero. En el interior de la bombilla tenemos la vasija del reactor, en cuyo interior, a su vez, se encuentra el núcleo con el combustible nuclear. En la parte superior del edificio se encuentra, además, la piscina de combustible usado (de la que también hablaremos en futuros artículos).

La parte más alta del edificio del reactor (donde está el puente grúa) no es de hormigón armado. Simplemente es una estructura metálica para dar soporte a las placas que cierran el edificio (el tejado, por así decirlo). Ésa fue la parte del edificio que voló por los aires en la explosión de hidrógeno del reactor 1. Miren la imagen del edificio de la unidad número 1 después de la explosión y comparen con la figura esquemática de arriba. Como pueden observar, la parte que voló fueron las placas que cubrían la estructura metálica. El núcleo del reactor se encuentra mucho más abajo, tras unos metros de hormigón armado, una contención hermética de acero y dentro de la vasija del reactor.

Imagen del edificio del reactor número 1 de la central nuclear de Fukushima Dai-ichi. Fuente: Agencia Reuters.

En artículos posteriores explicaremos cómo y por qué tuvieron lugar las explosiones de hidrógeno que volaron las partes superiores de los edificios 1 y 3. Explicaremos el papel de la piscina de supresión. Explicaremos cómo se hicieron los venteos. Explicaremos también qué problemas tuvieron lugar en las piscinas de combustible, especialmente en la 4. Pero mientras llegan esos artículos, les dejo con una magnífica foto de la construcción de un reactor nuclear de este tipo. No es unos de los de Fukushima, es uno en EEUU pero del mismo tipo. En la figura pueden ver perfectamente cómo se está construyendo el liner de acero de la contención primaria (con forma de bombilla) y se observa también la piscina de supresión. En la parte inferior de la fotografía pueden ver la tapa de la contención primaria. A modo de curiosidad les digo que primero se construye la contención y luego se construye el edificio alrededor. Espero que les guste y les emplazo al próximo artículo de la serie, que tratará sobre la vasija y el núcleo del reactor.

Imagen de la construcción de la contención primaria y la piscina de supresión del reactor BWR de Browns Ferry (EEUU). Fuente. Wikipedia.