Presidencia de la Nación


La central CAREM cuenta con soluciones de diseño simples e innovadoras que incrementan y optimizan los estándares de seguridad, en sintonía con la tendencia mundial que se está aplicando sobre los nuevos PWR (Pressurized Water Reactors, o Reactores de Agua Presurizada) que comienzan a construirse en el mundo, y que van incorporando desde sus etapas iniciales de diseño las experiencias absorbidas durante las casi siete décadas de operación comercial en el mundo, incluyendo durante los últimos años una serie de medidas de seguridad específicamente generadas tras el conocido incidente en la central nuclear de Fukushima Daiichi (ocurrido en marzo de 2011).

Vale la pena aclarar en este punto, en forma sumamente sintética, que la fisión nuclear es un proceso controlado por el cual determinados materiales (como el uranio), sometidos a condiciones especiales de presión y temperatura, se fragmentan y liberan enormes cantidades de energía en forma de calor, además de otros elementos como neutrones (que participan activamente del proceso al chocar y fragmentar los materiales que están dentro del núcleo) y radiación, que es contenida con blindajes especiales para evitar su dispersión. Ese calor se utiliza para calentar agua hasta convertirla en vapor, el cual es conducido hasta una turbina conectada a un generador eléctrico (proceso que es prácticamente igual en cualquier central térmica).

El concepto de integración que caracteriza al CAREM se refiere a que el circuito primario, los mecanismos de control de la fisión nuclear y la parte del circuito secundario dedicada a la generación del vapor se encuentran contenidos en el recipiente de presión, que es una gran vasija diseñada para trabajar a alta temperatura y presión, y que a su vez es rodeada por una gruesa estructura de hormigón y acero que actúa como contención y blindaje, llevando prácticamente a cero la posibilidad de escape al exterior (tal como poseen prácticamente todas las centrales nucleares del mundo).

Básicamente, se entiende como “circuito primario” al sistema que facilita la circulación del refrigerante (en el caso del CAREM, agua liviana o natural) cuya función es enfriar el núcleo que contiene los elementos combustibles (los que se “queman” durante el proceso de fisión, liberando energía en forma de calor). La integración también abarca a los mecanismos hidráulicos que accionan las barras de control; y a los generadores de vapor, intercambiadores de calor que forman parte del circuito secundario y tienen la función de convertir el agua que circula a través de ellos en vapor.

El núcleo del reactor CAREM contiene 61 elementos combustibles diseñados íntegramente por la CNEA, cada uno de los cuales se compone por más de 100 barras con pastillas de uranio de bajo enriquecimiento (3,1%), además de algunos materiales absorbentes que ayudan a mantener controlado el proceso de fisión. El agua utilizada para refrigerar el núcleo también actúa como moderador, es decir que reduce la velocidad de los neutrones para aumentar la probabilidad de que ocurra la fisión.

Otra de las características del CAREM es la ausencia de bombas en el circuito primario, donde la circulación se da a través de un proceso llamado convección natural. Este fenómeno físico hace circular el agua del primario por las diferentes temperaturas que ocurren dentro del recipiente de presión y la ubicación de sus fuentes a distintas alturas (las llamadas “fuente caliente” -el núcleo- y “fuente fría” -los generadores de vapor-): o sea, el agua sube al calentarse en el núcleo y desciende al enfriarse tras entregar su calor al generador de vapor.

Sobre las barras de control, cabe mencionar que el proceso de fisión nuclear requiere de elementos absorbentes cuya función es reducir y controlar la cantidad de neutrones que se producen en la fisión. La central CAREM posee dos conjuntos de barras que contienen estos elementos: uno que actúa durante la operación (sistema de ajuste y control), insertando o retirando el material absorbente según la necesidad de subir o bajar la potencia del reactor; y otro que actúa sólo en caso de que sea necesario “apagar” el reactor: son barras que caen por gravedad y que detienen completamente la reacción nuclear (sistema de extinción rápida). Vale la pena aclarar que, si bien las barras que conforman el primer sistema de extinción del CAREM25 son suficientes para apagar de forma segura el reactor, ante cualquier señal que provoque la interrupción de la reacción en cadena las barras del sistema de ajuste y control también caen por gravedad junto con las de extinción, colaborando así con el apagado.

Como todos estos sistemas se encuentran integrados en el recipiente de presión, no es necesario utilizar dispositivos de acción externa, como bombas (como se dijo, el agua se desplaza dentro del recipiente por convección natural) o presurizadores (ya que el CAREM es autopresurizado; se trabaja a alta presión para evitar que el agua hierva, a pesar de que su temperatura supera los 300 grados centígrados). Esta integración genera varias ventajas, entre las que se destaca la reducción significativa de caños y otras conexiones hacia el exterior del recipiente (la mayor penetración del recipiente tiene un diámetro de 38 mm), lo que en consecuencia minimiza la posibilidad ocurrencia de sucesos como la pérdida de refrigerante, asociados habitualmente a las roturas de cañería.

Ya fuera del recipiente de presión, el vapor generado cumple la función de hacer girar una turbina, la cual se conecta a continuación a un generador eléctrico que transforma esa energía cinética (es decir, de movimiento) en energía eléctrica, tal como ocurre en cualquier central eléctrica (ya sea nuclear, térmica, hidroeléctrica, etc.). Esa parte del circuito secundario es refrigerada mediante otro circuito independiente, compuesto por agua de una fuente natural (típicamente, un río o un lago).

Es importante destacar que el agua del circuito secundario nunca entra en contacto directo con la del primario (que es la única que atraviesa el núcleo, es decir, los elementos combustibles); y a su vez, el agua del circuito refrigerante no se cruza en ningún momento con la del secundario. Es decir, hay tres corrientes de agua que circulan en forma independiente entre sí.

Para sintetizar el esquema:

1) El agua del circuito primario desciende por las paredes del recipiente de presión, se calienta en contacto con el núcleo y asciende por acción de ese aumento de temperatura por la zona central del recipiente, luego de lo cual “baña” y calienta las cañerías de los doce generadores de vapor que posee el CAREM25. 


2) Cada generador de vapor está conformado por un sistema de pequeños tubos entrelazados que circulan en contracorriente: mientras los que salen del recipiente de presión transportan el vapor, los que entran llevan el agua enfriada producida por su condensación. 


3) La condensación del vapor ocurre cuando éste, luego de hacer girar la turbina, es enfriado por el agua de río o lago (circuito de refrigeración) y es reinyectado en los generadores de vapor para volver a calentarse con el proceso de intercambio de calor que se da entre el circuito primario y el secundario.

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