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Central nuclear de Trillo - Monografía



 
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Centrales nucleares. Energía de fisión, eléctrica. Trillo, Santa María de Garoña, Almaraz, Ascó, Vandellós. Reactor. Uranio. Barreras, líneas defensa. Electricidad. Contaminación. Accidente



1.- La energía nuclear



La fisión nuclear es una reacción que tiene lugar en átomos pesados, como el uranio, thorio, plutonio, etc…, al impactar sobre ellos neutrones. El átomo se fragmenta en varios elementos de peso atómico inferior, con liberación masiva de energía y generación de nuevos neutrones.

1.1. La energía nuclear en el mundo


A lo largo de los últimos cincuenta años, los avances científicos y tecnológicos en la utilización de la energía nuclear han sido notables.

Las centrales nucleares surgieron de los años sesenta como la gran solución a las creciente demanda energética, siendo la crisis del petróleo un elemento clave en su desarrollo, más de treinta países reúnen una cifra cercana a los quinientos reactores, con una potencia de 400 millones de kilovatios, que aportan más del 16% de la energía eléctrica generada.

El desarrollo de zonas con fuertes deficiencias energéticas es un reto que todas las naciones deberán de asumir en un futuro cercano, en este panorama mundial las centrales nucleares jugarán un papel revelante, aportando una energía segura, competitiva y protectora del medio ambiente.


1.2.- La energía nuclear en España



El Plan energético Nacional, aprobado en 1991, define una potencia total instalada de origen nuclear de 7400 Mw. Esta cifra constituye aportación muy significativa al parque eléctrico español, representado en un 17%.

La gestión de los residuos radioactivos, está encomendada a la Empresa Nacional de Residuos, ENRESA, a través del plan General de Residuos Radioactivos, ENRESA tiene también encomendado el estudio de soluciones para la gestión de los residuos radioactivos de alta actividad cuyo análisis se lleva a cabo en diversos países de todo el mundo.

2.- Referencias



2.1. Central Nuclear Trillo 1



La Central nuclear de Trillo 1 es la mayor de España por su potencia, 1.066 Mw. Equipada con un reactor de agua a presión (PWR), cuenta con una tecnología probada y en funcionamiento en diversos países.

Su construcción y montaje representó un hito en la historia de la energía en España. Es la primera Central con tecnología de la firma alemana Siemens . KWU, que se instaló en España.

Situada junto al río Tajo, en el enclave denominado “Cerrillo Alto”, del término municipal de Trillo (Guadalajara), su emplazamiento dista 93 Km. de Madrid, 47 Km. de Guadalajara y 80 Km. de Cuenca. Los núcleos urbanos más próximos son el propio pueblo de Trillo, Gárgoles y Cifuentes.


2.1.1.- Proyecto de la Central



La central nuclear trillo 1 ha sido concebida como una central de base, es decir, de funcionamiento ininterrumpido y alto grado de disponibilidad.
En condiciones normales de operación, alcanza una producción del orden de 8.000 millones de kilovatios por hora, al año. Esta potencia representa un 40% de la potencia hidráulica instalada en 34 centrales hidroeléctricas en la Cuenca del río Tajo. Trillo consigue una utilización del 80% de su potencia,  frente al 30% del parque hidráulico del Tajo.
El reactor de Trillo 1 pertenece a la denominada tercera generación de centrales nucleares, españolas. Su diseño es de la firma alemana Siemens-KWU. Existen centrales con tecnología similar a Trillo 1, en pleno funcionamiento, en Alemania, Suiza y Brasil. El 85% de la inversión realizada es de origen español, lo que ha constituido el porcentaje máximo alcanzado en este tipo de proyectos. La ingeniería superó el 70%, los equipos el 66%, siendo totalmente nacionales apartados tan importante como la obra civil y el montaje.
El 4 de Diciembre de 1975 constituyó un  hito de gran importancia, se otorgaba de autorización previa, que confirmaba el emplazamiento y definía las características, fue concebida el 17 de Agosto de 1979 se concedía el permiso de explotación provisional.
El 13 de Mayo de 1988, se inició la explotación comercial. La central Nuclear Trillo 1 es propiedad de UNIÓN FENOSA, IBERDROLA, HIDROELÉCTRICA DEL CANTÁBRICO Y NUCLENOR.

2.1.2.- Combustible



La Central Nuclear Trillo 1 utiliza anualmente 80 toneladas de óxido de uranio enriquecido con u-225, en una proporción media aproximadamente el 3,7%.

Este combustible se presenta en forma de pastilla apiladas en unos tubos o vainas de aleación metálica de algo más de 4 metros de longitud. Las vainas, a su vez, se agrupan en haces de 236 unidades, denominados “elementos combustibles”. En la vasija del reactor se alojan un total de 177 de estos elementos. En 52 de ellos se incorporan conjuntos de 20 varillas de las llamadas “barras de control”. También se dispone de otras varillas adicionales con instrumentación de medida y supervisión.

La recarga del reactor se realiza de forma periódica, sustituyéndose un tercio de los elementos combustibles, material dos veces más denso que el plomo. El combustible gastado es almacenado en una piscina especialmente para este fin y situada dentro del edificio del reactor.

Comparativamente, un día de producción de esta central equivale al consumo de 34.000 barriles de petróleo en una central de fuel de la misma potencia y 6.850 toneladas diarias de carbón en una térmica convencional.

La piscina de combustible gastado situado dentro del recinto de contención, alberga una estructura reticular donde se colocan los elementos combustibles gastados inmersos en agua.

Esta estructura se amplía en 1996 mediante la construcción de nuevos bastidores, obteniendo 213 nuevas posiciones, lo que permitirá su utilización hasta el año 2001.

2.2. Centrales Nucleares Españolas (1994)



JOSE CABRERA     



Tipo de reactor Ü PWR
Potencia térmica Ü 510 Mwt
Combustible Ü UO?
N º de elementos combustibles Ü 69
N º de barras de control Ü 17
N º de cuerpos de turbina Ü 2
Potencia eléctrica Bruta (Mw.) Ü 160
Potencia eléctrica Neta (Mw.) Ü 153
Propietario Ü UFSA (100%)
Permiso de construcción Ü 24 de Junio del 64
Operación Comercial Ü 13 de Agosto del 69
Situación Ü Zorita de los Canes(Guadalajara)
Teléfono Ü 521 28 72 73 74
Fax Ü 5212871


SANTA MARÍA DE GARONA



Tipo de reactor Ü BWR
Potencia térmica Ü 1381 Mwt
Combustible Ü UO?
N º de elementos combustibles Ü 400
N º de barras de control Ü 97
N º de cuerpos de turbina Ü 3
Potencia eléctrica Bruta (Mw.) Ü 460
Potencia eléctrica Neta (Mw.) Ü 440
Propietario Ü NUCLENOR (50% ENDESA y 50% IBERDROLA)
Permiso de construcción Ü 2 De Mayo del 66
Operación Comercial Ü 11 De Mayo del 71
Situación Ü Santa María de Garona (Burgos)
Teléfono Ü 34 94 00
Fax Ü 343440

ALMARAZ 1



Tipo de reactor Ü PWR
Potencia térmica Ü 2696 Mwt
Combustible Ü UO?
N º de elementos combustibles Ü157
N º de barras de control Ü 48
N º de cuerpos de turbina Ü 3
Potencia eléctrica Bruta (Mw.) Ü 930
Potencia eléctrica Neta (Mw.) Ü 900
Propietario Ü CNA (53% IBERDROLA, 36% CSE, 11% UFSA)
Permiso de construcción Ü 2 De Julio del 73
Operación Comercial Ü 1 De Septiembre del 83
Situación Ü Almaraz (Cáceres)
Teléfono Ü 54 50 90
Fax Ü 544196

ALMARAZ 2



Tipo de reactor Ü PWR
Potencia térmica Ü 2696 Mwt
Combustible Ü UO?
N º de elementos combustibles Ü 157
N º de barras de control Ü 48
N º de cuerpos de turbina Ü 3
Potencia eléctrica Bruta (Mw.) Ü 930
Potencia eléctrica Neta (Mw.) Ü 900
Propietario Ü CNA (53% IBERDROLA, 36% CSE, 11% UFSA)
Permiso de construcción Ü 2 De Julio del 73
Operación Comercial Ü 1 De Julio del 84
Situación Ü Almaraz (Cáceres)
Teléfono Ü 54 50 90
Fax Ü 544196

ASCÓ 1



Tipo de reactor Ü PWR
Potencia térmica Ü 2696 Mwt
Combustible Ü UO?
N º de elementos combustibles Ü 157
N º de barras de control Ü 48
N º de cuerpos de turbina Ü 3
Potencia eléctrica Bruta (Mw.) Ü 930
Potencia eléctrica Neta (Mw.) Ü 898
Propietario Ü ANA (60% FECSA, 40% ENDESA)
Permiso de construcción Ü 16 De Mayo del 74
Operación Comercial Ü 10 De Diciembre del 84
Situación Ü Ascó (Tarragona)
Teléfono Ü 40 51 50
Fax Ü 405181

ASCO 2


Tipo de reactor Ü PWR
Potencia térmica Ü 2696 Mwt
Combustible Ü UO?
N º de elementos combustibles Ü 157
N º de barras de control Ü 48
N º de cuerpos de turbina Ü 3
Potencia eléctrica Bruta (Mw.) Ü 930
Potencia eléctrica Neta (Mw.) Ü 898
Propietario Ü ANA (60% FECSA, 40% ENDESA)
Permiso de construcción Ü 16 De Mayo del 74
Operación Comercial Ü 10 De Diciembre del 84
Situación Ü Ascó (Tarragona)
Teléfono Ü 40 51 50
Fax Ü 405181

COFRENTES   



Tipo de reactor Ü BWR
Potencia térmica Ü 2952 Mwt
Combustible Ü UO?
N º de elementos combustibles Ü 624
N º de barras de control Ü 145
N º de cuerpos de turbina Ü 3
Potencia eléctrica Bruta (Mw.) Ü 990
Potencia eléctrica Neta (Mw.) Ü 95
Propietario Ü IBERDROLA 100%
Permiso de construcción Ü 9 De Septiembre del 75
Operación Comercial Ü 11 de Marzo del 85
Situación Ü Cofrentes (Valencia)
Teléfono Ü 32 65 088
Fax Ü 2196262

VANDELLÓS 2



Tipo de reactor Ü PWR
Potencia térmica Ü 2775 Mwt
Combustible Ü UO?
N º de elementos combustibles Ü 157
N º de barras de control Ü 48
N º de cuerpos de turbina Ü 4
Potencia eléctrica Bruta (Mw.) Ü 1004
Potencia eléctrica Neta (Mw.) Ü 961
Propietario Ü ANV (ENDESA 72%, IBERDROLA 28%)
Permiso de construcción Ü 29 De Diciembre del 80
Operación Comercial Ü 8 De Marzo del 88
Situación Ü Vandellós (Valencia)
Teléfono Ü81 00 11
Fax Ü 820245

TRILLO 1



Tipo de reactor Ü PWR
Potencia térmica Ü 3010 Mwt
Combustible Ü UO?
N º de elementos combustibles Ü 177
N º de barras de control Ü 52
N º de cuerpos de turbina Ü 4
Potencia eléctrica Bruta (Mw.) Ü 1066
Potencia eléctrica Neta (Mw.) Ü 1000
Propietario Ü CNT(UFSA 34,5%, IBERDROLA 48%, HC 15,5%, NUCLEANOR 2%)
Permiso de construcción Ü 17 De Agosto del 79
Operación Comercial Ü 6 De Agosto    del 88
Situación Ü Trillo (Guadalajara)
Teléfono Ü 81 79 00
Fax Ü 810726

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En la Central Nuclear de Trillo trabajan unas 513 personas, divididas en 5 tipos de empresas:

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4.- Funcionamiento de la Central



Una central es una instalación que aprovecha el calor que se origina durante el proceso de fisión del átomo para producir vapor a alta temperatura, este vapor acciona un grupo  turbina- alternador que genera energía eléctrica. La diferencia esencial con las centrales térmicas convencionales reside e la fuente de calor utilizada para la generación de vapor . En las centrales nucleares, la fuente principal de calor es la fisión de uranio u otros elementos similares. En las centrales térmicas convencionales, el calor se consigue mediante la combustión del fuel oil, carbón o gas en una caldera.

4.1.- El Reactor



El reactor de la Central Nuclear Trillo 1 está constituido por una vasija metálica de algo más de 11 metros de altura y 4 de diámetro, dentro de la cual se disponen 177 elementos combustibles que constituyen el “núcleo”. Por su interior fluye el refrigerante, agua desmineralizada, que circula a una presión constante de 158 bar, para mantener su estado líquido y que actúa también como moderador. Este tiene como función disminuir la energía de los neutrones que se producen en la fisión, para posibilitar la continuación de la reacción en cadena.

El sistema de control del reactor se basa en la acción unificada de 52 conjuntos de barras de Boro, cada uno con 20 elementos, que,  distribuidos a lo largo del núcleo, regulan el flujo de neutrones existentes y, por consiguiente, la fisión nuclear. Esta acción queda reforzada por la activación adicional de la disolución de Boro en el refrigerante.

El control y, en su caso, la detención de la reacción nuclear se consigue mediante la introducción delas barras de control y la disolución de Boro en el refrigerante. Ambas acciones son autosuficientes, de forma independiente, para cubrir la citada función.

El reactor y su circuito de refrigeración están contenidos dentro de un recinto hermético y estanco, llamado “contención”, formado por una estructura esférica de hormigón y acero.


5.- La seguridad en la Central


Para la seguridad de la central existe una “contención” de las substancias radioactivas dentro de las barreras múltiples. Se divide en 4 barreras.

1º Barrera:

La propia pastilla de combustible nuclear tiene una gran capacidad para retener en su interior la mayor parte de las substancias radioactivas que se producen constituyendo, de esta forma, la primera barrera que evita el escape de dichas substancias .

2º Barrera:

La pequeña cantidad restante que se desprende del combustible queda confinada en los tubos que forman las varillas de combustible.

3º Barrera:

Pero si por un defecto en la barrera anterior lograra salir alguna partícula, pasaría al refrigerante, bien como gas o como sólido, quemando confinado dentro del circuito cerrado en que se mueve dicho refrigerante.

4º Barrera:

Además de estas barreras anteriormente indicadas, existe una más denominada edificio de contención, la cual contribuye a garantizar que dichos residuos no contaminen el medio ambiente.

Tan importante como el contar con diversas barreras para la contención de ñas substancias radiactivas es la necesidad de cerciorarse de que dichas barreras se comportarán como tales, aún en circunstancias inusuales, como pueden ser el fallo de cualquier componente, un error humano o un fenómeno natural (huracanes, inundaciones, terremotos, etc…)

Para conseguir las máximas garantías en cuanto a la eficacia de las barreras de contención, se aplica el concepto por “Las tres líneas de defensa”

5.1.- La primera línea de defensa


Consiste en la elaboración de un proyecto en el que se escogen aquellas características físicas que por sí mismas hagan que el reactor sea seguro y estable; se eligen cuidadosamente los materiales a utilizar, así como los procedimientos de fabricación e instalación de componentes; se prueban individual y se colectivamente los diversos componentes y sistemas; se inspeccionan periódicamente todos los componentes que constituyen las barreras; se estudian y se redactan detalladamente las instrucciones para el funcionamiento de la central; se somete al personal encargado de dicho funcionamiento a largos e intensos cursos de adiestramiento, así como a exámenes rigurosos en los que han de demostrar su capacidad para la misión que han de realizar.

Todas las actividades mencionadas hasta aquí, han de seguir al pie de la letra las rigurosas normas al efecto, de cuyo cumplimiento y verificación se encargarán especialistas de los gobiernos de cada país. Esta línea de defensa garantiza, pos si sola, que las barreras serán infranqueables para las substancias radiactivas.

No obstante la gran confianza que merecen las barreras de contención de substancias radioactivas por las medidas adoptadas en la primera línea de defensa, se considera prudente el suponer que durante la vida de la central se producirán fallos técnicos y humanos, entonces actuará la llamada “Segunda Línea de Defensa” que consiste en la adaptación de una serie de medidas encaminadas a contrarrestar los efectos del mayor fallo que pueda imaginarse en las barreras, de forma que no puedan escapar al ambiente las substancias radioactivas. Entre las medidas adoptadas, que constituyen esta segunda línea de defensa se encuentran:

-    Instrumentos que vigilan y controlan permanentemente el buen funcionamiento del reactor.

-    Instrumentos que detectan cualquier fallo, por pequeño que sea, y ordenan automáticamente, la entrada en funcionamiento de medidas correctivas.

-    Sistemas y componentes que al recibir la orden anterior  actúan al instante para poder corregir cualquier fallo acaecido en las barreras, incluido el más grave que se pueda imaginar y en las condiciones más desfavorables (terremotos, huracanes, etc…).

Las medidas de prudencia se extreman al máximo al adoptar todavía una “Tercera Línea de Defensa”, que actuaría en el caso, sumamente improbable de producirse un fallo técnico o humano en una barrera (fallo del primer nivel de defensa). La tercera línea de defensa consiste en una serie de instrumentos y sistemas independientes que realizan la misma función que los de la segunda línea de defensa, y son capaces, por sí solos, de contrarrestar cualquier fallo de las barreras y evitar igualmente el escape al exterior de substancias radiactivas.

Tanto los sistemas de la segunda línea como los de la tercera línea de defensa, se comprueban a menudo para asegurarse que estarán disponibles en caso de que sean necesarios. Hasta el momento actual, tras casi 20 años ininterrumpidos de funcionamiento de centrales nucleares, nunca ha sido necesaria la actuación de la tercera línea de defensa.


5.2.- Normativa española e internacional



5.2.- Normativa española e internacional



La Central de Trillo 1 cumple con los muy exigentes requisitos establecidos por la normativa española para la construcción y explotación de centrales nucleares. Por el origen de su tecnología, cumple también la legislación alemana en esta materia y, por consiguiente, está homologada en la Comunidad Europea, todas estas normas responde a criterios internacionales, avalados por el Organismo Internacional de Energía Atómica, con sede en Viena y dependiente de la organización de Naciones Unidas. La verificación de su estricto cumplimiento se realiza a través del permanente control que a este efecto lleva a cabo el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN), organismo que depende directamente del Parlamento  Español, al cual informa con carácter exhaustivo periódicamente, garantizando loa máximos niveles de seguridad en la operación de plantas nucleares y en la seguridad radiológica. Como autoridad administrativa, el ministerio de Industria, Comercio y Turismo desarrolla sus funciones conforme con los dictámenes técnicos emitidos por el CSN y de acuerdo con la legislación vigente, las autorizaciones y permisos concedidos.

Hay que destacar también que la Central Nuclear de Trillo 1 ha incorporado en su diseño, nuevos requisitos de seguridad y garantía surgidos tras la concesión del permiso de construcción e implantados en centrales posteriores.


5.3.- Detención de la reacción nuclear



Se logra incorporando diseños pasivos (actuación por gravedad y fallo de corriente) que se aseguren de forma intrínseca que, ante anomalías de cualquier tipo, caigan instantáneamente las barras de control, deteniendo la reacción nuclear.


5.4. La Escala Internacional de Sucesos Nucleares



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Autor:

David Aragonés





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