Científicos rusos 'rejuvenecerán' el reactor nuclear VVER-440

Los especialistas del Centro de Investigaciones del Instituto Kurchátov, con la participación de estudiantes de la Universidad Nacional de Investigaciones Nucleares de Rusia (MEPhI), analizaron el estado estructural del cuerpo del reactor nuclear VVER-440.

Aplicaron tecnología que permite aumentar la vida útil de los reactores hasta 60 años y reducir gastos de desmontaje de los reactores viejos y de construcción de los nuevos. Los resultados del estudio están publicados en la revista Journal of Nuclear Materials.

Un científico de la universidad Nacional de Investigaciones Nucleares de Rusia (MEPhI) analiza el estado estructural del cuerpo del reactor nuclear VVER-440

© Foto : Evgenya Kuleshova (NRNU MEPhI)

El cuerpo del reactor nuclear de agua presurizada —el tipo de reactor más extendido en el mundo— VVER-440 es uno de los principales núcleos de la planta. La seguridad y la eficiencia del cuerpo determinan, en gran medida, la marcha de la central nuclear en general.

Durante el funcionamiento, bajo el efecto de la radiación por neutrones rápidos, los aceros del cuerpo del reactor sufren un daño neutrónico que disminuye su plasticidad, a raíz de la formación de defectos nano dimensionales inducidos por la irradiación.

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La temperatura de operación del cuerpo de reactor —alrededor de 300^оС— y la radiación hacen que en las fronteras de grano se formen segregaciones de los elementos residuales que reducen la resistencia del acero al agrietamiento.

Estos efectos acortan el plazo de funcionamiento seguro del cuerpo de reactor, ya que con el tiempo aumenta el riesgo de su destrucción por agrietamiento al entrar en contacto con agua fría en caso de refrigeración de emergencia.

Para prolongar la vida útil de los cuerpos de los reactores VVER-440, en 1991 se realizó el recocido de varios cuerpos de reactores, lo que significa caldear los metales para que adquieran de nuevo el temple necesario. Esto permitió alargar el plazo de su funcionamiento hasta los 45 años.

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Según los científicos, para extender la vida útil hasta los 60 años y que sea económicamente justificado, es necesario repetir el recocido, previo análisis del estado estructural y las propiedades mecánicas de los cuerpos de los reactores que han estado funcionando durante largo tiempo tras el primer recocido.

La tecnología de recocido fue desarrollada y patentada por el Instituto Kurchátov y establece los parámetros de temperatura, tiempo de exposición, velocidad de calentamiento en diferentes etapas y la velocidad de enfriado.

El método consiste en recortar los cuerpos de los reactores VVER-440 en funcionamiento y someter las muestras a un riguroso estudio y a un recocido repetido.

"Solo después de realizar este procedimiento se pueden dar recomendaciones sobre la posibilidad de prolongar la vida útil del cuerpo de reactor y determinar el ritmo de su fragilización por irradiación", explica Yevguénia Kuleshóva, investigadora del Instituto Kurchátov y catedrática de la MEPhI.

Los investigadores afirman que este método permite aumentar la vida útil de los reactores hasta los 60 años y, además, reducir considerablemente los costes de desmontaje de los reactores viejos y de construcción de los nuevos.

"La realización del recocido de renovación en el modo preestablecido elimina los defectos, las fases precipitadas inducidas por la irradiación y las segregaciones en las fronteras de grano. Como resultado, la estructura y las propiedades de los aceros vuelven a su estado inicial, lo cual prolonga su vida útil. Es por eso que son tan necesarios los conocimientos sobre la estructura y las propiedades mecánicas de los aceros del cuerpo de reactor en diferentes etapas de su funcionamiento, incluido después de los recocidos de renovación", detalla Kuleshóva.Durante el estudio se utilizaron métodos modernos como la microscopía electrónica de transmisión y barrido, la tomografía de sonda atómica y la espectroscopia electrónica Auger. Para determinar el grado de la fragilización por irradiación de los aceros se llevaron a cabo ensayos mecánicos de flexión estática y de flexión al choque.

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"La participación de los estudiantes de la MEPhI en el proyecto pone de manifiesto la conexión de las universidades rusas con la ciencia y la economía real que permite a los universitarios participar en los desarrollos científicos y solucionar importantes problemas. Permite elevar su nivel de conocimientos, competencias y contribuir a que el país obtenga beneficios reales", resalta Kuleshóva.