Derribando el mito de los 40 años de vida de una central nuclear: vida útil frente a vida de diseño

Con frecuencia se citan los famosos 40 años de vida como argumento para tratar de justificar que una central nuclear es vieja y obsoleta, y que por tanto supone un alto riesgo para las personas y el medioambiente. En este artículo explicaremos el origen de esa cifra y comprobaremos que se suele utilizar de forma equivocada y en ocasiones malintencionada.

La vida de diseño de una central nuclear, habitualmente 40 años, es el tiempo mínimo desde su puesta en funcionamiento durante el cual se espera que la instalación funcione con plena seguridad y rentabilidad. Este tiempo coincide con el necesario para amortizar la inversión, por tanto un tiempo menor de vida no haría rentable el proyecto.

En cambio, la vida útil de una central nuclear es el tiempo durante el cual la instalación puede funcionar de forma segura y económicamente viable, cumpliendo todos los requisitos establecidos en la normativa vigente. Por tanto, la vida útil puede ser mayor que la vida de diseño, aunque para ello es necesario cumplir una serie de estrictos requisitos que desarrollaremos a continuación. En España no existe ninguna limitación previa de tiempo, salvo la que imponga el regulador, el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN), por criterios técnicos.

La construcción de una central nuclear necesita estabilidad jurídica, de forma que no se pueda anular su permiso de explotación discrecionalmente por razones ideológicas, como ocurrió en España en 1984, cuando el Gobierno de Felipe González estableció la conocida moratoria nuclear. Las empresas que habían invertido enormes cantidades de dinero en la construcción de varias centrales nucleares, algunas ya terminadas como Lemóniz I y otras muy avanzadas como Lemóniz II y Valdecaballeros I, exigieron una indemnización por el cambio de reglas del juego.

En España no existe ninguna limitación previa de tiempo, salvo la que imponga el regulador, el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN), por criterios técnicos

El Gobierno decidió que lo pagáramos los ciudadanos a través de la factura eléctrica, cuota que terminamos de pagar en 2015. Un pago que no fue una subvención, ni una prima, sino una compensación por anular unos permisos ya concedidos por razones no técnicas.

La gestión del envejecimiento en las centrales nucleares

La instrucción IS-22 del CSN, además de definir los conceptos de vida útil y vida de diseño, fija los requisitos de seguridad para la gestión del envejecimiento y la operación a largo plazo de las centrales nucleares.

La autorización de operación más allá de la vida de diseño de una central nuclear requiere superar una evaluación de seguridad que asegure que se cumplan todos los requisitos establecidos en los análisis de accidentes. El CSN realiza inspecciones periódicas sobre los programas de gestión de envejecimiento y operación a largo plazo basándose en tres pilares: sucesos iniciadores (posibles accidentes), sistemas de mitigación (cómo responder a los accidentes) e integridad de las barreras (para evitar la liberación de productos de fisión).

En cada central nuclear un equipo de personas lidera, con la colaboración de toda la organización, los estudios para determinar si la instalación está preparada para operar más allá de su vida de diseño, basándose en multitud de parámetros, como el análisis de la experiencia propia y ajena, pruebas periódicas de los equipos y ensayos no destructivos en los materiales, entre otros. Solo un imprudente y lego en la materia osaría señalar un único indicador como prueba fundamental para afirmar que una central nuclear está obsoleta, algo que vemos a diario en los medios.

En EEUU, el 90% de las centrales nucleares tienen permiso para operar durante 60 años, 4 reactores ya han solicitado permiso para 80 años y otros 4 han comunicado su intención de hacerlo

Todos los equipos, sistemas y componentes de una central nuclear (ESC), en especial los relacionados con la seguridad, se diseñaron para cumplir una serie de funciones en operación normal y en caso de accidente. Los estudios para la operación a largo plazo deben asegurar que todos los ESC deben continuar siendo capaces de cumplir sus funciones de seguridad. En caso contrario deben ser reemplazados y se reemplazan. Ningún propietario, más allá de su compromiso ético con la seguridad, quiere ver revocado su permiso de explotación por un incidente o accidente evitable.

La NRC, el regulador estadounidense, es el referente normativo de España, puesto que 6 de nuestros 7 reactores tienen tecnología de ese país. En EEUU, el 90% de las centrales nucleares tienen permiso para operar durante 60 años, 4 reactores ya han solicitado permiso para 80 años y otros 4 han comunicado su intención de hacerlo. La situación actual se puede comprobar en la propia web de la NRC. También otros países como Francia, Bélgica, Holanda, Canadá, Rusia, Suiza, Suecia, Finlandia y Reino Unido disponen de centrales nucleares con permisos de operación aprobados más allá de los 40 años.

La seguridad de las centrales nucleares se revisa a diario, con pruebas periódicas de vigilancia de todos los ESC relacionados con la seguridad. En cada parada de recarga (cada 12 ó 18 meses) se incorporan nuevos equipos y sistemas basados en la experiencia operativa internacional, de la que existe un intercambio permanente.

Las centrales españolas no han dejado de aumentar su fiabilidad reduciendo el número de sucesos notificados al regulador y el número de paradas no programadas. Las tendencias son mucho más representativas que los hechos puntuales, algo que lamentablemente no se muestra en las noticias sobre centrales nucleares.

Los límites de la vasija del reactor

Casi todos los ESC de una central nuclear pueden ser reemplazados. Algunos se sustituyen periódicamente siguiendo las recomendaciones del fabricante (alternadores, generadores diésel, transformadores…) y otros solo cuando es necesario por observar desgaste en las revisiones, como los generadores de vapor. El edificio de contención se considera no reemplazable, pero es totalmente reparable. No obstante, el equipo más limitante es la vasija del reactor.

La irradiación fragiliza el acero. Los cálculos iniciales indicaban que las vasijas de los reactores podrían degradarse por lo menos hasta los 40 años de operación. Éstos se basaron, entre otros parámetros, en la relación entre la temperatura y la presión admisibles en el reactor durante la parada y el arranque de la Central y durante las pruebas hidrostáticas. En los reactores PWR también se considera el caso de LTOP (Low Temperature Overpressure, sobrepresión a bajas temperaturas). Con los nuevos cálculos se demuestra que la validez de los cálculos iniciales puede ser extendida al menos hasta 60 años.

Las vasijas tienen insertadas en su interior, a la altura del núcleo (beltline), varias probetas extraíbles, que son muestras de acero de la misma colada que el resto de la vasija. Cada cierto tiempo, aprovechando el cambio de combustible, se extrae un conjunto de probetas para aplicarle ensayos destructivos y analizar su fragilización. De esta forma se puede observar la evolución del deterioro de la vasija y predecir su fallo. Los resultados obtenidos en todas las centrales son concluyentes: existe una cierta fragilización, pero la previsión inicial era demasiado conservadora: serán capaces de resistir mucho más de los 40 años previstos inicialmente.

No existe experiencia de sustitución de la vasija de un reactor nuclear, aunque sí se han realizado tratamientos térmicos (thermal annealing) para recuperar las propiedades originales de vasijas fragilizadas. Quizás parezca una idea descabellada, pero existe una amplia experiencia en la sustitución de generadores de vapor (Almaraz y Ascó en España), que también tienen una parte de circuito primario conectada mediante tuberías a la propia vasija. Varios informes demuestran que tecnológicamente es posible sustituir ese componente, aunque el coste económico debería ser el adecuado para justificar el reemplazo.

No existe experiencia de sustitución de la vasija de un reactor nuclear, aunque sí se han realizado tratamientos térmicos (thermal annealing) para recuperar las propiedades originales de vasijas fragilizadas

Los equipos más pequeños, como válvulas y bombas de proceso y ventiladores, se sustituyen durante el mantenimiento correctivo por averías o fallos, o durante el mantenimiento preventivo, usando técnicas predictivas en función de múltiples parámetros y de la experiencia operativa. Los equipos obsoletos por ausencia de repuestos o por mejoras en las prestaciones se sustituyen por equipos nuevos, como los nuevos sistemas de control distribuido instalados recientemente en todas las centrales nucleares españolas.

También se estudia la resistencia de los materiales estructurales, tanto en las centrales objeto de estudio, como en las que se encuentran en fase de desmantelamiento. Dentro de las actuaciones llevadas a cabo por ENRESA en Zorita, la científica Carmen Andrade del CSIC y una eminencia mundial en durabilidad del hormigón, afirmó que "el aspecto del hormigón es magnífico".

La seguridad después de Fukushima

Tras el accidente nuclear de Fukushima en 2011, las centrales nucleares de todo el mundo reforzaron su seguridad ante sucesos más allá de la base de diseño. En un hilo en Twiter explico con qué medidas concretas se reforzó la seguridad de las centrales españolas. Las modificaciones realizadas tras Fukushima han representado un encarecimiento de las mejoras necesarias para la operación a largo plazo, estimadas en un 10-17% adicional, según la OCDE-NEA.

Cabe señalar esta inversión ya ha sido realizada y que no ha supuesto un encarecimiento del precio de la electricidad, como tampoco lo es la gestión de los residuos y el desmantelamiento, como obliga el PGRR, ya que las centrales nucleares no deciden el precio que cobran por la electricidad que producen. Este precio es subastado y las nucleares parten de precio cero.

La operación a largo plazo de las centrales nucleares, siempre que se realice con seguridad, tiene múltiples ventajas, no solo la evidente rentabilidad económica, sin encarecimiento del precio de la electricidad, sino también la generación eléctrica baja en emisiones de CO2 (tan baja como las renovables incluyendo todo el ciclo) garantizando el suministro ante cualquier condición meteorológica.

El principal inconveniente es el aumento proporcional de residuos, que por otro lado no suponen un incremento sustancial en los costes pagados por los propietarios, ya que las infraestructuras necesarias para su almacenamiento (ATI, ATC y AGP) son ampliables y suponen la mayor parte del gasto.

En definitiva, la operación a largo plazo de las centrales nucleares, es decir, alargar su vida útil más allá de la vida de diseño, es perfectamente viable siempre que se cumplan tres condiciones: (i) se garantice la seguridad de su operación contando con la aprobación del organismo regulador, (ii) se obtenga la autorización administrativa del poder ejecutivo y (iii) lógicamente sean rentables para sus propietarios.

Foto | IAEA