Matraz nuclear - Nuclear flask

Vagón con cabina de transporte que contiene un matraz de residuos nucleares, en Bristol

Un matraz nuclear es un contenedor de envío que se utiliza para transportar materiales nucleares activos entre la central nuclear y las instalaciones de reprocesamiento de combustible gastado.

Cada contenedor de envío está diseñado para mantener su integridad en condiciones normales de transporte y durante condiciones hipotéticas de accidente. Deben proteger su contenido contra daños del mundo exterior, como impactos o incendios. También deben contener su contenido de fugas, tanto para fugas físicas como para blindaje radiológico.

Un barril de envío típico de SNF montado en un vagón de ferrocarril

Los contenedores de envío de combustible nuclear gastado se utilizan para transportar el combustible nuclear gastado utilizado en plantas de energía nuclear y reactores de investigación a sitios de eliminación como el centro de reprocesamiento nuclear en el sitio de COGEMA La Hague .

Internacional

Reino Unido

Tren de matraces nucleares cerca de la instalación de reprocesamiento de combustible gastado nuclear de Sellafield en el Reino Unido

Los matraces transportados por ferrocarril se utilizan para transportar combustible gastado desde centrales nucleares en el Reino Unido y la instalación de reprocesamiento de combustible nuclear gastado de Sellafield . Cada frasco pesa más de 50 toneladas y, por lo general, no transporta más de 2,5 toneladas de combustible nuclear gastado .

Durante los últimos 35 años, British Nuclear Fuels plc (BNFL) y su subsidiaria PNTL han realizado más de 14.000 envíos en barriles de SNF en todo el mundo, transportando más de 9.000 toneladas de SNF a más de 16 millones de millas por carretera, ferrocarril y mar sin emisión radiológica. BNFL diseñó, autorizó y actualmente posee y opera una flota de aproximadamente 170 barriles del diseño Excellox. BNFL ha mantenido una flota de contenedores de transporte para enviar SNF al Reino Unido , Europa continental y Japón para su reprocesamiento .

En el Reino Unido se llevaron a cabo una serie de demostraciones públicas en las que los frascos de combustible gastado (cargados con barras de acero) se sometieron a condiciones de accidente simuladas. Un matraz seleccionado al azar ( nunca utilizado para contener combustible usado ) de la línea de producción se dejó caer primero desde una torre. El matraz se dejó caer de tal manera que la parte más débil golpeara el suelo primero. La tapa del matraz estaba ligeramente dañada pero escapó muy poco material del matraz. Un poco de agua se escapó del matraz pero se pensó que en un accidente real, el escape de radiactividad asociado con esta agua no sería una amenaza para los humanos o su entorno.

Para una segunda prueba, el mismo matraz se equipó con una tapa nueva, se llenó de nuevo con barras de acero y agua antes de que un tren entrara en él a alta velocidad. El matraz sobrevivió con solo daños cosméticos mientras el tren fue destruido. Aunque se conoce como una prueba, las tensiones reales que sufrió el matraz estuvieron muy por debajo de lo que están diseñadas para soportar, ya que gran parte de la energía de la colisión fue absorbida por el tren y también al mover el matraz a cierta distancia. Este matraz está en exhibición en el centro de capacitación en Heysham 1 Power Station .

Descripción

Introducidos a principios de la década de 1960, los matraces Magnox constan de cuatro capas; un interno de salto que contiene los residuos; guías y protectores que rodean el contenedor; todo contenido dentro del cuerpo principal de acero de 370 milímetros de espesor (15 pulgadas) del propio matraz, con aletas de enfriamiento características; y (desde principios de la década de 1990) una cabina de transporte de paneles que proporcionan un alojamiento externo. Los matraces para desechos de las estaciones de energía de reactores enfriados por gas avanzados posteriores son similares, pero tienen paredes principales de acero más delgadas con un grosor de 90 milímetros (3,5 pulgadas), para dejar espacio para un amplio blindaje interno de plomo . El matraz está protegido por un perno de cerrojo que impide que el contenido que se tiene acceso durante el tránsito.

Transporte

Todos los frascos son propiedad de la Autoridad de Desmantelamiento Nuclear , los propietarios de Direct Rail Services . Un tren que transporta frascos sería transportado por dos locomotoras, ya sea Clase 20 o Clase 37 , pero las locomotoras Clase 66 y Clase 68 se utilizan cada vez más; las locomotoras se utilizan por parejas como medida de precaución en caso de que alguna falle en el camino. Greenpeace protesta porque los frascos en el tránsito ferroviario representan un peligro para los pasajeros que se encuentran en las plataformas, aunque muchas pruebas realizadas por el Ejecutivo de Salud y Seguridad han demostrado que es seguro para los pasajeros pararse en la plataforma mientras pasa un frasco.

La seguridad

Prueba Old Dalby Test Track de los años 80 contra un matraz en su posición más vulnerable. Las imágenes de video están disponibles en varios servicios de hospedaje.

La resistencia a los choques del matraz se demostró públicamente cuando una locomotora British Rail Class 46 fue impulsada a la fuerza hacia un matraz descarrilado (que contenía agua y varillas de acero en lugar de material radiactivo) a 100 millas por hora (160 km / h); el matraz sufrió daños superficiales mínimos sin comprometer su integridad, mientras que tanto el vagón de plataforma que lo transportaba como la locomotora fueron más o menos destruidos. Además, los matraces se calentaron a temperaturas superiores a 800 ° C (1470 ° F) para demostrar la seguridad en caso de incendio. Sin embargo, los críticos consideran que las pruebas son defectuosas por varias razones. Se afirma que la prueba de calor es considerablemente inferior a la de los incendios teóricos del peor de los casos en un túnel, y el impacto del peor de los casos hoy tendría una velocidad de cierre de alrededor de 170 millas por hora (270 km / h). Sin embargo, ha habido varios accidentes con frascos, incluidos descarrilamientos, colisiones e incluso la caída de un frasco durante el traslado de tren a carretera, sin que se hayan producido fugas.

Se han encontrado problemas donde los frascos "sudan", cuando pequeñas cantidades de material radioactivo absorbido en la pintura migran a la superficie, causando riesgos de contaminación. Los estudios identificaron que entre el 10% y el 15% de los matraces del Reino Unido padecían este problema, pero ninguno excedía los límites de seguridad recomendados internacionalmente. Se encontró que matraces similares en Europa continental exceden marginalmente los límites de contaminación durante las pruebas, y se implementaron procedimientos de monitoreo adicionales. Para reducir el riesgo, los vagones de frascos del Reino Unido actuales están equipados con una cubierta con cerradura para garantizar que cualquier contaminación de la superficie permanezca dentro del contenedor, y todos los contenedores se prueban antes del envío, y los que exceden el nivel de seguridad se limpian hasta que estén dentro del límite. Un informe de 2001 identificó los riesgos potenciales y las acciones a tomar para garantizar la seguridad.

Estados Unidos

Un típico barril de envío SNF pequeño montado en un camión
Un contenedor de desechos nucleares del sitio de seguridad nacional de Nevada se transporta por la vía pública

En los Estados Unidos , la aceptabilidad del diseño de cada barril se juzga según el Título 10, Parte 71, del Código de Regulaciones Federales (los barriles de envío de otras naciones, posiblemente excluyendo los de Rusia, están diseñados y probados con estándares similares (International Atomic Energy Agencia "Reglamento para el Transporte Seguro de Materiales Radiactivos" No. TS-R-1)). Los diseños deben demostrar (posiblemente mediante modelos informáticos) protección contra la liberación radiológica al medio ambiente en las cuatro condiciones hipotéticas de accidente siguientes, diseñadas para abarcar el 99% de todos los accidentes:

  • Una caída libre de 9 metros (30 pies) sobre una superficie inflexible
  • Una prueba de perforación que permite que el recipiente caiga libremente 1 metro (aproximadamente 39 pulgadas) sobre una barra de acero de 15 centímetros (aproximadamente 6 pulgadas) de diámetro.
  • Un fuego envolvente de 30 minutos a 800 grados Celsius (1475 grados Fahrenheit)
  • Una inmersión de 8 horas bajo 0,9 metros (3 pies) de agua.
  • Además, un paquete que no esté dañado debe someterse a una inmersión de una hora bajo 200 metros (655 pies) de agua.

Además, entre 1975 y 1977, Sandia National Laboratories llevó a cabo pruebas de choque a gran escala en toneles de transporte de combustible nuclear gastado. Aunque los toneles estaban dañados, ninguno habría tenido fugas.

Aunque el Departamento de Transporte de los Estados Unidos (DOT) tiene la responsabilidad principal de regular el transporte seguro de materiales radiactivos en los Estados Unidos, la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) requiere que los licenciatarios y transportistas involucrados en los envíos de combustible gastado:

  • Siga solo rutas aprobadas;
  • Proporcionar escoltas armadas para áreas densamente pobladas;
  • Utilice dispositivos de inmovilización;
  • Proporcionar monitoreo y comunicaciones redundantes;
  • Coordinar con las agencias de aplicación de la ley antes de los envíos; y
  • Notifique con anticipación a la NRC y Estados por donde pasarán los envíos.

Desde 1965, aproximadamente 3,000 envíos de combustible nuclear gastado se han transportado de manera segura por las carreteras, vías fluviales y ferrocarriles de los EE. UU.

Incendio en el túnel del tren de Baltimore

Artículo principal: incendio del túnel de Howard Street

El 18 de julio de 2001, un tren de carga que transportaba materiales peligrosos (no nucleares) descarriló y se incendió al pasar por el túnel ferroviario de Howard Street en el centro de Baltimore, Maryland , Estados Unidos . El fuego ardió durante 3 días, con temperaturas de hasta 1000 ° C (1800 ° F). Dado que los barriles están diseñados para un fuego de 30 minutos a 800 ° C (1475 ° F), se han realizado varios informes sobre la incapacidad de los barriles para sobrevivir a un incendio similar al de Baltimore. Sin embargo, los desechos nucleares nunca se transportarían junto con materiales peligrosos (inflamables o explosivos) en el mismo tren o vía.

Estado de nevada

El estado de Nevada , EE . UU. , Publicó un informe titulado "Implicaciones del incendio del túnel ferroviario de Baltimore para las pruebas a gran escala de los barriles de transporte" el 25 de febrero de 2003. En el informe, dijeron que un hipotético accidente de combustible nuclear gastado basado en Incendio de Baltimore:

  • "El barril de acero-plomo-acero concluido habría fallado después de 6,3 horas; el barril de acero monolítico habría fallado después de 11-12,5 horas".
  • "Área contaminada: 32 millas cuadradas (82 km 2 )"
  • "Muertes latentes por cáncer: 4,000-28,000 durante 50 años (200-1,400 durante el primer año)"
  • "Costo de limpieza: $ 13.7 mil millones (dólares de 2001)"

Academia Nacional de Ciencias

La Academia Nacional de Ciencias , a solicitud del Estado de Nevada, produjo un informe el 25 de julio de 2003. El informe concluyó que se debe hacer lo siguiente:

  • "Se necesita un modelo 3-D (pernos, sellos, etc.) más que un barril HI-STAR para entornos de incendios extremos".
  • "Por motivos de seguridad y análisis de riesgos, los barriles deben someterse a pruebas físicas hasta su destrucción".
  • "NRC debería publicar todos los cálculos térmicos; Holtec está reteniendo información supuestamente patentada".

NRC

La Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos publicó un informe en noviembre de 2006. Concluyó:

Los resultados de esta evaluación también indican claramente que ni las partículas de combustible nuclear gastado (SNF) ni los productos de fisión se liberarían de un paquete de transporte de combustible gastado que transportara combustible gastado intacto involucrado en un incendio de túnel severo como el incendio del túnel de Baltimore. Ninguno de los tres diseños de paquetes analizados para el escenario de incendio del túnel de Baltimore (TN-68, HI-STAR 100 y NAC LWT) experimentó temperaturas internas que pudieran resultar en la ruptura del revestimiento de combustible. Por lo tanto, el material radiactivo (es decir, partículas SNF o productos de fisión) quedaría retenido dentro de las barras de combustible.
No habría ninguna liberación del HI-STAR 100, porque el recipiente soldado interno permanece hermético. Si bien es poco probable una liberación, las posibles liberaciones calculadas para el paquete ferroviario TN-68 y el paquete de camión NAC LWT indican que cualquier liberación de CRUD de cualquiera de los paquetes sería muy pequeña, menos de una cantidad A2.

Canadá

En comparación, el transporte de combustible nuclear gastado en Canadá ha sido limitado . Los barriles de transporte se han diseñado para el transporte por camión y ferrocarril y el organismo regulador de Canadá, la Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear , otorgó la aprobación para los barriles, que también se pueden utilizar para envíos de barcazas. Las regulaciones de la Comisión prohíben la divulgación de la ubicación, la ruta y el momento de los envíos de materiales nucleares, como el combustible gastado.

Transporte marítimo internacional

Los matraces nucleares que contienen combustible nuclear gastado a veces se transportan por mar con el fin de reprocesarlos o reubicarlos en una instalación de almacenamiento. Los buques que reciben estas cargas se clasifican de diversas formas como INF-1, INF-2 o INF-3 por la Organización Marítima Internacional . El código se introdujo como un sistema voluntario en 1993 y se convirtió en obligatorio en 2001. El acrónimo "INF" significa "combustible nuclear irradiado", aunque la clasificación también cubre las cargas de "plutonio y desechos de actividad alta". Para recibir estas clasificaciones, las embarcaciones deben cumplir con una variedad de estándares estructurales y de seguridad. Los buques que se utilizan para el transporte de combustible nuclear gastado suelen estar construidos expresamente y se denominan habitualmente transportadores de combustible nuclear. La flota mundial incluye buques con pabellón del Reino Unido, Japón, Federación de Rusia, China y Suecia.

Ver también

Referencias

Dominio publico Este artículo incorpora  material de dominio público del documento del gobierno de los Estados Unidos : " Respuesta del paquete de transporte de combustible gastado al escenario de incendio del túnel de Baltimore (NUREG / CR-6886) ".

enlaces externos