Generación Nuclear

Los líquidos residuales de drenaje, recolectores de fugad radioactivas, el sistema de refrigeración del reactor (RCS) y sistemas similares se recolectan, almacenan y procesan. Los residuos inactivos se descargan o reciclan; los residuos activos se recolectan para procesamiento. Los líquidos radioactivos pueden proporcionar compensación para el RCS, el ECCS y los tanques de almacenaje de combustible gastado. Reto Los líquidos residuales se recolectan y almacenan en tanques de una o dos partes diseñados para contener niveles radioactivos. Los tanques se monitorean en niveles activos y sus contenidos se procesan, liberan o reciclan. Los instrumentos de nivel de tanque, por lo regular de diseño redundante, indican niveles de inventario y protegen contra derrames o vacío que provocan cavitación en bombas.

Una planta tiene varias reservas de drenaje bajas llamadas cisternas. Las cisternas pequeñas incluyen cuartos para bomba y recipientes para ruptura de tanque que contienen las fugas. La gran cisterna de contención del reactor es una reserva esencial de los ECCS cuya función es circular refrigerante continuamente a través del reactor una vez que todos los tanques de almacenamiento de refrigerante están vacíos. Reto Las cisternas pequeñas se monitorean para detector fugas con interruptores de nivel simples operados por flotador diseñados para montaje en soportes en cisternas a nivel de suelo o abrevaderos. Estos interruptores detectan fugas o derrames de bombas, válvulas, contenedores y tuberías. Los niveles de las cisternas de contención grandes, o cisternas ECCS, se monitorean durante la fase de recirculación de extracción de calor residual cuando el sistema primario de enfriamiento del reactor está apagado.

O líquido arrefecedor primário que circula em um PWR é aquecido sob pressões extremamente altas para evitar a ebulição. O líquido arrefecedor aquecido entra em duas ou mais caldeiras chamadas Geradores de Vapor (SG) e ferve o líquido arrefecedor de circuito secundário em um processo de transferência de calor realizado sem misturar os fluidos juntos. O líquido arrefecedor transforma-se em vapor, que aciona o gerador de turbina. Desafio Trinta por cento dos desligamentos de emergência do PWR são atribuíveis a problemas de controle no nível de SG. Os controles equilibram a água de alimentação ao fluxo de vapor sob todas as condições operacionais. Altos níveis altos podem desarmar a turbina. Níveis anormalmente baixos podem ativar a água de alimentação de emergência ou o desligamento de um reator. A precisão da medição é desafiada pelos efeitos térmicos reversos conhecidos como «encolher e dilatar» e por efeitos de pressão estática.

La torre de enfriamiento hiperbólica que libera nubes de vapor de agua es la imagen icónica de una planta generadora de electricidad por energía nuclear. El agua caliente del condensador se bombea a la torre de enfriamiento de tiro natural, se distribuye para eliminar el calor residual a la atmósfera ambiental a través de la evaporación y se recoge en un sumidero antes de ser reciclado de vuelta al condensador Desafío la estructura de entrada a las torres de enfriamiento típicamente consiste de un pozo húmedo vertical y requiere detección de nivel y control de bombas. Los controles de nivel en el sumidero mantienen el nivel mediante la adición de agua de reposición y con frecuencia se configuran con alarmas de nivel alto y bajo.

Un tercio de la carga total de combustible de un reactor se retira del núcleo cada 12 a 18 meses y se reemplaza con combustible nuevo. Las barras de combustible gastadas generan calor intenso y alta radiación y se almacenan bajo el agua en piscinas con profundidades de 6 a 12 metros. El agua enfría el combustible y proporciona protección contra la radiación. El combustible gastado se envía posteriormente para su reprocesamiento o su almacenamineto hermético en urnas secas. Reto Sin refrigeración, el agua de la piscina de combustible gastado se calentará y hervirá. Los conjuntos de combustible expuestos se sobrecalentarán, fundirán o arderán. El nivel de la piscina es estrictamente controlado y el agua está en constante recirculación para su enfriamiento en intercambiadores de calor para ser luego devuelta a la piscina para reanudar el enfriamiento de las barras. Generalmente, se requieren alarmas de nivel alto y bajo, así como una indicación redundante de nivel continuo.

Las torres de enfriamiento de sistema abierto rechazan calor residual del ciclo de vapor exponiendo el agua de enfriamiento directamente a la atmosfera. La mayoría del calor eliminado se somete a evaporación y el resto del agua enfriada cae al recipiente de recolección. Las aplicaciones de control de nivel incluyen un interruptor de alto nivel para evitar condiciones de derrame en el recipiente de la torre de enfriamiento. En un sistema de enfriamiento de una sola vez, la estructura de consumo de agua es a menudo una bomba de fosa húmeda vertical que requiere censado de nivel alto y bajo y posible control de bomba. Reto La entrada de agua y los niveles en el recipiente de la torre de enfriamiento requieren censado y control de nivel. En climas fríos, un interruptor de nivel puede funcionar en equipo con un calentador resistivo para proteger agua fija en el recipiente de la torre de enfriamiento contra el congelamiento.

El sistema de enfriamiento de emergencia del núcleo (ECCS) suministra agua refrigerante al reactor durante una interrupción del sistema de enfriamiento normal del reactor. Hasta 250,000 galones de agua de compensación de emergencia se extraen de tanques de almacenaje de agua de alimentación (RWST) durante la fase de inyección y desde una cisterna de contención durante la segunda fase de recirculación. Reto El control de nivel en los tanques de almacenaje de agua de alimentación es esencial para operaciones de enfriamiento de emergencia. Bajos niveles en estos tanques activan bombas de actuación que traen refrigerante adicional desde acumuladores, deaireadores, tanques de agua de-mineralizada y tanques de condensado tratado. El ECCS puede ser activado por una indicación de perdida de presión de refrigerante o por bajo nivel de enfriador de reactor.

Una SCRAM es una parada rápida de un reactor nuclear mediante el cual las barras de control se insertan entre las barras de combustible en el núcleo del reactor para interrumpir la reacción de fisión. El SCRAM es accionado automáticamente o manualmente por un operador cuando se exceden cieretos parámetros del proceso. Cuando se insertan barras de control, las varillas desplazan el refrigerante radioactivo y lo conducen a un tanque de almacenamiento. Este refrigerante «caliente» se procesa más tarde y se envía de vuelta al sistema de recirculación. Reto La instrumentación de nivel en el tanque de volumen de descarga es un control importante en el Sistema de Protección del Reactor. Los controles de nivel deben estar aprobados para el servicio radiactivo en un entorno de vapor. Interruptores mecánicos tipo flotador convencionales se especifican con frecuencia ya que cumplen con estos requisitos con alta fiabilidad.