Análisis de la estrategia de sustitución de las Barras de Control para la Recarga 22 de la Central Nuclear de Cofrentes

Abstract

[ES] Las barras de control son uno de los componentes fundamentales del núcleo de un reactor nuclear, éstas controlan la potencia generada en el reactor gracias a su inserción y extracción del núcleo. Constituidas por carburo de boro funcionan como absorbente neutrónico, reduciendo así las reacciones de fisión y en consecuencia la energía producida. Además, funcionan cómo elemento de seguridad en caso de emergencia, al producirse SCRAM (parada repentina del reactor) se insertan totalmente en el núcleo. La vida de las barras de control se encuentra limitada por la fluencia neutrónica a la que están sometidas y por la exposición general al ambiente químico agresivo del refrigerante del reactor. Esto provoca el deterioro de las barras y cómo consecuencia la sustitución, según la metodología descrita en este proyecto. Este proyecto comprende el análisis de sustitución de las barras de control que se hará en la Recarga 22 de la Central Nuclear de Cofrentes, reactor BWR-6. La sustitución de éstas se llevará a cabo siguiendo los criterios de aceptación marcados por General Electric Hitachi, fabricante, y la experiencia operativa de la Central Nuclear de Cofrentes. Siendo imprescindible para la elaboración del proyecto, el cálculo de vida de las propias barras de control y la monitorización de la emisión de productos indeseados al moderador (agua) del reactor. En función del quemado de las barras, tiempo de residencia y contenido de boro y tritio en el agua del circuito se procederá al estudio. Estos cálculos se realizaron con el software Capricore, proporcionado por Iberdrola, es un simulador que permite realizar predicciones de quemado al igual que saber el estado del reactor a tiempo real. Capricore calcula el quemado mediante un modelo implantado en el simulador nodal Termohidráulico-Neutrónico 3D del núcleo SIMULATE-3. Tras la extracción del quemado de cada barra de control, se procedió al posterior análisis de los resultados y se elaboraron varias estrategias de sustitución que se propusieron a la dirección del departamento de Ingeniería Nuclear de C. N. Cofrentes. Todas ellas cumpliendo los requisitos de fabricante General Electric Hitachi (GEH) e instalador (C.N. Cofrentes) Tras el análisis de la estrategia de sustitución se procederá a la materialización de la Opción 7. Esta opción sustituye 22 barras de control del Reactor, de las cuales serán quince del tipo Marathon, cinco Duralife dónde se incluye la Barra más quemada por asa de la barra (TIP) y dos Ultra MD. La Recarga 22 de la C. N. Cofrentes está prevista para que se lleve a cabo en noviembre del año 2019.

[CA] Les barres de control són un dels components fonamentals del nucli d'un reactor nuclear, aquestes controlen la potència generada al reactor gràcies a la seva inserció i extracció del nucli. Constituïdes per carbur de bor funcionen com absorbent neutrònic, reduint així les reaccions de fissió i en conseqüència l'energia produïda. A més, funcionen com element de seguretat en cas d'emergència, en produir-SCRAM (parada ràpida del reactor) s'insereixen totalment en el nucli. La vida de les barres de control es troba limitada per la fluència neutrònica a la qual estan sotmeses i per l'exposició general a l'ambient químic agressiu del refrigerant del reactor. Això provoca el deteriorament de les barres i com a conseqüència la substitució, segons la metodologia descrita en aquest projecte. Aquest projecte comprèn l'anàlisi de substitució de les barres de control que es farà a la Recàrrega 22 de la Central Nuclear de Cofrents, reactor BWR-6. La substitució d'aquestes es durà a terme seguint els criteris d'acceptació marcats per General ElectricHitachi, fabricant, i l'experiència operativa de la Central Nuclear de Cofrents. Sent imprescindible per a l'elaboració del projecte, el càlcul de vida de les pròpies barres de control i la monitorització de l'emissió de productes indesitjats al moderador (aigua) del reactor. En funció del cremat de les barres, temps de residència i contingut de bor i triti en l'aigua del circuit es procedirà a l'estudi. Aquests càlculs es van realitzar amb el programari Capricore, proporcionat per Iberdrola, és un simulador que permet realitzar prediccions de cremat igual que saber l'estat del reactor a temps real. Capricore calcula el cremat mitjançant un model implantat en el simulador nodal Termohidràulic-neutrònic 3D del nucli SIMULATE-3. Després de l'extracció del cremat de cada barra de control, es va procedir al posterior anàlisi dels resultats i es van elaborar diverses estratègies de substitució que es van proposar a la direcció del departament d'Enginyeria Nuclear de C. N. Cofrents. Totes elles complint els requisits de fabricant General Electric-Hitachi (GE-H) i instal·lador (C. N. Cofrents) Després de l'anàlisi de l'estratègia de substitució es procedirà a la materialització de l'Opció 7. Aquesta opció substitueix 22 barres de control del Reactor, de les quals seran quinze del tipus Marathon, cinc Duralife on s'inclou la barra més cremada per la part superior de la barra (TIP) i dos Ultra MD. La Recàrrega 22 del C. N. Cofrents està prevista perquè es dugui a terme el novembre de l'any 2019.

[EN] The control rods are one of the fundamental components of the core of a nuclear reactor, these functions are control the power generated in the reactor thanks to its insertion and extraction of the core. Consisting of boron carbide, they function as a neutron absorber, thus reducing the fission reactions and, consequently, the energy produced. In addition, they work as an element of safety in case of emergency, when SCRAM happens (sudden stop of the reactor) they are inserted totally in the core. The life of the control rods is limited by the neutron fluence that they are subjected and by the general exposure to the aggressive chemical environment of the reactor coolant. This causes the deterioration of the bars and as a consequence the substitution, according to the methodology described in this project. This project includes the analysis of substitution of the control rods that will be done in Refueling 22 of the Cofrentes Nuclear Power Plant, reactor BWR-6. The replacement of these will be carried out following the acceptance standards by General ElectricHitachi, manufacturer, and the operating experience of the Cofrentes Nuclear Power Plant. Being essential for the elaboration of the project, the lifetime of the control rods and the monitoring of the emission of unwanted products in the moderator (water) of the reactor. Depending on the lifetime of the bars, residence time and boron and tritium content in the circuit water, the study will proceed. These computations were made with the software Capricore, provided by Iberdrola, is a simulator that allows to make predictions of burning as well as to know the status of the reactor in real time. Capricore calculates the burn through a model implanted in the nodal simulator Thermohydraulic-Neutronic 3D of the SIMULATE-3 core. After the computation of the lifetime of each control bar, we proceeded to the subsequent analysis of the results and several substitution strategies were elaborated, that were proposed to the direction of the Nuclear Engineering department of C. N. Cofrentes. All of them carried out the requirements of manufacturer General Electric-Hitachi (GE-H) and installer (C. N. Cofrentes) After the analysis of the substitution strategy will proceed to the accomplishment of Option 7. This option replaces 22 Reactor control rods, of which fifteen will be Marathon type, five Duralife where the most burned rod by rod handle (TIP) and two Ultra MD are included. Refueling 22 of the C. N. Cofrentes is scheduled to take place in November of the year 2019.