EFECTO DEL TERREMOTO Y TSUNAMI EN LAS CENTRALES NUCLEARES DE FUKUSHIMA DAIICHI. Marzo de 2011

Transcripción

1 EFECTO DEL TERREMOTO Y TSUNAMI EN LAS CENTRALES NUCLEARES DE FUKUSHIMA DAIICHI Marzo de 2011

2 CENTRALES NUCLEARES DE FUKUSHIMA DAIICHI Unidad 1: BWR 3 (439 MW). En operación. Unidades 2 y 3: BWR 4 (760 MW). En operación. Unidades: 4 y 5: BWR 4 (760 MW). En parada. Unidad 6: BWR 5 (1007 MW). En parada. 2

3 DISEÑO DE LA PLANTA Planta de Recarga (Acero) Piscina Combustible gastado 1ª Barrera Elemento Combustible 2ª Barrera Vasija del Reactor 3ª Barrera Contención Primaria 4ª Barrera Edificio Contención Secundaria (Hormigón) Piscina de Supresión (Toro) 3

4 DISEÑO DE LA PLANTA ELEMENTO COMBUSTIBLE (1ª BARRERA DE PROTECCIÓN) PASTILLA DE UO2 (Óido de Uranio) VARILLA ELEMENTO COMBUSTIBLE 4

5 DISEÑO DE LA PLANTA VASIJA REACTOR (2ª BARRERA DE PROTECCIÓN) FUNCIONES: Control Reactividad: Coeficiente de reactividad negativo Etracción de calor Barrera de presión NÚCLEO DEL REACTOR (Elementos Combustibles) BARRAS DE CONTROL DE LA POTENCIA DEL REACTOR 5

6 DISEÑO DE LA PLANTA RECINTO CONTENCIÓN (3ª BARRERA DE PROTECCIÓN) Mantener las temperaturas y presiones que se derivan de los accidentes de pérdida de refrigerante. Confinamiento de material radiactivo en caso de sucesos imprevisibles. 6

7 DISEÑO DE LA PLANTA CONTENCIÓN SECUNDARIA (4ª BARRERA DE PROTECCIÓN) Contiene los equipos de los sistemas necesarios para inyectar agua al reactor en caso de accidente: Sist. Inyección de Baja Presión Sist. Inyección de Alta Presión Sist. de Condensador de Aislamiento 7

8 INICIO DEL SUCESO El 11 de marzo un terremoto de magnitud 9, con epicentro en el mar de la región de Sendai, afectó a la central de Fukushima. La central nuclear está diseñada para terremotos de magnitud inferior a 9. El tsunami originado por el terremoto ocasiona olas mayores de 10 metros que inundan la zona costera y las instalaciones de la central nuclear. 8

9 CONSECUENCIAS DEL TERREMOTO / TSUNAMI ANTES DESPUÉS

10 UNIDAD 1: PRINCIPALES EVENTOS DESPUÉS DEL TERREMOTO SISTEMA ENFRIAMIENTO PISCINA COMBUSTIBLE GASTADO 11 th 14:46: Planta en operación. Parada automática ocasionada por el terremoto. 11 th 15:42: Perdida total de alimentación eléctrica A/C ocasionada por el tsunami. 11 th 16:36: Fuera de servicio el sistema de refrigeración del Reactor. 12 th Subida de presión en la Contención Primaria. 12 th 10:17: Comienzan los venteos de la Contención Primaria. 12 th 15:36: Eplosión (Hidrógeno) en la Contención Secundaria. 12 th 20:20: Comienza la inyección de agua de mar borada. ENERGÍA EXTERNA GENERADORES DIESEL SISTEMA REFRIGERACIÓN NÚCLEO 23 th 02:33: Aumenta la aportación de agua de refrigeración al poner en servicio la línea de contraincendios. : Sistemas fuera de servicio 10

11 UNIDAD 2: PRINCIPALES EVENTOS DESPUÉS DEL TERREMOTO SISTEMA ENFRIAMIENTO PISCINA COMBUSTIBLE GASTADO 11 th 14:46: Planta en operación. Parada automática ocasionada por el terremoto. 11 th 15:42: Pérdida total de alimentación eléctrica A/C ocasionada por el tsunami. 11 th 16:36: Fuera de servicio el sistema de refrigeración del Reactor. 13 th 11:00: Comienzan los venteos de la Contención Primaria. 14 th 13:25: Pérdida de las funciones de refrigeración del Reactor. 14 th 16:34: Comienza la inyección de agua de mar borada al Reactor 14th 22:50 Subida de presión en la Contención Primaria. 15 th 00:02: Venteo de la Contención Primaria. 15 th 06:10: Eplosión (Hidrógeno) en la Contención Secundaria. 15 th alrededor 06:20: Posible daño en la Cámara de Supresión (Toro). Posible daño Toro ENERGÍA EXTERNA GENERADORES DIESEL SISTEMA REFRIGERACIÓN NÚCLEO 20 th 15:05 ~ 17:20 Se inyecta agua de mar borada en la piscina de combustible gastado. 20 th 15:46 Recuperada la energía eléctrica AC eterna. : Sistemas fuera de servicio 11

12 UNIDAD 3: PRINCIPALES EVENTOS DESPUÉS DEL TERREMOTO SISTEMA ENFRIAMIENTO PISCINA COMBUSTIBLE GASTADO (Dificultad en mantener Tª de Piscina 11th 14:46: Planta en operación. Parada automática ocasionada por el terremoto. 11th 15:42: Pérdida total de alimentación eléctrica A/C ocasionada por el tsunami. 12 th 20:41: Comienzan los venteos de la Contención Primaria. 13 th 05:10: Fuera de servicio el sistema de refrigeración de emergencia del Reactor. 13 th 13:12: Comienza la inyección de agua de mar borada al Reactor. 14th 07:44: Subida de presión en la Contención Primaria. 14th 11:01: Eplosión (Hidrógeno) en la Contención Secundaria. 17th 09:48: Descarga de agua de refrigeración con helicópteros y camiones de bomberos. 22 nd 22:43: Recuperada iluminación en Sala de Control. ENERGÍA EXTERNA GENERADORES DIESEL SISTEMA REFRIGERACIÓN NÚCLEO : Sistemas fuera de servicio 12

13 UNIDAD 4: PRINCIPALES EVENTOS DESPUÉS DEL TERREMOTO SISTEMA ENFRIAMIENTO PISCINA COMBUSTIBLE GASTADO (Dificultad en mantener Tª de Vasija / Posible daño en la envolvente ELEMENTOS COMBUSTIBLES FUERA DEL REACTOR Planta en parada de recarga y mantenimiento 11 th 15:42: Pérdida total de alimentación eléctrica A/C ocasionada por el tsunami. 14 th 04:08: Aumenta la Tª en la piscina de combustible gastado. 15 th 09:38: Fuego en la 3ª planta. 20 th 08:21 Comienza el rociado de agua con bombas de presión eteriores. 22 nd 10:35: Recuperada la energía eléctrica AC eterna. ENERGÍA EXTERNA GENERADORES DIESEL SISTEMA REFRIGERACIÓN NÚCLEO : Sistemas fuera de servicio 13

14 UNIDAD 5: PRINCIPALES EVENTOS DESPUÉS DEL TERREMOTO SISTEMA ENFRIAMIENTO PISCINA COMBUSTIBLE GASTADO Planta en parada de recarga y mantenimiento 11 th 14:30 Parada fría del Reactor. 21 th 11:36 Recuperada la energía eléctrica AC eterna. ENERGÍA EXTERNA SISTEMA REFRIGERACIÓN NÚCLEO : Sistemas fuera de servicio 14

15 UNIDAD 6: PRINCIPALES EVENTOS DESPUÉS DEL TERREMOTO SISTEMA ENFRIAMIENTO PISCINA COMBUSTIBLE GASTADO Planta en parada de recarga y mantenimiento 20 th 19:27 Parada fría del Reactor. 22 th 19:17 Recuperada la energía eléctrica AC eterna. ENERGÍA EXTERNA SISTEMA REFRIGERACIÓN NÚCLEO : Sistemas fuera de servicio 15

16 CAUSAS DE LA EXPLOSIÓN DE HIDRÓGENO ❶ Cuando las varillas de combustible superan 1200ºC se genera hidrógeno al reaccionar químicamente el material de la vaina (Zirconio) con el vapor de agua. ❺ ❷ Se acumula en el interior de la vasija. ❸ Pasa a la contención primaria al despresurizar la vasija. ❹ Al aumentar la presión en la Contención Primaria se ventea a la parte superior del Edificio de Contención Secundaria. ❸ ❷ ❶ ❹ ❺ Al contacto con el aire forma una atmósfera eplosiva que a través de una pequeña fuente de ignición induce a la eplosión. 16

17 SITUACIÓN ACTUAL DE LAS PLANTAS ( ) Unidades 1 y 3 Unidad 2 Unidad 4 Unidades 5 y 6 Referencia: JAIF, 28 marzo 2011 Unidades 1 y 3 Unidad 2 Unidad 4 Unidades 5 y 6 Núcleo e integridad combustible Dañado Dañado Sin combustible en reactor No dañado Integridad vasija Sin datos Sin datos Sin daños No dañada Integridad contención primaria No dañada Probablemente dañada No dañada No dañada Integridad contención secundaria Severamente dañada Ligeramente dañada Severamente dañada Apertura para venteo H 2 Refrigeración vasija Con agua fresca Con agua fresca No necesaria No necesaria Integridad piscina combustible Refrigeración piscinas Alimentación eléctrica eterna 1: Sin datos 3: Probablemente dañada 1: Sin datos 3: Spray agua de mar Sin datos Inyección agua de mar Probablemente dañada Spray agua de mar Sin daños Recuperada refrigeración normal Recuperada por líneas alternativas. Iluminación en Salas de Control INES (Escala sucesos nucleares)

18 CONSECUENCIAS RADIOLÓGICAS ( ) 1 ngy/h = 0,001 µsv/h ( ngy/h = 0,300 0,866 µsv/h) 18

19 CONSECUENCIAS RADIOLÓGICAS QUÉ SIGNIFICA 1 µsv/h? Es la unidad que mide el riesgo radiológico a una eposición de radiación. Si se estuviera epuesto a 1 µsv/h durante un mes, supondría: - Dosis acumulada = 1 24 horas 30 días 1 µsv/h = 720 µsv Supone una baja eposición para el cuerpo humano Por radiación natural se recibe: 2400 µsv/año. Límite legal trabajadores de instalaciones nucleares: Límite anual: µsv/año. Límite acumulado en 5 años: inferior a µsv/año. Dosis reportada en el límite del emplazamiento: µsv/h. 19

20 CONSECUENCIAS RADIOLÓGICAS REFERENCIA DE NIVELES DE RADIACIÓN 20

21 PROTECCIÓN FRENTE A FENÓMENOS NATURALES Y ACCIDENTES CRITERIOS DE DISEÑO Resistir fenómenos naturales específicos del emplazamiento: Terremotos Inundaciones Pérdida de alimentación eléctrica eterior Pérdida total de energía eléctrica eterior e interior 21

22 PROTECCIÓN FRENTE A FENÓMENOS NATURALES Y ACCIDENTES TERREMOTO ESPAÑA ES ZONA DE BAJA SISMICIDAD. Capacidad estructural de equipos y estructuras relacionados con la parada segura de la central con un factor de seguridad muy superior al máimo histórico de la zona.

23 PROTECCIÓN FRENTE A FENÓMENOS NATURALES Y ACCIDENTES INUNDACIONES / AVENIDAS CRITERIO: QUE NO SE VEAN AFECTADOS LOS EQUIPOS Y SISTEMAS DE LA CENTRAL Tsunamis. Probabilidad escasa. Cálculo nivel máimo de inundación: Modelo hidrometeorológico e hidrológico de la cuenca Precipitación máima probable por lluvia y fusión de nieve Análisis de tormentas históricas Análisis de avenidas históricas 23

24 PROTECCIÓN FRENTE A FENÓMENOS NATURALES Y ACCIDENTES PÉRDIDA DE ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA EXTERIOR Se dispone de generadores diesel como fuente de alimentación interior de reserva. Tienen la capacidad de alimentar el 100% de los equipos relacionados con la seguridad. Están instalados en salas independientes. 24

25 PROTECCIÓN FRENTE A FENÓMENOS NATURALES Y ACCIDENTES PÉRDIDA DE ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA EXTERIOR Se dispone de salas de baterías redundantes de corriente continua para alimentar los sistemas de refrigeración de emergencia que no depende de corriente alterna. 25

26 PROTOCOLOS DE ACTUACIÓN ADICIONALES Las centrales tienen previstos protocolos de actuación ante sucesos imprevisibles, más allá del diseño (accidentes severos) para mantener: La parada del reactor. La integridad de la vasija. La integridad de la contención primaria. Estos protocolos están documentados y se mantienen actualizados, formando parte del entrenamiento periódico del personal que opera las centrales. 26

27 ACCIONES DERIVADAS DEL SUCESO (WANO INPO) LA ASOCIACIÓN MUNDIAL DE OPERADORES NUCLEARES (WANO/INPO) HA EMITIDO RECOMENDACIONES PARA QUE, A LA LUZ DE LA EXPERIENCIA DEL SUCESO DE JAPÓN, TODAS LAS CENTRALES VERIFIQUEN SU CAPACIDAD DE MITIGAR ACCIDENTES MÁS ALLÁ DE LAS BASES DE DISEÑO, INCLUYENDO: VERIFICACIÓN DE EQUIPOS ACTIVOS Y PASIVOS VERIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS VERIFICACIÓN DE CUALIFICACIÓN DE OPERADORES Y PERSONAL DE APOYO 27

28 ACCIONES DERIVADAS DEL SUCESO (WENRA) ASIMISMO, LA ASOCIACIÓN DE AUTORIDADES REGULADORAS DE SEGURIDAD NUCLEAR DE EUROPA OCCIDENTAL (WENRA) HA ELABORADO UN PRIMER LISTADO DE CÓMO LLEVAR A CABO LAS REVISIONES DE SEGURIDAD Y LOS ANÁLISIS DE RIESGOS (DENOMINADOS STRESS TESTS O PRUEBAS DE RESISTENCIA) DE LAS CENTRALES NUCLEARES EUROPEAS, CONSIDERANDO: SUCESOS INICIADORES MÁS ALLÁ DE LAS BASES DE DISEÑO PÉRDIDA PROLONGADA DE LAS FUNCIONES DE SEGURIDAD PROBLEMAS DE GESTIÓN DEL ACCIDENTE 28