Reactor de Investigación OPAL
El OPAL de Australia es una instalación multipropósito, con un fuerte sesgo para la producción de radioisótopos.
En esta página abjuramos de superlativos, pero respecto de esta obra de INVAP hay dos inevitables.
Por su costo, el OPAL resulta la mayor exportación de tecnología “llave en mano” de la historia argentina. Por sus capacidades, a fecha de hoy es el reactor de investigación más poderoso y complejo del mundo .
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Dicho esto, este reactor también marca un antes y un después para Australia. En lo industrial y médico, además de abastecer al mercado australiano de radioisótopos y dejar un saldo exportable millonario en la región, el OPAL brindará servicios de irradiación para “dopar”wafers de silicio destinados a la industria microelectrónica australiana. En lo académico, será además la sede nacional de la investigación en ciencia materiales, en varias ingenierías y en diversas ciencias que usan haces de neutrones como herramienta de conocimiento.
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Situado en un predio de la ANSTO (Australian Nuclear Science & Technology Organization, la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear), el el OPAL alcanzó plena potencia en noviembre de 2006 y ha sido inaugurado oficialmente en abril de 2007.
El edificio sismo-resistente y capaz de soportar el impacto de aeronaves pequeñas, además de funcional resulta bello: se funde bien con el entorno ondulado y boscoso de Lucas Heights, 35 km al sudoeste del centro de la ciudad de Sydney, en el estado de New South Wales, Australia.
El OPAL ha sustituido al viejo reactor HIFAR inglés. La planta reempla- zante es muy superior: tiene 20 MW térmicos, es del tipo de pileta abierta, “quema” uranio de bajo enriquecimiento y está en- friado con agua desminerali- zada. Estos son, tal vez, sus rasgos menos llamativos.
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Un núcleo de diseño y materiales de vanguardia.
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Otros resgos del OPAL son más notorios, y fueron decisivos para el triunfo de la presentación argentina. Por ejemplo, este reactor puede irradiar simultáneamente más de cincuenta muestras dentro de su núcleo. Para lograr semejante capacidad de producción a granel de radioisótopos, se necesita una gran densidad de neutrones libres.
Para alcanzar tal densidad, el núcleo debe ser muy compacto, más o menos el del volumen de un lavarropas doméstico. Esto a su vez sólo se pudo lograr con un combustible relativamente novedoso, hecho en base a siliciuros de uranio, que sólo tres países saben fabricar (y uno de ellos es la Argentina, a través de la CNEA). |
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¿Por qué INVAP prefirió los siliciuros? El aluminio en aleación con uranio ha sido el estándar de la industria durante medio siglo, y los paradigmas no se cambian porque sí. Pero los siliciuros permiten cargar más uranio en menos volumen, con lo que se compensa en parte el uso forzoso de un combustible relativamente “pobre”, como lo es el uranio enriquecido sólo al 20%.
Hasta los ’70, en el mundo se usaba rutinariamente uranio enriquecido al 90% en todos los reactores de investigación (es el caso del viejo HIFAR). Pero este grado tan alto de enriquecimiento es limítrofe con el uranio “grado bomba” de las armas nucleares. Para limitar la cantidad de uranio de uso potencialmente dual en el mercado mundial, la ley de enriquecimiento permitida por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) en ventas de reactores entre naciones bajó al 20% a mediados de los ‘80.
Por eso los núcleos posteriores a dicha decisión, o los “reconvertidos”, tienden a ser más más voluminosos. Debido a ello, generan “poblaciones de neutrones libres” menos densas. Y eso, para un reactor de producción de radioisótopos, es una limitante técnica. |
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Los siliciuros, que permiten una mayor carga de uranio, son un modo de contrarrestar dicha merma de rendimiento. Y como se dijo, en este terreno sólo existen tres oferentes: los Estados Unidos, Francia y la Argentina.
En el innovador núcleo del OPAL no hay sólo materiales, sino diseño avanzado. El conjunto de elementos combustibles está envuelto por un tanque reflector de neutrones lleno de agua pesada. Esta ingeniería de reflexión es poco convencional, pero bastante efectiva para lograr flujos neutrónicos muy altos en casi todo el volumen del núcleo.
Este tanque reflector provee al OPAL de un novedoso sistema adicional de seguridad. Además de poder ser enclavado por descenso de las barras de control, el núcleo se puede “apagar” por vaciado del tanque reflector. En uno u otro caso, se queda sin neutrones.
Las posiciones para irradiación de muestras van por dentro de este tanque reflector, entre el mismo y el núcleo, así como las bocas de los canales de neutrones para irradiar blancos situados fuera del reactor propiamente dicho.
La instalación total del OPAL es extensa y abarca varios edificios. Éstos son: el del reactor propiamente dicho, que se destaca de entre los demás por su altura; el de las “guías de neutrones”; el conjunto que oficia de Centro de Visitantes y de edificio de oficinas; el que contiene los servicios auxiliares; el de la subestación eléctrica de la instalación; y finalmente el bloque de torres de enfriamiento.
En el masivo pero elegante edificio del reactor se encuentran todos los sistemas nucleares además de las dos piletas del reactor y la de servicio. El enrejado metálico de la techumbre no es meramente decorativo: puede evitar la penetración de un avión liviano en picada.
Tampoco es la única defensa pasiva del OPAL contra “eventos externos”. El núcleo ultra-compacto del reactor se encuentra a 10 metros de profundidad en la pileta principal, un bloque de gran tamaño de hormigón pesado, reforzado con ferrita, y está rodeado además por una chimenea de zircaloy.
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El núcleo consiste de un arreglo de 16 conjuntos comb- ustibles formados por placas siliciuro de uranio de bajo enriquecimiento. Las placas de combustible se hallan separadas entre sí por canales de refrigeración por los cuales circula el agua del sistema de enfriamiento.
El refrigerante es agua desmi- neralizada en circulación for- zada ascendente. Como rasgo de seguridad inherente, cuan- do el reactor está apagado, el calor de decaimiento se disipa solo, sin bombeo, mediante la circulación convectiva del agua de la pileta.
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El control fino de la reactividad del núcleo, como en otros reactores, se efectúa mediante placas absorbentes de desplazamiento vertical.
Dentro de la pileta del reactor, junto al núcleo y por dentro del tanque reflector, se encuentran también las canalizaciones de los sistemas de enfriamiento, la instrumentación nuclear y no nuclear, así como las mencionadas posiciones de irradiación.
Manejo de los desechos
El reactor cuenta con instalaciones de monitoreo, control, aislamiento y clasificación de desechos nucleares y no nucleares.
El sistema de manejo de desechos radioactivos líquidos clasifica, recolecta y almacena temporalmente los efluentes de distinta peligrosidad producidos durante la operación del reactor propiamente dicho, sus instalaciones y sus laboratorios.
El sistema cuenta con una pileta auxiliar de rellenado, que permite descargar y almacenar el agua de la pileta del reactor.
Los elementos combustibles irradiados se almacenan en canastos, colocados en el bastidor de almacenamiento respectivo de la pileta de servicio. El diseño de los canastos y las condiciones de enfriamiento aseguran la preservación de la integridad del encamisado del combustible.
La pileta de servicio cuenta con instalaciones de reducción de volumen para desechos sólidos metálicos.
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