Estudian la integridad estructural de las vainas de combustible nuclear

Evaluar y caracterizar el comportamiento mecánico de las vainas del combustible nuclear, en cuanto a su integridad estructural en condiciones de transporte y almacenamiento temporal en seco, es el objetivo de un proyecto de investigación que se desarrolla en la Universidad Politécnica de Madrid en colaboración con ENUSA Industrias Avanzadas S.A., ENRESA y el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN).

Las vainas de combustible nuclear están hechas de una aleación metálica de zirconio. Con una longitud de 4 metros, son unos tubos con unas dimensiones de unos 10 mm de diámetro, una pared de unos 0,5 mm de espesor, similares a un bolígrafo. A lo largo de su vida útil (fabricación, transporte, operación, almacenamiento…) están sometidas a un estricto programa de inspecciones que garantizan su integridad como primera barrera de contención frente a la liberación de productos radiactivos.

“Lo que vamos a estudiar es si esas vainas de combustible nuclear se comportan adecuadamente y mantienen su integridad a largo plazo durante los procesos de almacenamiento y transporte, que tienen lugar una vez finalizada su operación en el reactor”, explica Jesús Ruiz, profesor de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la UPM. Además, es director del proyecto de investigación Rotura por impactos de baja velocidad en vainas de combustible nuclear fragilizadas por hidruros, financiado conjuntamente por ENUSA, ENRESA y el CSN. El proyecto finalizará en 2013.

Uno de los retos esenciales de esta investigación, explica el profesor de la UPM, consiste en caracterizar el material de las vainas para optimizar la operación del combustible nuclear, manteniendo los márgenes de seguridad requeridos, incluyendo su posterior gestión como residuo. De este modo, se consigue aumentar la rentabilidad de la operación y disminuir el inventario de combustible gastado. Para ello, se están realizando diversos tipos de ensayos y desarrollando modelos numéricos para ajustar estos ensayos con diferentes condiciones de temperatura.

En el proyecto, el Departamento de Ciencia de Materiales de la UPM aplicará su experiencia investigadora en la caracterización del comportamiento mecánico de los materiales al caso de las vainas de combustible nuclear, unos materiales bastante complejos dadas las condiciones a las que están sometidos durante su vida útil. “Aceptamos el reto y hemos conseguido unos resultados que han sido reconocidos en muchas partes del mundo”, subraya el profesor de la UPM.

Energía sin emisión de gases efecto invernadero

Según indica este profesor, España ha mantenido su capacidad científica y tecnológica para participar en la construcción de centrales nucleares y operarlas con total seguridad, “lo que quedan son decisiones que trascienden el campo científico-tecnológico, son más bien de carácter político”. En nuestro país, la sociedad no conoce a fondo las complejidades de un sistema de generación de energía eléctrica, donde uno de los problemas más importantes es la imposibilidad de almacenar energía, asegura.

Esto implica una programación muy estricta de cómo se va a producir la energía. Es necesaria una mezcla de distintas fuentes energéticas para cubrir la demanda de forma segura. “La energía nuclear tiene un papel importante dentro de esa mezcla. Un porcentaje del total de energía eléctrica generada tiene que ser nuclear”, añade Ruíz.

En contrapunto a la situación española, en el ámbito internacional Francia tiene la tasa de producción de energía nuclear más elevada de Europa y asegura el suministro cuando es preciso. “Es el motor eléctrico de Europa y vende energía a varios países de la Unión Europea. En Francia el grado de aceptación de la energía nuclear por la población es mayoritario. Esto debería inducir a cierta reflexión en nuestro país para debatir de forma más sosegada sobre este tipo de energía, ya que disponemos de las capacidades tecnológicas necesarias. Es una oportunidad que no hay que dejar pasar”, concluye.