CENTRAL NUCLEAR ATUCHA II

*** CENTRAL NUCLEAR ATUCHA II ***
LAY-OUT GENERAL - DISEÑO BASICO
- Conceptos Fundamentales Autor:
Empresa:
Fecha:
Ing. E . Caracciolo
ENACE S.A.
Bariloche - Noviembre 1987
La Central Nuclear Atucha II (CNAII) esta ubicada a 120 Km de la ciudad de Bs.As. sobre la
margen derecha del rio Parana de las Palmas en la Rep. Argentina. Posee una potencia electrica
total de 745 MW, es del tipo Recippiente de Presion PHWR, y emplea uranio natural como
combustible y agua pesada como refrigerante y moderador.
Los conceptos fundamentales considerardos en el diseño del Lay-Out general de la CNAII son
los siguientes:
1 - Separacion bien definida de los sistemas nucleares y convencionales
2 - Sistemas de seguridad redundantes y fisicamente separados
3 - Cañerias y cableados lo mas corto posible
4 - Buenas condiciones de transporte y de acceso para la construccion, el montaje y el servicio
El emplazamiento de los distintos edificios se materializo en base a estos conceptos
fundamentales. Es importante destacar la disposicion de cada edificio en relacion a los
restatntes especialmente en los que se instalan sistemas y equipos interconectados entre si
mediante cañerias y cables.
Esta situacion paricular de interconexion se verifica principalmente entre los edificios del
Reactor (UJA/B/E), Auxiliar del Reactor (UKA), Maniobras (UBA), Maquinas (UMA), Diesel
y Provision de Agua de Emergencia (UBP), y Almacenamiento de Combustible (UFA).
Todo el cableado y las cañerias redundantes se disponen entre los edificios y en el interior de
los mismos en forma separada.
El edificio UJA/B/E junto con el UKA y el edificio UFA conforman lo que denominamos "Isla
Nuclear". En la isla nuclear o "Zona Controlada", se encuentran instalados todos los equipos y
sistemas nucleares. La radioactividad generada con el servicio de la central queda circunscripta
en esta "Zona" y el acceso a la misma es unico y controlado.
Una caracteristica muy importante que se quiso lograr en el diseño de la centrales la baja
exposicion a la radiacion del personal de mantenimiento. Esto se logra mediante la gran
estanqueidad a las fugas que poseen los sistemas primarios,empleando blindajes adecuados, y
una conveniente separacion fisica entre los equipos, ademas mediante el sistema de ventilacion
se genera un caudal de aire continuo y definido que circula desde los recintos de menor a los de
mayor "actividad". Este diseño permite siempre el acceso a los componentes que exijan
trabajos de mantenimiento durante la operacion de la central y tambien permite que el personal
de inspeccion durante el servicio este expuesto muy por debajo de los valores permisibles.
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Los edificios y estructuras que conforman la planta pueden clasificarse de las siguientes formas
segun los aspectosde diseño considerados.
Desde el punto de vista de la seguridad de la planta se clasifican en:
- Edificios de Seguridad Relevante
- Edificios no relacionados con la seguridad
Desde el punto de vista nuclear, se clasifican en:
- Edificios Nucleares
- Edificios Convencionales
Refiriendonos a esta ultima clasificacion podemos indicar que los edificios que conforman la
"Isla Nuclear" som los unicos edificios de toda la planta que contienen sistemas, equipos y
materialesradioactivos; por ello decimos que estos son los Edificios Nucleares, los restantes
edificios que forman parte de la central incluyendo las obras hidraulicas son los Edificios
Convencionales.
Respecto a la primera clasificacion mencionada, diremos que se consideran Edificios de
Seguridad Relevante o Quality Class I (QCI) a todos los edificios (o estructuras) que contienen
sistemas y equipos que en caso de accidente se deben emplear para llevar y ma ntener la central
en 'Parada Segura" y remover el calor residual. Tambien se define como QCI toda estructura de
interconeccion entre edificios clasificados como QCI. Si del elenco de Edificios Nucleares
separamos el UKA (Auxilliar del Reactor) e incluimos los siguientes:
- UBA
- UBP
- 1-4 UJZ
- 5-8 UBZ
- UQB
- UPD
- UQM
- PEB
- UQG
Maniobras
Diesel y Agua de Emergencia
Canales o conductos de Cables
Canales o conductos de Cables
Edificio de Bombas de Agua de Refrigeracion Secundaria
Toma de Agua de Refrigeracion Secundaria
Pileta Colectora de Agua de Refrigeracion Secundaria
Cañerias de Agua de Refrigeracion Secundaria
Camaras de compensacion de Presion para Cañerias PEB
obtenemos el listado de Edificios de Seguridad Relevante, todos ellos QCI. Los edificios
restantes que no forman parteb de este reagrupamiento son QCII (Quality Class II).
Es de destacar que si bien el edificio UKA, se clasifica como Edificio Nuclear, este no se
clasifica como QCI es decir no es de seguridad relevante, debido a que si bien contiene
sistemas nucleares estos no se emplean en caso de accidentepara llevar a la central a condicion
de "Parada Segura".
Se observa que el edificio UJA/B limita con el UKA. Los sistemas de estos dos edificios que
estan conectados entre si, se disponen lo mas cerca posible de este limite comun, segun el
espacio disponible.
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La funcion del Edificio del Reactor (UJA/B/E) es la de alojar en su interior y aislar (segun el
grado de actividad de cada elemento), a todos los componentes, equipos y sistemas necesarios
para producir la reaccion nuclear, generar calor y a partir de este obtener el vapor de agua a
presion que luego se empleara para impulsar la turbina que se encuentra en el edificio UMA
(Edificio de Maquinas). Estos componentes son:
- Recipiente del Reactor
- Generadores de Vapor
- Bombas Principales
- Presurizador
Es de destacar tambien, la presencia en este edificio del sistema de recambio de combustible
constituido por los siguientes componentes principales:
- Maquina de recambio de elementos combustibles
- Botella Basculante
Por su parte el Edificio Auxiliar del Reactor (UKA) esta dividido en cuatro sectores principales
que tienen distintas funciones. Dichos sectores son:
- Procesamiento y almacenamiento de residuos radioactivos
- Enriquecimiento de agua pesada
- Sistemas de ventilacion (isla nuclear)
- Area de vestuarios y area de acceso a la "Zona Controlada"
El Edificio de Piletas (UFA) esta vinculado al UJA/B/E mediante el canal que contiene el
sistema de transporte de combustible. En este edificio se reciben los elementos combustibles
nuevos que luego se irradian en el reactor, luego retornan a este edificio y quedan almacenados
hasta que sean reprocesados.
En el Edificio de Maniobras (UBA) se encuentra la Sala de Control Principal y la Sala de
Control de Emergencia, Salas de Baterias de emergencia, Salas de Transformadores de
emergencia, Sala de Computadora, Tableros electricos, etc. La posicion del edificio se definio
de manera tal que el cableado entre este edificio y el UJA, UMA, y UKA sea lo mas corto
posible y ademas que este cableado pueda ser tendido en conductos separados por redundancias
y evitando en lo posible cruces con tendidios principales de cañerias.
El Edificio de Maquinas o Turbina (UMA) esta ubicado al este del UJA/B y el eje de la turbina
en direccion hacia el reactor. El UMA se conecta con el UJA/B por medio de la Camara de
Valvulas (UJE) donde estan ubicadas las valvulas de vapor principal y de agua de alimentacion
del reactor. A su vez esta unido al UBA mediante canales de cables subterraneos redundantes y
por medio de un puente para personal ubicado en el mismo nivel de la Sala de Control
Principal.
Otro edificio de seguridad relevante y no nuclear es el Edificio de Provision de Agua y Diesel
de Emergencia (UBP). La funcion de este edificio es la de alojar los equipos diesel de
generacion electrica de emergencia y el sistema de agua de refrigeracion de emergencia. Este
edificio esta unido al UBA por medio de los canales de cables 5-8 UBZ que tambien son de
seguridad relevante QCI por unir edificios asi clasificados.
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Los dificios y estructuras clasificadas como QCI (seguridad Relevante) se deben proyectar de
manera tal que la operacion normal de los mismos sea garantizada en todo momento y en
particular en el caso de accidentes, los principales eventos externos considerados en el proyecto
de esta categoria de edificios son:
1 - Sismo
2 - Tornado
3 - Explosion
1 - Sismo
La CNAII esta ubocada en un area que noesta considerada sismica. De todos modos
considerando el sismo de Caucete (prov. de San Juan -1977), se adopto como criteria de
proyecto una aceleracion de diseño de 0.05 G. De acuerdo a esta premisa se considero lo
siguiente:
1.1 - Proyecto civil de estructuras y edificios
Debido al bajo riesgo sismico no se eleboraron calculos dinamicos de las distintas estructuras y
edificios. De todos modos para el proyecto y construccion de los mismos se consideraron todos
los principios de diseño y medidas constructivas sismoresistentes.
1.2 - Componentes
Todos los componentes mecanicos y electricos que se instalan en elos edificios al igual que sus
bases de apoyo fueron proyectados considerando una carga estatica equivalente horizontal y
vertical determinadas en funcion de las aceleraciones de 0.15 G y 0.075 G respectivamente. No
se verifico ningun caso de vibraciones inducidas.
2 - Tornado
Para la CNAII se considero un Tornado del tipo F3 segun la escala de Fujita Pearson que define
este tornado empleando los siguientes parametros:
Velocidad Maxima del Viento
Ancho de trayectoria
Longitud de la trayectoria
250 a 320 Km/h
170 a 450 m
16 a 50 Km
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Ademas, se consideraron los siguientes parametros adicionales de acuerdo a la Guia de Diseño
Sismica Norteamericana 1.76 que para el tornado tipo F3 especifica:
Maxima Velocidad Rotacional
270 Km/h
Radio Maximo para la Max. Vel. Rot.
45 m
Maxima Velocidad de desplazamiento del Tornado
65 Km/h
Minima Velocidad de desplazamiento del Tornado
7 Km/h
Presion maxima
0.1 bar en 2.5 seg
Duracion de la presion maxima
1.5 seg
Velocidad vertical
80% de la veloc. horizontal
De acuerdo a la misma guia americana, se considero en el diseño de todos los edificios QCI los
siguientes tipos de misiles originados por tornado:
Item
Tipo de Misil
Dimension (cm)
Peso (Kg)
1
2
3
4
5
6
7
Placa de madera
Varilla de acero
Caño de acero
Caño de acero
Caño de acero
Poste telefonico
Automovil
10 x 30 x 370
d: 2.5 x 100
d: 7.6 x 300
d: 15 x 450
d: 15 x 450
d: 35 x 1000
1.86 m2 (Sup. frontal)
90
4
35
130
335
675
1800
Velocidad Relativa a la
Max. Vel. del Viento
0.8
0.6
0.4
0.4
0.4
0.4
0.2
La accion de los misiles indicados como items 1 a 5 debe ser considerada a cualquier altura
mientras que para los indicados como items 6 y 7 se considera 9.00 m como altura maxima de
accion.
3 - Explosion
Todos los edificios de QCI han sido proyectados considerando una onda de sobrepresion
debida a explosion de acuerdo a los requerimientos de la norma alemana KTA. Esta
sobrepresion actua sobre la estructura durante un intervalo de tiempo de 1 seg, produciendose
el pico max para t = 0.1 seg con un valor de sobrepresion de 0.45 bar, luego para t = 0.2 seg
baja hasta 0.3 bar y se mantiene cte. hasta el seg.
Ademas se puede mencionar que fueron considerados adicionalmente, eventos externos tales
como descargas atmosfericas 100kA (rayos) y la maxima crecida milenaria deil rio (5.17 m
Nivel Riachuelo)
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