Objetivos:
Contribuir a fundamentar la solicitud de renovación de licencia de operación de la Central Nucleoeléctrica Laguna Verde (CNLV) por medio de estudios experimentales en materiales equivalentes a los utilizados en la manufactura de sus componentes
Antecedentes:
Los reactores de agua en ebullición (BWR) de la Planta nucleoeléctrica de Laguna Verde tienen una vida de diseño de 40 años; sin embargo su licencia de operación es de 30 años, y expiran en 2020 (Unidad 1) y 2025 (Unidad 2). La tendencia en los Estados Unidos de Norteamérica es que las plantas que están por cumplir los 40 años de operación, desarrollan proyectos para extender su vida operativa, renovando las licencias de operación a 20 años más que la vida de diseño, alcanzando así 60 años de operación. El proceso de renovación de licencia suele tomar alrededor de 10 a 15 años, por lo cual Laguna Verde está en el momento justo para la realización de un proyecto de esta naturaleza.
A medida que las plantas nucleares envejecen, la capacidad de predecir con exactitud el estado de ciertos componentes del reactor es importante desde el punto de vista de la seguridad y de la gestión de vida de la planta; generalmente la vasija de presión del reactor se considera irremplazable, por lo que su vida en operación condiciona la vida útil de la planta. Es por esto que, de todos los elementos estructurales que componen una planta nuclear, la vasija del reactor sea la pieza clave, sin embargo, no es el único componente al que se le debe poner atención, ya que aunque en la actualidad es factible el remplazo de componentes internos, resulta muy costoso y el hacerlo produciría una cantidad considerable de desechos radioactivos que requiere un manejo muy especial por la radioactividad y volumen del componente. También en los últimos años, internacionalmente se han reportado incidentes de agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos (SCC) y agrietamiento por corrosión intergranular bajo esfuerzos (IGSCC) en soldaduras entre componentes de materiales disimilares.
En los reactores de agua ligera, la aleación 182 es ampliamente usada como un metal de relleno para soldaduras de unión del acero de baja aleación de la vasija de presión del reactor (RPV) y las boquillas de presión de aleación 600 base níquel forjadas y de componentes de acero austenítico (304, 304L) soldados manualmente por soldadura de arco recubierto (SMAW).
En lo que concierne al comportamiento de las soldaduras en el medio oxidante de los BWR, en la literatura se han reportado incidentes de SCC en soldaduras de metales disímiles en donde se empleó como metal de relleno la aleación Inconel 182 para unir aceros de baja aleación de la vasija de presión del reactor (RPV) con piezas de soporte forjadas en aleación 600, y con componentes de acero austenítico, ya sea 304 o 304L. Por esta razón, el estudiar los procesos de SCC en soldaduras de metales disímiles adquiere una especial importancia, para los procesos de renovación de licencia, ya que se debe de tomar en cuenta este mecanismo de envejecimiento en los programas de gestión del envejecimiento (AMP) para los componentes que cuenten con este tipo de soldaduras. Ya que las soldaduras disimilares se localizan en la unión entre la vasija y los componentes internos del reactor, en el presente proyecto se incluyen además estudios sobre nuevos procedimientos para determinar las curvas límite de operación Presión-Temperatura (P-T) para la vasija de presión de los reactores BWR y sobre el desarrollo de recubrimientos alternos (de Ag, Pt y óxidos metálicos) para mitigar el agrietamiento intergranular por corrosión bajo esfuerzos (IGSCC) en componentes internos del reactor.
Beneficios:
Con la información obtenida en el proyecto se dará soporte científico experimental a los Programas de Manejo del Envejecimiento (AMP) necesarios para la renovación de licencia de las dos unidades. Se dará soporte a los análisis de envejecimiento limitados por el tiempo (TLAA), requeridos también para la renovación de licencia.
Se fortalecerán las capacidades ingenieriles de la CFE, al estudiar con detalle los procesos de agrietamiento de los componentes internos, los posibles mecanismos de falla de las soldaduras de metales disimiles y los nuevos procedimientos para determinar las curvas presión-temperatura (P-T) para la vasija a presión.
Logros Obtenidos:
En este proyecto, que responde a la solicitud de la CLV de llevar a cabo un estudio del comportamiento de soldaduras de metales disimilares en ambientes de reactores de agua en ebullición (BWR), durante el año 2012 se obtuvieron las variables esenciales preliminares para realizar la soldadura en el sistema: Acero de vasija (A533)-Recubrimiento de acero inoxidable 304 (cladding)- Aleación 82 (soldadura raíz)-Aleación 182 (soldadura de relleno)- Inconel (talón de la pierna soporte). El sistema de soldadura fabricado, es el primero obtenido a nivel institucional, y fue caracterizado por medio de ensayos no destructivos, microestructuralmente y desde el punto de vista de resistencia a la corrosión.
Respecto al financiamiento externo del proyecto, el fondo sectorial CFE-Conacyt aprobó el apoyo a la propuesta 154289 “Fundamentos experimentales para la renovación de licencia de la central nucleoeléctrica laguna verde - soldaduras disímiles, componentes internos y vasija”.
Formación de Recursos Humanos
Tesis de Licenciatura: La C. Lizandra Sarahi Ovando Ramírez obtiene el grado de licenciatura en Física con el tema de tesis “Efectos de la radiación neutrónica en un acero de vasija (simulación por medio de tratamientos térmicos)”, en la Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma del Estado de México, bajo la dirección de la Dra. Aida Liliana Medina Almazán el 14 de Noviembre del 2012.
Aplicaciones:
Preparación a la Operación a Largo Plazo de la CLV.
Vinculación:
El presente proyecto se responde a la solicitud de la CLV de llevar a cabo un estudio del comportamiento de soldaduras de metales disimilares en ambientes de reactores de agua en ebullición (BWR), por lo que se interaccionó activamente y constantemente con personal de la Central Nucleoeléctrica Laguna Verde, a quienes les interesa de manera especial los resultados que se están obteniendo en este proyecto, y con quienes ya se ha tenido una estrecha colaboración en el marco del proyecto CA-709 en sus cuatro etapas, el cual tuvo financiamiento externo por medio del proyecto sectorial CFE-CONACyT C05-48109.
El planteamiento hecho en el presente proyecto es resultado de la vinculación lograda en el interior del ININ a través de los proyectos CFE-Conacyt 48109, CA-709 tercera y cuarta etapa con los proyectos CA-712 tercer etapa y CA-007 primera y segunda etapa, así mismo con las actividades departamentales TM-004 y AU-001 durante el año 2011.
En relación a la vinculación internacional del proyecto, en septiembre del 2012 se firmó la adenda del Anexo 2 (CO-90-09-2258-03) “Development of the new procedures for determining pressure-temperature (P-T) operation curves for RPV of BWR”, del Convenio de Colaboración CO-90-09-2258 entre el ININ y el SCK-CEN de Bélgica, así mismo se interaccionó con el CDTN de Brasil.
