Enusa mejora el proceso de fabricación de elementos combustibles para centrales nucleares
Ana Victoria Pérez/DICYT El equipo de investigación del Departamento de Informática y Automática de la Universidad de Salamanca, que dirigen conjuntamente los profesores Vidal Moreno y Belén Curto, ha puesto en marcha un nuevo sistema de automatización que facilita el control de calidad en las primeras fases de fabricación de elementos combustibles para centrales nucleares. El proyecto encargado por Empresa Nacional de Uranio SA (Enusa) se ha instalado en un útil de inspección de contorno: un aparato que se encarga de evaluar y medir la configuración de los elementos combustibles detectando si en los cinco metros de cada una de estas piezas existe cierto pandeo, es decir si existe cierta curvatura en la estructura de cada uno de los elementos, o si los elementos que lo componen han virado.
Enusa ubicada en la localidad salmantina de Juzbado, fabrica ocho modelos diferentes de elementos combustibles y cada uno de ellos consta de un número determinado de barras de circaloi, (un material fabricado a base de zirconio), lo que le confiere mucha resistencia a la erosión tanto física como química. En estas barras se insertan unas 300 pastillas de uranio enriquecido con una longitud de un centímetro cada una de ellas, a las que se inyecta helio a una presión de dos bares para mantenerlas estables cuando se introduzcan en el reactor. Cada una de estas barras de aproximadamente cinco metros de longitud se ensamblan en una carcasa, también de circaloi, que las mantiene equidistantes. Antonio Domingo Moya, responsable del departamento de control de calidad de Enusa en Salamanca, advierte que “cualquier variación en estos parámetros puede provocar problemas a la hora de sustituir conjuntos combustibles en una central, por lo que el control de calidad es exhaustivo”.
La precisión que requiere la industria nuclear en cada uno de los procesos de fabricación es muy alta, pero especialmente en lo que se refiere a este producto, ya que los elementos combustibles se instalan en el interior del reactor y son los responsables de la producción de energía. Cada uno de los elementos combustibles tiene una vida aproximada de cinco años, y es precisamente el momento en el que hay que sustituirlos cuando se corren más riesgos dentro de la central. De ahí que en las primeras fases del control de calidad se apliquen técnicas como las de supervisión de contorno, que gestiona el sistema de automatización que han elaborado desde la universidad salmantina.
En total doce palpadores rodean cada uno de los conjuntos combustibles y recorren su contorno emitiendo una serie de datos medidos en milivoltios. Los impulsos eléctricos son traducidos por el sistema informático a milímetros, que además selecciona cuáles son los puntos válidos de medida. Estos puntos de medida suelen coincidir con los lugares en los que se sitúan las rejillas que mantienen unidas las barras del conjunto combustible.
La ventajas que aporta el sistema diseñado por el Departamento de Informática y Automática de la Universidad de Salmanca es que el sistema es capaz de adaptarse automáticamente a los diferentes modelos de elementos combustibles, ya que sus formas y diámetros varían. Los tiempos de ajuste de la máquina cuando hay que comenzar a inspeccionar un nuevo modelo de conjunto combustible son ahora insignificantes, mientras que esta operación requería habitualmente un turno entero de trabajo de los operarios. Pero, tal y como asegura Antonio Domingo Moya, “esta no es la ventaja esencial que aporta el nuevo sistema: El software diseñado en la universidad introduce nuevos parámetros de medida para captar la inclinación total de las barras y evitar que la piezas en las que se detecte una inclinación superior a dos milímetros pasen a la siguiente fase del control de calidad”. Unas ventajas a las que se suma que el automatismo actual está integrado dentro del sistema informático general de la empresa.
Un 30% más de energía
La aplicación de las normas de control de calidad a las empresas encargadas de la fabricación de materiales combustibles para centrales nucleares ha contribuido no sólo a mejorar la seguridad, sino también a optimizar el rendimiento de estas fuentes energéticas.
Desde hace doce años el parque nuclear español no se ha incrementado. Las siete centrales existentes desde 1979 mantienen una potencia instalada de 8.000 megawatios, pero las reformas en el diseño de los conjuntos combustibles y de los materiales de fabricación han facilitado que con idéntica potencia se produzca un 30% más de energía, lo que equivale a dos nuevas centrales en funcionamiento. Este incremento está motivado por la reducción de los tiempos en el cambio de los materiales combustibles en el reactor. Hace doce años las centrales españolas fabricaban energía durante un año y las maniobras de cambio de combustible les obligaban a para su actividad durante dos meses. Ahora la calidad de los elementos combustibles les permite producir durante año y medio y los tiempos de parada se reducen a tres semanas.