Comparativa Técnica de Seguridad Nuclear: Reactores AP1000 vs. EPR y la Evolución del PWR

Comparativa de Reactores Nucleares Avanzados: AP1000 vs. EPR

A continuación, se presenta una comparación detallada entre el reactor AP1000 (Westinghouse) y el reactor EPR (European Pressurized Reactor), destacando sus diferencias en diseño, sistemas de seguridad y estrategias de gestión de accidentes severos.

Características Generales del Diseño

• AP1000: Reactor de 2 lazos, con 2 ramas frías y una caliente. Posee dos bombas por lazo. El Generador de Vapor (GV o SG) cuenta con el doble de tubos (o superficie de transferencia de calor).
• EPR: Reactor de 4 lazos, con 1 bomba por lazo. Destaca por su mayor potencia y eficiencia de conversión energética.

Sistemas de Seguridad

Sistemas Activos

• EPR: Cuenta con 4 trenes de sistemas activos separados físicamente. Estos incluyen los sistemas de inyección de seguridad (a través de rama fría, únicamente de media y baja presión), el sistema RHRS (Residual Heat Removal System) y el CCS (Component Cooling System). La contención del EPR es de hormigón de doble capa.
• AP1000: Cuenta con sistemas activos, denominados sistemas de apoyo primarios, que incluyen el CVCS (Chemical and Volume Control System) o el CCS. Incluye además el RNS (Reactor Non-Safety System), un sistema de seguridad activo.

Sistemas Pasivos

La filosofía de diseño en sistemas pasivos difiere notablemente:

• EPR: Prácticamente no cuenta con sistemas pasivos significativos, necesitando generadores diésel (DG) en caso de pérdida de corriente alterna.
• AP1000: Cuenta con diversos sistemas de seguridad pasivos, diseñados para actuar por gravedad y/o diferencia de presión. Estos incluyen:
  • El PHRS (Passive Heat Removal System).
  • Inyecciones de seguridad que se realizan a través del DVI (Direct Vessel Injection):
    • Alta presión: CMTs (Core Makeup Tanks).
    • Media presión: ACC (Accumulators).
    • Baja presión: IRWST (In-containment Refueling Water Storage Tank).
  • Sistemas de despresurización automáticos (ADS).
  • Sistema de refrigeración de la contención (PCCS), que utiliza el PCCWST (Passive Containment Cooling Water Storage Tank).

Gestión del Accidente Severo (SAM)

Ambos diseños incluyen sistemas (pasivos o activos) para la gestión de elementos como el hidrógeno en la contención, pero plantean diferentes estrategias para la refrigeración del núcleo fundido (corium):

• AP1000: Apuesta por la estrategia de Inundación de la Cavidad del Reactor (IVR - In-Vessel Retention) para la refrigeración del núcleo fundido dentro de la vasija.
• EPR: Plantea un sistema de “Core-Catcher”, que consiste en la relocalización del corium fundido (ya en fase ex-vessel) hacia una cavidad específica del reactor para su posterior refrigeración.

Filosofía de Seguridad General

Desde el punto de vista de la seguridad, el AP1000 opta por sistemas pasivos, que actúan por gravedad y/o diferencia de presión, mientras que el EPR se basa en la alta redundancia de sus sistemas de seguridad activos.

Detalle del Reactor AP1000 y su Evolución Respecto al PWR Tradicional (PWR-W)

Características Generales del AP1000

• Diseño de Lazo: Reactor de 2 lazos, con 2 ramas frías y una caliente.
• Generador de Vapor (SG): Posee el doble de superficie de transferencia de calor.
• Núcleo y Vasija: Núcleo más grande contenido en una vasija de tamaño similar.
• Bombas: 2 bombas por lazo, de tipo encapsuladas para evitar fugas durante transitorios.
• Control: Control digital de sistemas (frente al control analógico del PWR-W).

Seguridad y Contención del AP1000

El AP1000 cuenta con sistemas activos, conocidos como sistemas de apoyo primarios, sistemas que también incorpora el PWR-W, como el CVCS o el SWS (Service Water System), e incorpora otros nuevos, como el RNS. Sin embargo, su principal diferencia radica en la contención y la dependencia de sistemas pasivos.

• Contención: El AP1000 utiliza una contención metálica rodeada por el conocido “Shielding Building” de hormigón.
• Funciones de Seguridad Pasivas: La mayoría de los sistemas de seguridad son de carácter pasivo (ya detallados anteriormente), incluyendo:
  • El PHRS.
  • La inyección de seguridad (CMTs, ACC e IRWST).
  • El sistema de despresurización (fases 1, 2 y 3 a través del presionador y la cuarta a través de la rama caliente).
  • El sistema de refrigeración de la contención PCCS, que utiliza el PCCWST.

Gestión del Accidente Severo (AS) en AP1000

Para la gestión del accidente severo (AS), el AP1000 mantiene la estrategia de inundación de la cavidad del reactor (IVR). Esta estrategia es similar a la que se contempla para aquellos PWR-W con Design Basis Accident (DBA) revisados.

Conclusión sobre la Seguridad del AP1000

El AP1000 se distingue por su fuerte apuesta por los sistemas de seguridad pasivos. Estos sistemas aseguran una correcta refrigeración del núcleo sin necesidad de actuación del operador hasta 72 horas desde el comienzo del transitorio. Esta característica reduce significativamente la Frecuencia de Daño del Núcleo (CDF - Core Damage Frequency) del AP1000, llegando a ser hasta en dos órdenes de magnitud inferior respecto al PWR-W tradicional.