Capítulo 2. Secuencia del Accidente de Fukushima (marzo 2011) y Diseño del Accidente
2.1 Secuencia del accidente de Fukushima (marzo 2011)
2.1.1 Introducción
En este apartado se describirá la secuencia cronológica de los hechos que desencadenaron el accidente en la central de Fukushima el 11 de marzo de 2011.
A priori, cabe indicar que los reactores de dicha central nuclear eran reactores tipo BWR. Este tipo de reactores, muy usados en décadas anteriores pero ahora en decadencia, funcionan con un único sistema de refrigeración el cual está diseñado para refrigerar el núcleo y generar electricidad al mismo tiempo. Como ya se ha descrito con anterioridad, en este caso, es el mismo agua que está en contacto con las barras de combustible el que sale del edificio de contención y se dirige a los trenes de turbinas(véase apartado 1.3.1 BWR:
Boiling Water Reactor).
En las descripciones de la secuencia del accidente que se exponen a continuación, puede ser que algunos de los Sistemas de Salvaguardias Tecnológicas no hayan sido descritos en el capítulo anterior, por ser elementos muy específicos de esta tipología de reactor (BWR). En este caso, se adjuntan
sucintas descripciones o se indica en qué apartado del documento pueden ser encontradas.
2.1.2 Condiciones de contorno de la secuencia
Las condiciones de contorno del accidente fueron la pérdida total de suministro exterior de energía eléctrica, tanto de la red interna Básica de Alta Tensión como de la Fuente de Potencia Eléctrica Exterior, debido al terremoto que sacudió la costa Este de Japón.
Además de este peculiar escenario, llamado técnicamente Station Blackout (SBO), debido a la posterior inundación de varias instalaciones de la central, ésta se veía ante la imposibilidad de generar corriente mediante los Generadores Diésel de Emergencia.
No pudiendo contemplar la situación de generación autónoma de potencia eléctrica para el control y detención segura del reactor, la central quedaba simplemente en manos de la electricidad almacenada en la Baterías de Corriente Continua de la Central.
Estas baterías de corriente continua, diseñadas para aportar corriente durante 2-3 horas, eran el único método para alimentar el subsistema de Instrumentación y Control Vital de dicha central nuclear.
A modo de anécdota, se conoce que una vez terminada la energía de las baterías, los operadores al cargo de la central realizaron una conexión en serie de todas las baterías de automóviles a su abasto, con el objetivo de poder continuar alimentando los dispositivos del subsistema de instrumentación más relevantes. Pudiendo alargar, mediante esta artimaña, el tiempo durante el que recibieron información de los dispositivos de instrumentación de la central.
2.1.3 Secuencia del accidente
A las 14:46 h (hora local), se produce un terremoto, de 9 grados en la escala Richter y con epicentro en el mar, frente a la costa de Honshu, que sacude la costa Este de Japón.
Los operadores de la central nuclear de Fukushima detienen la fisión ("disparo del reactor") introduciendo las barras de control entre las barras de combustible del núcleo. Estas barras capturan los neutrones (liberados por las fisiones de átomos de combustible) deteniendo así la reacción en cadena. Una vez detenida la fisión, y para llevar el reactor a parada segura (o parada fría), se continúa refrigerando las barras de combustible con la intención de disipar el calor residual del reactor y evitar que las vainas de combustible se sobrecalienten y se dañen.
JMMC
A las 15:41 h, llega el tsunami impulsado por el terremoto. La planta se queda sin aporte de energía eléctrica exterior.
Ya que el sistema de generación de vapor de operación no es de seguridad (sólo es de seguridad hasta las válvulas de aislamiento del exterior del edificio de contención), se aísla este sistema y se empieza a refrigerar el núcleo con el sistema de refrigeración de emergencia (o "sistema de aislamiento").
Este circuito, totalmente estanco, está accionado por la bomba de aislamiento del núcleo, la operación de la cual se dirige desde la sala de control eléctricamente con la energía provista por las baterías de la central, debido a que los generadores diesel no están en condiciones de servicio (los pozos donde están situados, están inundados con el agua del tsunami). Además, la bomba de aislamiento del núcleo requiere agua fría (100 º C) en los pozos húmedos6
para inyectarla en el reactor y poder bajar la temperatura de éste.
También hay que tener en cuenta que, junto con el núcleo del reactor, dentro del edificio de contención se encuentran las piscinas de almacenamiento de combustible gastado, las cuales también deben mantenerse refrigeradas para que no se dañe el combustible que albergan.
Sin embargo, al acabarse la energía de las baterías, el bombeo de agua fría por el reactor y la subsiguiente extracción del calor residual quedan interrumpidas. De este modo, el agua de la vasija del reactor se empieza a calentar aumentando también la presión en ésta.
Para reducir esta sobrepresión, se abren las válvulas de alivio de presión de la vasija del reactor. Así pues, el agua que cubría el núcleo es devuelta a los pozos (por equilibrio de presión entre el vaso y los pozos) dejando las barras de combustible descubiertas, aproximadamente 3/4. En este caso es imposible refrigerar el combustible sólo con vapor, con lo que éste continúa aumentando de temperatura.
Las altas temperaturas a las que llega el núcleo descubierto de agua (900-1000 º C), empiezan a dañar las vainas que contienen el combustible, contaminando el agua refrigerante y generando gran multitud de gases entre los cuales hay una gran concentración de hidrógeno. Esta liberación de gases provoca un nuevo aumento de presión en el vaso que conduce a hacer un venteo de gases a la estructura de contención secundaria.
La gran concentración de hidrógeno, gas explosivo en altas concentraciones, junto con altas concentraciones de oxígeno y bajas de nitrógeno, provoca una
6 Pozos húmedos: Depósito de agua de emergencia de una BWR, aislado del exterior. El agua que contiene
se usa, en caso de emergencia, para ser inyectada en el sistema de refrigeración del reactor evitando así el aumento de las temperaturas y las presiones.
explosión que hace colapsar la estructura de contención secundaria, liberando así todos los gases a la atmósfera.
Finalmente, y mediante bombas móviles contraincendios (proporcionadas por el cuerpo de bomberos) se consigue impulsar agua de mar al núcleo y las piscinas de combustible gastado, inundando así el edificio de contención para reducir las altas temperaturas y detener la liberación de más gases radiactivos. También se consigue evitar la fusión total del núcleo, el cual sólo acaba totalmente fundido en el grupo 2.
Figura 11. Vista aérea de la central de Fukushima 4h después del accidente