Modificación de la grúa del edificio del reactor
de Santa María de Garoña
Ramiro Marcos Gómez
En este artículo se describen las actividades realizadas en la C.N. de Santa María de Garoña (SMG) para modificar la grúa situada en la planta de recarga.
La grúa modificada es del tipo puente y está constituida por dos vigas paralelas en dirección Norte-Sur que forman el puente. En sus extremos se encuentran unos carretones cuyas ruedas apoyan en dos carriles de rodadura situados en las paredes Norte y Sur. Sobre las vigas que forman el puente se traslada un carro en el que se encuentran los mecanismos de elevación, de esta forma el carro se traslada en dirección Norte-Sur y el puente en dirección Este-Oeste. La figura 1 muestra un esquema de la grúa
Fig 1 Puente grúa
Con una capacidad es de 75TM la grúa tiene como uso primordial las maniobras de recarga, es decir, movimiento de la tapas del reactor y contención, de separador y secador, bloques de cavidad…; sin embargo hay una limitación sobre su uso en la piscina de almacenamiento de combustible. En concreto las especificaciones técnicas sólo permiten mover cargas menores de 816,5 Kg. en la vertical de los elementos combustibles, este valor corresponde con el peso de un elemento combustible y su herramienta asociada. Las cargas situadas sobre elementos combustibles superiores a 816,5 Kg. se denominan cargas críticas.
Esta limitación en el movimiento de cargas sobre la piscina de combustible es el origen de modificar la grúa. Santa María de Garoña planea disponer próximamente de un Almacén Temporal Individualizado (ATI) con capacidad de almacenar contenedores de combustible. Para depositar contenedores con combustible gastado en el ATI deberá
almacenamiento, esto requiere eliminar la limitación de movimiento de cargas sobre la piscina de combustible.
La NRC define el cumplimiento de la prevención del fallo único como una de las alternativas que proporcionan defensa en profundidad en el movimiento de cargas críticas y ésta fue la opción elegida por SMG para modificar sus especificaciones técnicas y eliminar las restricciones de movimiento de cargas críticas.
Los requisitos que deben cumplir los sistemas de manejo de cargas críticas frente al fallo único así como las modificaciones de las grúas existentes están definidos en los documentos de la NRC NUREG 0612 y 0554 y se basan en dotar a los equipos de izado y a la estructura de dispositivos y márgenes adicionales de seguridad. Estos documentos han sido la base en la definición de las modificaciones a realizar en la grúa de SMG.
ALCANCE DE LA MODIFICACION
Con todas las premisas anteriores la grúa de SMG se ha modificado durante los años 2013 y 2014. Las características de la grúa modificada mantienen su capacidad en 75 TM tanto para cargas convencionales como críticas. De forma resumida el alcance de la modificación realizada es el siguiente:
- Diseño fabricación y montaje de un nuevo carro, ver figura 2, más robusto, en el cual todos los mecanismos, motores, frenos… son de nuevo diseño. Para garantizar los movimientos frente a averías se han duplicado los mecanismos tanto de elevación como de traslación. Los componentes únicos como gancho, pasteca o cable se han diseñado y suministrado con factores de seguridad aumentados.
- Validación estructural del puente existente y del conjunto de toda la grúa, así como definición y ejecución de refuerzos en la estructura del puente. Esta actividad ha requerido:
o Inspeccionar mediante END la estructura del puente para validar el estado de las chapas y soldaduras.
o Realizar ensayos de tenacidad del material del puente para definir la temperatura de transición frágil-dúctil y establecer un valor mínimo de temperatura ambiente para mover cargas críticas.
o Recalcular la estructura completa de la grúa frente al caso de sismo de parada segura (SSE), definir e instalar refuerzos y garras antivuelco adicionales.
- Diseño y montaje de un nuevo sistema de control que incluye una cadena de seguridad principal que provoca reconexión de la grúa y la actuación de todos los frenos de manera totalmente automática y ajena al sistema de control principal. El sistema de control está formado por dos PLC independientes uno de control y otro de supervisión, un bus de campo para la comunicación del PLC principal y un PC para realizar la supervisión del sistema y recoger el historial de funcionamiento y averías.
- Cambio de los motores de traslación del puente. - Cambio de los caminos de rodadura del carro y puente.
- Montaje de una nueva alimentación eléctrica de emergencia que permite posar de forma segura la carga.
EJECUCION DE LA MODIFICACION
La realización de las tareas descritas anteriormente requirió definir un equipo multidisciplinar: ingeniería eléctrica, mecánica y estructural, mantenimiento mecánico y eléctrico, protección radiológica, operación, factores humanos, garantía de calidad… Este equipo se ha integrado en el conjunto de trabajos que se realizan con ENRESA para la gestión del combustible gastado.
El trabajo se ha realizado mediante un proyecto específico cuyos hitos principales han sido.
- Fabricación del nuevo carro: de diciembre 2012 a septiembre 2013.
- END a estructura del puente: febrero-marzo 2013 y tras pruebas de carga en marzo-abril 2014.
- Apertura de hueco en cubierta del edificio del reactor e introducción de nuevo carro: octubre 2013
- Montaje de nuevos equipos, instalación eléctrica y de control: octubre 2013-febrero 2014
Una de las actividades más singulares en el montaje fue el traslado del nuevo carro y su posicionamiento sobre el puente. Esta actividad fue especial debido a:
- El hueco de carga existente en el edificio del reactor y por el cual se trasladan los equipos a la planta de recarga no permitía el traslado a través de él del nuevo carro.
- Se desechó la idea de trasladar la estructura del carro en dos mitades, soldar ambas partes en la planta de recarga y elevarlo con gatos hasta el puente.
- Finalmente se abrió un agujero en la cubierta del edificio del reactor de aproximadamente 6x6 metros y con una grúa de grandes dimensiones se introdujo y se posicionó sobre el puente. Previamente y con la misma grúa se trasladó al exterior el carro original.
- La apertura del hueco en la cubierta del edificio del reactor suponía una pérdida de la contención secundaria, por ello la programación y la ejecución de todo el proyecto se supeditó a realizar el cambio de los carros aprovechando la situación de parada con todo el combustible en piscina en la cual la contención no es requerida.
El cambio de los carros se realizó mediante una grúa Liebherr LTM con pluma telescópica arriostrada más plumín abatible de celosía con una capacidad de carga de 42,5 TM con 35 m de radio y 56 m de altura bajo gancho. Ver figura 3
La ejecución del cambio de carros requirió al menos de:
- Trabajos de obra civil para retirar el hormigón de la cubierta para habilitar el hueco necesario para la maniobra
- Cortar una correa entre cerchas en la estructura metálica de la cubierta del edificio del reactor para disponer del hueco para introducir los carros en la planta de recarga, así como soldar la correa una vez finalizadas las maniobras. En la figura 4 se puede ver una instantánea de la maniobra en que se trasladaron los carros a través del hueco abierto en la cubierta.
Fig. 4 Movimiento de carro a través del hueco de la cubierta.
- Proteger la piscina de almacenamiento de combustible para evitar la llegada de polvo o partículas a la misma.
- Restaurar la capa de hormigón en el hueco realizado en la cubierta del edificio del reactor.
Adicionalmente a la ejecución de las modificaciones físicas en el equipo son necesarias otras actividades, entre las que destacan:
- Se ha solicitado al MINETUR una autorización previa a la puesta en servicio de la modificación del puente grúa para el movimiento de cargas críticas, con el objeto de mover en el futuro contenedores de combustible para depositarlos en el ATI en preparación.
- Análisis de factores humanos de la modificación de la grúa, que ha tenido en cuenta tanto las fases de montaje y pruebas como el futuro uso de la grúa en el movimiento de contenedores de combustible gastado. Este análisis ha tenido como referencias además de los documentos previamente citados NUREG 0612 y 0554 los NUREG 1774, NUREG CR 7016 y NUREG CR 7017.
- Pruebas de carga estática al 125 % de la carga nominal, esto es 93,75 TM, y pruebas dinámicas a la carga nominal de 75 TM. Estas pruebas han requerido la fabricación de 8 bloques de hormigón para disponer de las cargas citadas. En la figura 5 aparece una imagen de la ejecución de la prueba de carga estática
Fig. 5 Ejecución de prueba estática
- Coordinación de los trabajos de la modificación de la grúa con la preparación y diseño del ATI de SMG.
- Coordinación con el diseño y fabricación de los contenedores de combustible.
- Preparación de procedimientos para el manejo de los futuros contenedores con la grúa modificada.
- Modificación de útiles de manejo de grandes cargas debido al cambio de la geometría del gancho de la grúa
- Formación de los operadores de la grúa
- Coordinación con ENRESA del conjunto de actividades relacionadas con el almacenamiento del combustible gastado.
REFERENCIAS
NUREG CR 7016 Human Reliability Analysis – Informed Insights on Cask Drops NUREG CR 7017 Preliminary, Qualitative Human Reliability Analysis for Spent Fuel Handling
NUREG-1774: A survey of crane operating experience at U.S. nuclear power plants from 1968 through 2002.
NUREG-0612: Control of heavy loads at nuclear power plants: resolution of generic technical activity A-36.
