Innovaciones en válvulas para la seguridad nuclear en PWRs

La práctica totalidad de los reactores PWR del mundo disponen de unos elementos de seguridad pasiva que son los acumuladores. Son depósitos llenos de agua borada y presurizados con nitrógeno a alta presión (≈45 bar) y conectados al RCS a través de válvulas antiretorno. Durante un LOCA, cuando la presión del RCS baja por debajo de la presión del nitrógeno, esta agua se inyecta pasivamente al reactor para recuperar el inventario. Ello es perfecto durante un tiempo. Sin embargo, una vez agotada el agua, será el nitrógeno propulsor el que entre al RCS, y ello desencadenará una serie de complicaciones que pondrán en riesgo la refrigeración del núcleo.

Actualmente las plantas disponen de procedimientos de emergencia para intentar evitar esa inyección indeseada de nitrógeno (FSG-10). Están basados en que los operadores detectaran el agotamiento de los acumuladores e intentaran cerrar las válvulas de aislamiento a tiempo.    

Sin embargo, durante un accidente con pérdida de la potencia eléctrica (LTSBO) como fué Fukushima, al perder totalmente el control de los equipos, hay una alta probabilidad de que el nitrógeno de los acumuladores acabe en el RCS. Incluso sin perder la energía eléctrica, podría producirse la inyección si cualquiera de las válvulas implicadas no cerraran bien y a tiempo, o bien fugaran interiormente. Debemos recordar que estas válvulas están diseñadas para abrir y mantenerse abiertas, y que se encuentran desenergizadas y desconectadas el 99,99% de su tiempo. No se les realiza prueba de fugas ya que su función de seguridad es permanecer abiertas. 

Ante este problema, un trabajador de CNAscó diseñó un nuevo tipo de válvula solucionando este problema de una manera automática y pasiva: La Válvula ASVAD. A diferencia de las válvulas de aislamiento, utiliza la estrategia de despresurizar el acumulador y enviar el nitrógeno residual a la atmosfera de contención. 

Estructura interna de ASVAD
Estructura interna de ASVAD.

Su constitución es parecida a las válvulas de seguridad (anti-sobrepresión). Sin embargo tiene un funcionamiento opuesto. Esta válvula solo dispara cuando la presión DISMINUYE por debajo de un setpoint predeterminado y se mantiene cerrada durante la operación normal. La válvula detecta por si sola el momento adecuado de ventear el nitrógeno y actúa pasivamente sin necesidad de alimentación eléctrica o acción humana.

Su principio de funcionamiento es extremadamente sencillo y elegante. Se basa en el desequilibrio entre la fuerza que realiza la presión del nitrógeno y la de un muelle precargado. Mientras la presión es normal, la válvula permanece cerrada. El muelle solamente abrirá la válvula cuando esa presión ya sea residual (acumulador vacío). Se trata de una válvula sencilla y con pocas piezas. Esa misma sencillez es la que le confiere robustez y fiabilidad. Por otro lado, puede adaptarse a cualquier diseño de acumulador y es de fácil integración con los sistemas existentes, por lo que cualquier acumulador PWR del mundo puede utilizarla.

Su diseño y fabricación han sido totalmente españoles, y se encuentra patentada en las principales naciones nucleares del mundo. Como logros importantes podemos destacar los siguientes:

  • La solución ASVAD fue finalista en la categoría de Innovación en Seguridad Nuclear en la WNE 2022 World Nuclear Expo en Paris (entre 137 proyectos de 87 empresas).
  • La Comisión Europea, EURATOM le concedió el segundo premio del Nuclear Innovation Prize 2025 en la categoría de seguridad de los sistemas del reactor (entre 28 propuestas).
  •  Finalmente, y tras un riguroso proceso de validación, ASVAD consigue la aprobación del CSN para su utilización en las nucleares españolas. 

¡Recibe nuestra newsletter!

    Los datos facilitados por usted son tratados por Sociedad Nuclear Española conforme al Reglamento UE 2016/679 de Protección de Datos, con la finalidad de gestionar sus peticiones, responder consultas, trámite administrativo, estadístico y el envío de comunicaciones de SNE, sobre su actividad, eventos, etc. No está prevista la cesión de datos (salvo precepto legal) ni transferencias internacionales de datos; y a través de la Política de Privacidad dispone de todos los derechos que le asisten en materia de privacidad.