La instalación de energía nuclear de Hallam (HNPF) en Nebraska era una planta de energía nuclear moderada por grafito y refrigerada por sodio de 75 MWe construida por Atomics International y operada por Consumers Public Power District de Nebraska. [1] Se construyó en conjunto con una central eléctrica convencional a carbón , la central eléctrica de Sheldon , y se ubicó junto a ella . [2] La instalación contaba con un turbogenerador compartido que podía aceptar vapor de cualquiera de las fuentes de calor y una sala de control compartida .
La planta alcanzó su máxima capacidad en julio de 1963. La planta cerró el 27 de septiembre de 1964 para resolver problemas con el reactor. En mayo de 1966, Consumers Public Power District rechazó su opción de compra de la planta a la Comisión de Energía Atómica (AEC). En respuesta, la AEC anunció su plan de desmantelar la planta en junio de 1966. La planta funcionó durante 6.271 horas y generó 192.458.000 kW-h de energía eléctrica. [3]
Estaba ubicada cerca de Hallam , a unas 25 millas al suroeste de Lincoln .
El diseño del reactor moderado por grafito (SGR) refrigerado por sodio (del que el HNFP fue una demostración) apuntaba a la generación de electricidad nuclear comercial y económica. El refrigerante de metal líquido permitió el funcionamiento a temperaturas suficientemente altas para producir condiciones de vapor idénticas a las utilizadas en las centrales eléctricas alimentadas con combustibles fósiles , mejorando la eficiencia de conversión de energía y haciendo uso de turbinas de vapor comerciales . También permite el funcionamiento a baja presión. El moderador de grafito permitió el funcionamiento con combustible nuclear poco enriquecido, así como el uso potencial del ciclo del combustible de torio . Se esperaba que estos beneficios superaran la complicación adicional de utilizar un refrigerante químicamente reactivo. [4]
El reactor se alimentaba inicialmente con una aleación de molibdeno-10 enriquecido al 3,6% con revestimiento de acero inoxidable . El moderador de grafito estaba revestido con hexágonos de acero inoxidable con cada esquina festoneada para dejar espacio para los tubos de proceso, que contenían los grupos de combustible y las barras de control. Tres circuitos de transferencia de calor de sodio (cada uno con un circuito primario radiactivo y un secundario no radiactivo) movían el calor a tres generadores de vapor. El vapor se alimentaba a un colector común a un solo generador de turbina. La temperatura del tramo caliente primario era de 945 °F y la temperatura del tramo caliente secundario era de 895 °F.
Para el segundo núcleo se seleccionó carburo de uranio con un enriquecimiento del 4,9%.
El Hallam fue propuesto en marzo de 1955 en respuesta a la primera ronda de invitaciones del Programa de Reactores de Demostración de Potencia de la Comisión de Energía Atómica. [6] Utilizaba tecnología que se estaba desarrollando en el Experimento de Reactor de Sodio (SRE), más pequeño, también construido por Atomics International. Las lecciones del SRE aplicadas al HNPF incluyen:
Debido a que el HNPF era más de diez veces más grande que el SRE, se llevó a cabo un programa de desarrollo y prueba de componentes para proporcionar los datos finales del diseño. Se probaron todos los componentes principales, incluidos el combustible, las barras de control, la instrumentación, las bombas y las válvulas. Se ensambló y probó la máquina de manipulación de combustible. Se probó un modelo a escala de un generador de vapor en un circuito de sodio junto con el equipo y la instrumentación relacionados. [3]
En 1960 se llevó a cabo un programa formal de capacitación de tres sesiones para operadores. A la primera, que duró seis meses, asistieron 30 personas y cada una recibió aproximadamente 900 horas de capacitación.
La construcción comenzó el 1 de abril de 1959. El número de empleados durante la construcción alcanzó su punto máximo en marzo de 1961, con 270 personas, y se necesitaron 107.600 días-persona en total para completar la construcción. Se previeron varias interferencias en el montaje de la construcción, y se adquirieron modelos a escala detallados. Los problemas laborales provocaron la pérdida de 1.750 días-persona. La instalación completa se completó el 30 de noviembre de 1961, cuatro meses después de la fecha de finalización prevista originalmente. [3]
La criticidad inicial se alcanzó en enero de 1962, seguida de la criticidad húmeda seis meses después. Las dificultades que surgieron durante la operación y que requirieron el cierre y la corrección de la planta incluyeron fugas en los casquillos de las barras de control, atascamiento de las bombas de sodio secundarias, fugas en la instrumentación y las bridas de las tuberías del generador de vapor, dificultad para ajustar los orificios de flujo del canal de combustible y falla de las válvulas de estrangulación de sodio primarias y secundarias.
El problema más grave fue la rotura de los elementos moderadores. Siete elementos se rompieron en febrero de 1964. Las roturas y la posterior absorción de sodio en el grafito redujeron el flujo de neutrones térmicos en el núcleo y causaron una reducción de la energía local. Los elementos moderadores también se hincharon, lo que redujo el espacio para el refrigerante y el proceso. El examen reveló que la falla fue causada por una rotura por tensión de baja ductilidad que provocó una grieta de una pulgada de largo aproximadamente tres pulgadas por debajo de la parte superior de cada elemento.
Chauncey Starr , presidente de Atomics International, testificó que habían identificado y afirmado haber solucionado el problema con el contenedor del moderador. Propuso una operación de reparación que implicaba colocar esnórqueles en cada contenedor del moderador en el espacio del gas de cobertura, lo que costaría 1,8 millones de dólares y requeriría de 6 a 9 meses. [7] No obstante, la AEC bajo el mando de Milton Shaw decidió rescindir su contrato con la empresa de servicios públicos. Los consumidores optaron por no comprar la planta, y en su lugar fue desmantelada.
El reactor único de 75 MW de la planta funcionó desde 1963 hasta el 27 de septiembre de 1964. [3] El desmantelamiento se completó en 1969. Los componentes subterráneos del reactor fueron enterrados en el lugar y deberán ser monitoreados hasta 2090. [8]
En la actualidad, el sitio alberga una planta de combustibles fósiles, la central eléctrica Sheldon . El sitio se monitorea desde 17 pozos de monitoreo y no se ha detectado radiactividad por encima de los niveles de fondo en ninguna de las muestras. [9]
