El Nuevo Confinamiento Seguro ( NSC o Nuevo Refugio ; en ucraniano : Новий безпечний конфайнмент ) es una estructura instalada en 2016 para confinar los restos de la unidad del reactor número 4 en la central nuclear de Chernóbil , en Ucrania , que fue destruida durante el desastre de Chernóbil en 1986. La estructura también encierra la Estructura de Refugio temporal (sarcófago) que se construyó alrededor del reactor inmediatamente después del desastre. El Nuevo Confinamiento Seguro está diseñado para evitar la liberación de contaminantes radiactivos, proteger el reactor de influencias externas, facilitar el desmontaje y el desmantelamiento del reactor y evitar la intrusión de agua. [2]
El Nuevo Confinamiento Seguro es un megaproyecto que forma parte del Plan de Implementación de Refugios y cuenta con el apoyo del Fondo de Refugio de Chernóbil . Fue diseñado con el objetivo principal de confinar los restos radiactivos del reactor 4 durante 100 años. [4] También tiene como objetivo permitir una demolición parcial del sarcófago original, que fue construido apresuradamente por los liquidadores de Chernóbil después de que un accidente que superó las bases de diseño destruyera el reactor. [5] Se utiliza la palabra confinamiento en lugar de la tradicional contención para enfatizar la diferencia entre la contención de gases radiactivos (el objetivo principal de la mayoría de los edificios de contención de reactores ) y el confinamiento de desechos radiactivos sólidos , que es el propósito principal del Nuevo Confinamiento Seguro. [6]
En 2015, el Banco Europeo de Reconstrucción y Desarrollo (BERD) declaró que la comunidad internacional tenía como objetivo cerrar un déficit de financiación de 100 millones de euros, con la administración del BERD en su función de gestor de los fondos para el desmantelamiento de Chernóbil. Se estima que el coste total del Plan de Implementación de Refugios, del que el Nuevo Confinamiento Seguro es el elemento más destacado, es de unos 2.150 millones de euros (2.300 millones de dólares estadounidenses). El Nuevo Confinamiento Seguro representa 1.500 millones de euros. [7]
El consorcio francés Novarka, con sus socios Vinci Construction Grands Projets y Bouygues Travaux Publics, diseñó y construyó el Nuevo Confinamiento Seguro. [8] La construcción se completó a fines de 2018. [9] [2]
El refugio original, formalmente denominado Estructura de Refugio y a menudo llamado sarcófago , se construyó entre mayo y noviembre de 1986. Fue una medida de emergencia para confinar los materiales radiactivos dentro del reactor 4 de la central nuclear de Chernóbil. El refugio se construyó en condiciones extremas, con niveles muy altos de radiación y con limitaciones de tiempo extremas. La Estructura de Refugio tuvo un éxito moderado en confinar la contaminación radiactiva y proporcionar un seguimiento posterior al accidente de la unidad del reactor nuclear destruida ; se ha estimado que hasta el 95% del inventario radiactivo original del reactor 4 permanece dentro de las ruinas del edificio del reactor. [10]
La estructura del refugio se sustenta principalmente sobre los restos dañados del edificio del reactor 4, que se consideran estructuralmente inestables como resultado de las fuerzas explosivas causadas por el accidente. Tres elementos estructurales principales sostienen el techo de la estructura del refugio. Dos vigas, generalmente denominadas B-1 y B-2, corren en dirección este-oeste y sostienen las vigas y los paneles del techo. Un tercer elemento, más macizo, la "viga Mammoth", abarca la mayor distancia a lo largo del techo de este a oeste y ayuda a sostener las vigas y los paneles del techo. El techo del refugio consta de tubos de acero de 1 metro (3 pies 3 pulgadas) de diámetro colocados horizontalmente de norte a sur, y paneles de acero que descansan en ángulo, también en dirección norte-sur.
La estructura del refugio nunca estuvo pensada para ser una estructura de contención permanente. [11] Su continuo deterioro ha aumentado el riesgo de que su inventario radiactivo se filtre al medio ambiente. Entre 2004 y 2008, los trabajadores estabilizaron el techo y la pared occidental del refugio. Sin embargo, la construcción del nuevo confinamiento seguro fue necesaria para seguir confinando los restos radiactivos del reactor 4 de la central nuclear de Chernóbil.
En 2010 se completaron otras mejoras en la zona para prepararla para la construcción del Nuevo Confinamiento Seguro, entre ellas conexiones por carretera y ferrocarril, servicios del sitio (electricidad, agua, desagües y comunicaciones), instalaciones para los trabajadores (incluidas instalaciones médicas y de protección radiológica) y la instalación de un sistema de monitoreo a largo plazo. [12]
En 1994, el gobierno de Ucrania organizó un concurso internacional de propuestas para reemplazar el sarcófago. [13]
En el otoño de 1992, Design Group Partnership (DGP) de Manchester fue invitado a ayudar a la Autoridad de Energía Atómica (AEA) en la presentación del Reino Unido al concurso internacional organizado por el gobierno ucraniano.
La alta dirección de DGP se reunió para buscar una solución. David Haslewood sugirió un arco, construido fuera del lugar y luego colocado sobre el sarcófago existente construido por los soviéticos porque:
De las 394 propuestas, solo la propuesta británica propuso un enfoque de arco deslizante. [14] No hubo una opción de diseño superior, pero la propuesta francesa quedó en segundo lugar, junto con las propuestas del Reino Unido y Alemania en tercer lugar.
Posteriormente, un estudio paneuropeo (el programa TACIS) volvió a examinar las propuestas de los tres finalistas del concurso. El estudio seleccionó el concepto de arco deslizante como la mejor solución para sus posteriores investigaciones y recomendaciones, principalmente para reducir la posibilidad de que los trabajadores de la construcción recibieran una dosis dañina de radiación. El consorcio francés llamado Novarka finalmente ganó el contrato para el diseño final del arco deslizante.
El 17 de septiembre de 2007, Vinci Construction Grands Projets y Bouygues Travaux Publics anunciaron que habían ganado el contrato para diseñar y construir el Nuevo Confinamiento Seguro como socios al 50 % del consorcio francés Novarka. El contrato original, valorado en 432 millones de euros, comprende el diseño y la construcción del Nuevo Confinamiento Seguro y está previsto que en su fase de máxima actividad emplee a 900 personas. [8]
El consorcio colaboró con contratistas tanto extranjeros como nacionales. Por ejemplo, los componentes estructurales del arco se crearon y construyeron en Italia . Las grúas se fabricaron en los EE. UU. Una empresa holandesa se encargó de las operaciones de elevación y deslizamiento, mientras que el contratista responsable del revestimiento del arco era de Turquía . [8] El proyecto ha involucrado a trabajadores y especialistas de al menos 24 países, además de Ucrania. [15]
El diseño del nuevo refugio de confinamiento seguro es una estructura de acero en forma de arco con una altura interna de 92,5 metros (303,5 pies) y una distancia de 12 metros (39,4 pies) entre los centros de los cordones del arco superior e inferior. La longitud interna del arco es de 245 metros (803,8 pies) y la longitud externa es de 270 metros (885,83 pies). Las dimensiones del arco se determinaron en función de la necesidad de operar equipos dentro del nuevo refugio y desmantelar el refugio existente. La longitud total de la estructura es de 150 metros (492,1 pies) y consta de 13 arcos ensamblados a 12,5 metros (41 pies) de distancia para formar 12 bahías. Las paredes verticales ensambladas alrededor de las estructuras existentes del edificio del reactor, pero no sostenidas por ellas, sellan los extremos de la estructura.
Los arcos están construidos con elementos tubulares de acero y están revestidos externamente con paneles sándwich de tres capas. Estos paneles externos también se utilizan en las paredes de los extremos de la estructura. En el interior, los paneles de policarbonato cubren cada arco para evitar la acumulación de partículas radiactivas en los elementos del marco.
Grandes partes de los arcos fueron fabricadas en taller y transportadas al lugar de montaje, 180 metros (590 pies) al oeste del reactor 4. El acero utilizado en la construcción de los elementos tubulares tiene una resistencia a la fluencia de no menos de 2.500 kg/cm2 ( 250 MPa ; 36.000 psi ).
Para evitar la corrosión de la estructura, se eligió acero inoxidable como material para las paredes internas y externas. Un sistema de aire acondicionado también hace circular aire caliente y seco a 50 Pa entre las capas de los paneles para evitar aún más la corrosión. Los deshumidificadores mantienen el aire por debajo del 40% de humedad, lo que evita que la condensación y el agua gotee hacia el interior de la estructura. [16] [17]
El Nuevo Confinamiento Seguro fue diseñado con los siguientes criterios:
Las bases del Nuevo Confinamiento Seguro fueron diseñadas para satisfacer los requisitos principales:
El sitio del Nuevo Centro de Confinamiento Seguro tiene una ligera pendiente, con una elevación que va desde los 117,5 metros (385 pies) en el lado este hasta los 144 metros (472 pies) en el lado oeste. La cimentación tuvo que compensar esta diferencia sin tener que realizar una nivelación extensa del sitio.
El terreno sobre el que se construyó la cimentación es único, ya que contiene una capa tecnogénica justo debajo de la superficie, de aproximadamente 2,5 a 3 metros (8 a 10 pies) de profundidad total. La contaminación radiactiva del accidente creó la capa tecnogénica. Está compuesta por diversos materiales, entre ellos material nuclear, piedra, arena, arenas arcillosas, hormigón no reforzado y desechos de construcción. Se considera inviable determinar las características geotécnicas de esta capa de suelo. Como resultado de esto, no se hicieron suposiciones sobre las propiedades de carga de la capa tecnogénica durante el diseño de la cimentación.
El nivel freático en la central nuclear de Chernóbil fluctúa entre 109,9 metros (360,6 pies) de media en diciembre y 110,7 metros (363,2 pies) de media en mayo.
Se consideraron varias opciones para el diseño de los cimientos del Nuevo Confinamiento Seguro. Finalmente, se especificó que el diseño final consistía en tres líneas de dos paneles de cimientos de 4,50 por 1,00 metros (14,76 por 3,28 pies), cada uno de 21 metros (68,9 pies) de longitud, y un encepado de 4 metros (13,1 pies) de alto que alcanza una altura de 118 metros (387 pies) de elevación. Esta opción se seleccionó para minimizar el costo de los cimientos, el número de cortes en las capas de suelo radiactivo, la absorción de dosis de los trabajadores y el riesgo para el medio ambiente de una mayor contaminación. Los cimientos tienen una ligera diferencia de elevación entre el área en la que se construyó el Nuevo Confinamiento Seguro y el área de descanso final alrededor del reactor 4.
Se tuvo que prestar especial atención a la excavación necesaria para la construcción de los cimientos debido al alto nivel de radiactividad que se encuentra en las capas superiores del suelo. Los diseñadores conceptuales del Nuevo Confinamiento Seguro recomendaron el uso de pinzas accionadas por cuerdas para los primeros 0,3 metros (11,8 pulgadas) de excavación de pilotes en el sitio de Chernóbil. Esto redujo la exposición directa de los trabajadores a las secciones más contaminadas del suelo. La excavación más profunda para los pilotes de cimentación se realizó utilizando conchas de almeja hidráulicas operadas bajo protección de lodo de bentonita .
La cimentación está diseñada para soportar cargas estructurales de aceleración horizontal de hasta0,08 g , así como para soportar un tornado F3 . El diseño original de la estructura requería que resistiera un tornado F1 hasta que se realizó un análisis independiente más allá de la base de diseño para evaluar los efectos de un tornado F3 en la estructura.
El sistema utilizado en el montaje del Nuevo Sistema de Confinamiento Seguro se deriva de los métodos de lanzamiento de puentes civiles y de puentes en voladizo . El Nuevo Sistema de Confinamiento Seguro se montó en los siguientes pasos:
Este proceso de montaje se consideró ventajoso porque aprovechaba la movilidad diseñada de la estructura para maximizar la distancia entre los trabajadores y el edificio del reactor, minimizando así su exposición a la radiación.
A medida que se completaba cada bahía, se instalaban equipos de infraestructura, incluidos los de sistemas de ventilación, monitoreo de radiación , plomería y electricidad.
El Nuevo Confinamiento Seguro se construyó a 180 metros (590 pies) al oeste del reactor 4 y se deslizó hasta su lugar. El deslizamiento de la estructura a lo largo de los rieles de cimentación fue un proceso difícil. Se empujó sobre almohadillas de teflón mediante pistones hidráulicos y se guió mediante láseres. [18] A partir de 2018 [update], el Nuevo Confinamiento Seguro es la estructura terrestre móvil más grande del mundo. [19] [20] [21]
Inicialmente se consideraron dos opciones para mover la estructura: gatos hidráulicos para empujar la estructura hacia adelante o tirar de la estructura con cables de acero de varios hilos. La primera opción requeriría la reubicación de los gatos hidráulicos después de cada empuje. Este proceso requeriría una mayor interacción de los trabajadores con el sistema y una mayor exposición de los trabajadores a la radiación. La segunda opción se eligió inicialmente porque expondría a los trabajadores a una dosis de radiación menor y habría movido la estructura a su posición final en menos de 24 horas. Sin embargo, la estructura se movió utilizando gatos hidráulicos, comenzando el movimiento de 327 metros (1073 pies) el 14 de noviembre de 2016 y finalizando el 29 de noviembre. [9] [20]
La fase operativa del Nuevo Refugio de Seguridad implica la demolición de las estructuras inestables asociadas con la Estructura del Refugio original. El objetivo de la demolición ha impuesto importantes requisitos en cuanto a la capacidad de carga de los arcos y la cimentación del Nuevo Refugio de Seguridad, ya que estas estructuras deben soportar el peso no solo de la estructura desmontada, sino también de las grúas suspendidas que se utilizarán en la demolición.
El diseño del Nuevo Confinamiento Seguro incluye dos grúas puente suspendidas de los arcos. [22] Estas grúas viajan de este a oeste sobre pistas comunes y cada una tiene una envergadura de 84 metros (276 pies).
Cada grúa puede transportar una variedad de carros intercambiables. Se han diseñado tres tipos de carros para el Nuevo Confinamiento Seguro:
La intercambiabilidad de los carros de las grúas permite la rotación de los miembros más grandes a demoler, reduciendo el tamaño total del Nuevo Confinamiento Seguro en aproximadamente un tramo de arco.
Una vez que los elementos a demoler se retiran con una grúa, se deben fragmentar en pedazos lo suficientemente pequeños como para descontaminarlos. Se espera que la contaminación principal de la mayoría de los elementos demolidos sea polvo superficial suelto y se pueda eliminar fácilmente. La descontaminación se realizará utilizando aspiradoras con filtros HEPA , granallado (para elementos de acero) y escarificado (para elementos de hormigón). Una vez descontaminados al máximo posible, los pedazos se fragmentarán aún más para su eliminación final. Las herramientas de fragmentación incluyen sopletes de corte por arco de plasma , ruedas de corte circulares de diamante y corte con hilo de diamante . Las herramientas seleccionadas para el proceso de demolición se seleccionaron en función de una serie de factores, entre ellos la minimización de la exposición a la radiación individual y colectiva, la cantidad de desechos secundarios generados, la viabilidad de la operación remota, la eficiencia de corte, la seguridad contra incendios, el costo de capital y los costos operativos.
No se han determinado los métodos exactos para la eliminación de los desechos generados por el proceso de demolición, y pueden incluir el entierro en el lugar fuera del Nuevo Confinamiento Seguro para los desechos de bajo nivel y el almacenamiento a largo plazo dentro del Nuevo Confinamiento Seguro para los desechos de nivel medio y alto. A partir de 2018 [update], no se ha decidido ninguna política para la eliminación y el procesamiento de materiales que contienen combustible .
Está previsto demoler los siguientes elementos de la estructura del refugio:
Los elementos a demoler pertenecen a varios tipos generales de materiales:
Para la eliminación y almacenamiento de residuos nucleares dentro de la nueva zona de confinamiento seguro, las estrategias de eliminación de residuos se dividen en tres sistemas. [24] La eliminación de residuos nucleares sólidos contó con la instalación de almacenamiento de residuos radiactivos Vector [25] construida cerca del sitio de Chernóbil, que consiste en el Complejo Industrial para la Gestión de Residuos Radiactivos Sólidos (ICSRM), [26] un sitio de almacenamiento de residuos nucleares. Está siendo construido por Nukem Technologies , una empresa alemana de desmantelamiento nuclear , una subsidiaria de la rusa Atomstroyexport . Se informa que este almacenamiento puede contener 75.000 metros cúbicos (98.000 yardas cúbicas) de material. [27] [28] El almacenamiento es tanto para residuos temporales de alto nivel como para residuos de nivel bajo e intermedio a largo plazo. [29] [30]
La Planta de Gestión de Residuos Radiactivos Líquidos (PLRWM) fue construida para retirar, almacenar y procesar los residuos nucleares líquidos del sitio de Chernóbil. [31] [32] El líquido procesado se convierte en residuos sólidos en barriles de 200 litros donde luego se puede almacenar a largo plazo, a un ritmo de 2.500 metros cúbicos al año. [33]
El combustible gastado se almacena a largo plazo en la Instalación de Almacenamiento de Combustible Gastado. [24] [31] Se estima que en la instalación se pueden almacenar 232 contenedores de almacenamiento de residuos nucleares durante un período de 100 años. [34]
Incluso a la distancia que se estableció desde el reactor principal durante la construcción del nuevo confinamiento seguro, los trabajadores de la construcción seguían expuestos a la radiación. Antes de que comenzara el procedimiento de deslizamiento, los trabajadores de la construcción tal vez solo podían permanecer en el lugar durante 30 minutos a la vez debido a la radiación. [35] La base de hormigón redujo la radiación que recibían los trabajadores al ensamblar la estructura, y se les proporcionó alojamiento descontaminado durante la construcción. [35]
El polvo radiactivo en el refugio es monitoreado por cientos de sensores. [16] Los trabajadores en la "zona local" llevan dos dosímetros , uno que muestra la exposición en tiempo real y el segundo que registra información para el registro de dosis del trabajador. [36] Los trabajadores tienen un límite de exposición a la radiación diario y anual . Su dosímetro emite un pitido si se alcanza el límite, y se cancela el acceso del trabajador al sitio. [36] El límite anual (20 milisieverts ) se puede alcanzar pasando 12 minutos sobre el techo del sarcófago de 1986, o unas horas alrededor de su chimenea. [15] Los trabajadores también deben verificar su exposición a la radiación antes de abandonar el Nuevo Confinamiento Seguro como una medida adicional de seguridad. [37]
Para minimizar la radiación a los trabajadores cuando trabajan dentro del Nuevo Confinamiento Seguro, se utilizan muchos robots y herramientas para interactuar con los objetos dentro del refugio de forma remota. Las dos grúas puente instaladas se pueden operar desde una sala de control aislada, lo que permite que la demolición se realice sin representar un riesgo para los operadores. [23] Para el mapeo de la radiación que se realiza dentro del Nuevo Confinamiento Seguro, se han desplegado robots tanto en áreas de alta contaminación donde los humanos no pueden ingresar como en rutas de reemplazo que los operadores normalmente tomarían. [38] [39] El modelo Spot de Boston Dynamics se ha implementado en áreas de mayor radiación para proporcionar un mapeo detallado de la radiación sin causar picos de radiación adicionales al minimizar los puntos de contacto con las superficies irradiadas. [38] Sin representar un riesgo para los trabajadores, los sistemas implementados pudieron mirar dentro del reactor 4, en las profundidades del Nuevo Confinamiento Seguro. [40]
Ha habido preocupación sobre la capacidad de Ucrania para mantener adecuadamente el Nuevo Confinamiento Seguro, y el director adjunto del proyecto, Victor Zalizetskyi, afirmó que "parece que Ucrania se quedará sola para lidiar con esta estructura" [41].
Originalmente estaba previsto que el Nuevo Confinamiento Seguro se completara en 2005, pero el proyecto sufrió largos retrasos.
Los principales hitos del proyecto incluyen:
El Banco Europeo de Reconstrucción y Desarrollo (BERD) es responsable de gestionar el Plan de Implementación de Refugios, incluida la supervisión de la construcción del Nuevo Confinamiento Seguro. [61]
Los trabajadores han levantado la primera sección de una colosal estructura en forma de arco que, con el tiempo, cubrirá el reactor nuclear que explotó en la central de Chernóbil.
