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⭐FUNDAMENTOS DE EMERGENCIAS NULEARES
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José Ignacio Sánchez Peña
1 FUNDAMENTOS DE NULEARES MÓDULO 1: FUNDAMENTOS DE NUCLEARES 1. ACCIDENTES NUCLEARES Y SUS CONSECUENCIAS POTENCIALES 2. BASES PARA LA PLANIFICACIÓN N DE EXTERIORES MODULO 1.1: ACCIDENTES NUCLEARES Y SUS CONSECUENCIAS POTENCIALES Fenomenología general: Accidentes (CCNN, otras instalaciones) Consecuencias Acciones básicas de protección a tomar2 FUNDAMENTOS DE NULEARES GENERALIDADES PRINCIPIO DE DEFENSA EN PROFUNDIDAD: Protección a varios niveles para evitar emisión de material radiactivo Primer nivel de protección: Diseño (barreras físicas: combustible, circuito primario, contención) Garantía de calidad Vigilancia Cultura de seguridad Segundo nivel de protección: control operacional Operación normal Fallos de sistemas Tercer nivel de protección: sistemas de ingeniería de seguridad y protección Evitar evolución desfavorable de fallos Confinamiento de material radiactivo Cuarto nivel de protección: gestión del accidente dentro del emplazamiento POEs, Guías de Accidentes Severos, PEI Quinto nivel de protección: respuesta a la emergencia fuera del emplazamiento PEN (minimización de efectos al exterior) Probabilidad de daño al núcleo: 10-6 (APS) CARACTERÍSTICAS MATERIAL RADIACTIVO (1/2) Gran variedad de isótopos Inmensa mayoría confinado en el núcleo (combustible) Material radiactivo en el núcleo: Productos de Fisión del combustible Productos de Activación del combustible (Actínidos transuránidos) Material radiactivo en el refrigerante: Productos de Activación de aditivos e impurezas (corrosión) Productos de fisión (fugados del combustible) Inventario de material radiactivo depende de: Potencia del Reactor Tiempo de operación grado de quemado Composición de materiales estructurales Tecnología del Reactor (H 3 en PWR)3 FUNDAMENTOS DE NULEARES CARACTERÍSTICAS MATERIAL RADIACTIVO (2/2) Productos volátiles más importantes de la fisión en un reactor de 3000 MWth Nucleido Krypton-85 Krypton-85m Krypton-88 Xenon-133 Xenon-135 Iodo-131 Iodo -132 Iodo -133 Iodo -135 Teluro-132 Cesio-134 Cesio -137 Vida-media 10.8 años 4.4 horas 2.8 horas 5.3 días 9.2 horas 8.1 días 2.3 horas 21 horas 6.7 horas 3.3 días 2.1 años 30.1 años Actividad (Bq) CALOR RESIDUAL Energía por decaimiento material radiactivo Interacción radiación-materia Depende de: Potencia del Reactor Tiempo de operación grado de quemado Tiempo desde la parada (disminución lenta) Suficientemente grande para dañar el núcleo Fusión del núcleo Emisión material radiactivo NECESIDAD DE REFRIGERAR AUNQUE REACTOR ESTÉ PARADO!!4 FUNDAMENTOS DE NULEARES ACCIDENTES EN LAS CENTRALES NUCLEARES-ESCENARIOS HABITUALES Transitorios Sucesos notificables Sucesos Iniciadores de Emergencia Interior Accidentes Base de Diseño Accidentes Severos SUCESOS INICIADORES DE EMERGENCIA Postulados para cada CN es su PEI Cada uno implica una Categoría de Accidente Relacionados con distintos aspectos: Reactor y Sistema de Refrigeración (NSSS) Sistemas (SBO, comunicaciones, Habitabilidad SC, sumidero de calor, etc.) Incendios Seguridad Física (intrusión) Protección Radiológica Fenómenos externos: naturales (terremotos, viento, avenidas), actividad aérea, sustancias tóxicas, etc.5 FUNDAMENTOS DE NULEARES ACCIDENTES BASE DE DISEÑO Máximos accidentes que se postula que pueden producirse Relacionados con tres funciones de seguridad: Control de la Potencia del Reactor Refrigeración del Combustible Confinamiento del Material Radiactivo en las Barreras Físicas Sistemas de Seguridad diseñados para hacerlos frente sin que ocasionen daños significativos Estudio Final de Seguridad (EFS) Postula y Evalúa consecuencias de los Accidentes Base de Diseño Documenta características de Sistemas de Seguridad Necesita aprobación del CSN EJEMPLO DE ACCIDENTE BASE DE DISEÑO ACCIDENTE CON PÉRDIDA DE REFRIGERANTE (LOCA) Pérdida de estanqueidad del circuito de refrigeración Rotura grande o pequeña Emisión de material radiactivo presente en refrigerante ( y en núcleo si se produce daño) al recinto de contención Función Sistemas de Seguridad: Mantener refrigerado el núcleo (evitar daños) Mantener confinado el material radiactivo del refrigerante emitido (estanqueidad de contención) OBJETIVO DE SISTEMAS DE SEGURIDAD: EVITAR CONSECUENCIAS RADIOLÓGICAS SIGNIFICATIVAS EN CASO DE ACCIDENTE BASE DE DISEÑO6 FUNDAMENTOS DE NULEARES ACCIDENTES SEVEROS Accidentes más graves que los Accidentes Base de Diseño Al diseñar central nuclear no se consideró que pudieran ocurrir Sistemas de Seguridad no cumplen su función (fallos múltiples) Pueden ocasionar: daños al núcleo Emisión masiva de productos de fisión a contención Emisión significativa al exterior (supera las bases de diseño) Actualmente se tienen en cuenta los Accidentes Severos: Guías de Operación en Accidente Severo Modificaciones de Diseño: Disminuir probabilidad Paliar efectos EJEMPLOS DE ACCIDENTES SEVEROS (1/3) THREE MILE ISLAND (1979) Reactor tipo PWR (Diseño Babcock-Wilcox) LOCA pequeño mal diagnosticado (válvula alivio presionador abierta) Indicación en SC de suficiente refrigerante (nivel del presionador) Actuación de operadores inadecuada Agua del reactor entró en ebullición: Déficit de refrigeración Daños en varillas de combustible Liberación de material radiactivo a refrigerante y contención Consecuencias: Pequeñas emisiones al exterior (venteo contención por presión y H 2 ) Sin efecto radiológico en salud de la población: Dosis media: 80 µsv Dosis máxima 1 msv (1/3 radiación de fondo anual de la zona) Confusión exterior por mala información de la situación de la central Con efectos no radiológicos: estrés psicológico y casos de pánico7 FUNDAMENTOS DE NULEARES EJEMPLOS DE ACCIDENTES SEVEROS (2/3) CHERNOBIL (1986) Reactor tipo RMBK (moderado por grafito, refrigerado por agua) Accidente nivel 7 en la escala INES (nivel máximo) Diseño inadecuado: Coeficiente de reactividad por huecos positivo (sobre todo a baja potencia) Coeficiente de reactividad global positivo a baja potencia (gran inestabilidad) (operación prohibida) Sin edificio de Contención Diseño inautorizable en países occidentales Aumento súbito de potencia (excursión neutrónica) por prueba operando a baja potencia Rotura mecánica del combustible (imposibilidad de disipar energía producida) Explosión de vapor: reacción de combustible con agua Explosión 2 ó 3 segundos después: probablemente por H 2 EJEMPLOS DE ACCIDENTES SEVEROS (3/3) CHERNOBIL (1986) CONSECUENCIAS 30 fallecidos, aprox, por irradiación durante accidente (operarios y bomberos) >100 casos de síndrome de irradiación aguda Liquidadores (cientos de miles): Dosis máxima: varios Sv Dosis media: 170 msv Se desconoce número de fallecidos Evacuados (más de ): Dosis aproximada al tiroides en primeras semanas: 1 Sv (niños) 70 msv (adultos) Zona de exclusión: radio 30 km 600 casos de cáncer de tiroides en niños, aprox (datos OMS 1995) Efectos psicosociales durante y tras accidente: ansiedad, depresión, efectos psicosomáticos8 FUNDAMENTOS DE NULEARES ACCIDENTES EN OTRAS INSTALACIONES NUCLEARES (1/2) REACTORES DE USO NO ENERGÉTICO Gran variedad de propósitos, tipos y potencias Usos: Producción de isótopos: uso médico (diagnóstico y tratamiento) e industrial Investigación (materiales, combustible, etc.) Prototipos de reactores de producción energética Reactores menos potentes: Pequeño inventario Sistemas de seguridad sencillos (sin contención) Consecuencias muy localizadas (incluso en accidentes severos) Reactores más potentes: Sistemas de seguridad similares a centrales nucleares Consecuencias de accidentes similares a centrales nucleares España: no hay este tipo de reactores Desmantelados o en proceso: JEN-1, JEN-2, CORAL, ARBI y ARGOS Ejemplos de Accidentes: Varios por excursión de potencia o fallo refrigeración Sin consecuencias en exterior ACCIDENTES EN OTRAS INSTALACIONES NUCLEARES (2/2) PLANTAS DE REPROCESAMIENTO Función: Recuperar el uranio y plutonio del combustible gastado Método más común: PUREX (medio acuoso, extracción tras disolución en NO 3 H) Productos de fisión y actínidos: Almacenados en tanques (disolución muy concentrada de productos radiactivos) Vitrificación posterior Principales Riesgos: Incendio y explosión (uso de oxidantes y reductores fuertes, H 2 por radiólisis) Criticidad: Consecuencias limitadas al emplazamiento Procesamiento por lotes: reducción magnitud daños España: no hay este tipo de instalaciones Ejemplos de Accidentes: Tomsk (1996): Explosión de reactor químico. Contaminación radio 28 km Tokai-mura (1999): Criticidad. Sin consecuencias importantes en exterior Situación social de ansiedad9 FUNDAMENTOS DE NULEARES CONSECUENCIAS POTENCIALES DE LOS ACCIDENTES NUCLEARES (1/2) Sucesos iniciadores del PEI Sin consecuencias, excepto evolución desfavorable Accidentes Base de Diseño: Consecuencias pequeñas Accidentes Severos: Grandes emisiones Posibilidad de efectos deterministas en las inmediaciones Dosis colectivas elevadas a larga distancia (efectos estocásticos) Consecuencias - Dosis es función de: Magnitud de emisión Distancia Condiciones meteorológicas Medidas de protección que se adopten CONSECUENCIAS POTENCIALES DE LOS ACCIDENTES NUCLEARES (1/2) Zona cercana y momentos iniciales: Irradiación externa Contaminación interna por inhalación Contaminación externa Zonas más alejadas y fases posteriores: Por isótopos de vida larga Irradiación externa de suelo contaminado Contaminación interna por ingestión de alimentos (transferencia de suelo a vegetales y cadena trófica) Contaminación interna por ingestión de agua contaminada Resuspensión de contaminación en aire (inhalación)10 FUNDAMENTOS DE NULEARES ACCIONES BÁSICAS DE PROTECCIÓN (1/2) Acciones deben estar: Planificadas (PEI y PEN) Organizadas (Dirección y Grupos de Acción Especializados) y coordinadas Dotadas de medios humanos (actuantes) y materiales Preparadas (ejercicios y simulacros) Planificación Plan de Emergencia Interior (PEI) de las Instalaciones Nucleares españolas Aprobado por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio Informe previo preceptivo favorable del CSN Plan de Emergencia Nuclear Exterior (PEN) de los territorios donde existen centrales nucleares Aprobado por Consejo de Ministros Informes previos favorables de la Comisión Nacional de Protección Civil y el CSN Interfase PEI PEN: comunicación, información, coordinación ACCIONES BÁSICAS DE PROTECCIÓN (2/2) ASPECTOS FUNDAMENTALES PEN 1. Comunicación del explotador 2. Identificación y establecimiento de la emergencia 3. Alerta y notificación al personal y a las organizaciones participantes 4. Alerta, información y orientación de la población afectada 5. Establecimiento de la Situación de Emergencia 6. Establecimiento y ejecución de Medidas Protectoras 7. Control radiológico de la exposición 8. Apoyo médico y salud pública 9. Control de accesos 10. Seguridad y orden público 11. Medidas protectoras a largo plazo 12. Medios humanos 13. Recursos materiales 14. Entrenamiento, ejercicios y simulacros 15. Actualización de los Planes de Emergencia11 FUNDAMENTOS DE NULEARES MODULO 1.2: BASES PARA LA PLANIFICACIÓN N DE EXTERIORES Conceptos: Intervención, Emergencia Radiológica/Nuclear Principios de Protección Radiológica Objetivos de las Intervenciones Normas para Situaciones de Emergencia DIFERENCIA INTERVENCIÓN / PRÁCTICA Concepto de Intervención introducido por la Publicación 60 de la ICRP (1990) PLABEN actual (2004) incorpora concepto de Intervención PRÁCTICA CTICA: actividad humana que aumenta la exposición global a la exposición. Ej: producción de energía nuclear INTERVENCIÓN: actividad humana que disminuye la exposición global a la radiación. Ej: Medidas de protección en emergencias Medidas de Protección se toman en función de la disminución de dosis que produciría su adopción: Dosis Evitable EJEMPLO: CONFINAMIENTO PLABEN anterior (1989): Nivel de Intervención Inferior: 5 msv (cuerpo entero) Superior: 25 msv (cuerpo entero) PLABEN actual (2004): Nivel genérico de Intervención: 10 msv (cuerpo entero) (Dosis Evitable)12 FUNDAMENTOS DE NULEARES NUCLEARES Y RADIOLÓGICAS (1/2) Accidentes en muy diversas Prácticas que requieren Intervención: Central nuclear Instalación de ciclo de combustible nuclear Instalaciones con fuentes radiactivas Transporte de material radiactivo Reentrada de satélites con reactor nuclear Falta de control sobre ciertas fuentes radiactivas Consecuencias de Accidentes: Específicas de la Práctica concreta (naturaleza y peligrosidad) Naturaleza del Accidente (severidad) Magnitud de la Práctica (Potencia de CN, Actividad de fuente radiactiva, etc.) NUCLEARES Y RADIOLÓGICAS (1/2) Intervención será específica de: Práctica (naturaleza y peligrosidad) Accidente (severidad) Planificación de Accidentes: Específicas de la Práctica Considerando distintos tipos y severidad del Accidente Consecuencias en el interior Consecuencias en el exterior Nivel de Planificación dependiendo del Riesgo de la Práctica Emergencias No Relacionadas con Prácticas: Acciones Terroristas (dispositivos nucleares y bombas sucias)13 FUNDAMENTOS DE NULEARES PRINCIPIOS DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN EMERGENCIA Los mismos que se utilizan en Prácticas Enfoque diferente (Intervenciones): JUSTIFICACIÓN N de las Medidas de Protección: realizamos la intervención? n? Análisis Coste / Beneficio Todo tipo de costes (económicos, sociales, psicológicos, riesgos físicos) En caso de efectos próximos a deterministas: Justificación directa Uso de Niveles Genéricos de Intervención OPTIMIZACIÓN N de las Medidas de Protección: cómo hacemos la Intervención? n? Obtención de Máximo Beneficio (reducción de dosis) Mínimo Coste (económicos, social, etc.) LIMITACIÓN N de Dosis para Intevinientes: Sin Límites en casos de obtención de beneficio elevado Salvamento Evitación de dosis colectivas elevadas (actuación sobre la fuente) OBJETIVOS DE LAS INTERVENCIONES Prevención de los Efectos Deterministas Efectos inmediatos y de aparición cierta a partir de cierto umbral Disminución de la Probabilidad de los Efectos Estocásticos Efectos sin umbral (pueden aparecer a bajas dosis) Probabilidad de aparición del efecto proporcional a la Dosis Efectos Estocásticos: Cáncer: Nº casos depende de Dosis colectiva Efectos Teratogénicos (descendencia): Riesgo menor Atención especial a grupos de población de riesgo (Niños Tiroides) (Chernobil)14 FUNDAMENTOS DE NULEARES NORMAS DE SEGURIDAD PARA SITUACIONES DE EMERGENCIA (1/2) NORMAS NACIONALES E INTERNACIONALES Exigen la elaboración de Planes de Emergencia Distribución de Responsabilidades (Interior y Exterior, e Internacional) Planes separados para cada organización, pero interconectados Planes abarcarán acciones, organización y autoridad Planes deben ser revisados periódicamente Planes deben incluir Autoridades responsables (notificación, adopción de medidas, etc.) Niveles de Intervención Genéricos en términos de Dosis Evitable Reevaluación de Niveles de Intervención a partir de condiciones reales Etc. NORMAS DE SEGURIDAD PARA SITUACIONES DE EMERGENCIA (2/2) LEGISLACIÓN ESPAÑOLA SOBRE NUCLEARES Y RADIOLÓGICAS LEYES: Ley de Energía Nuclear (Ley 25/1964 modificada por Ley 24/2005 Ley de Creación del Consejo de Seguridad Nuclear (Ley 15/1980 modificada por Ley 33/2007) REGLAMENTOS: OTROS: Reglamento sobre Instalaciones Nucleares y Radiactivas (RD 1836/1999 modificado por RD 35/2008) Reglamento sobre Protección Sanitaria contra las Radiaciones Ionizantes (RD 783/2001) Guías de Seguridad e Instrucciones Técnicas del CSN (p.e. GSN 1.3 PEI) ESPECÍFICA DE : Plan Básico de Emergencia Nuclear (PLABEN) (RD 1546/2004) Planes Directores de los PEN (Resolución Ministerial de 14/06/2006) Documentos relacionados
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