El combustible en Laguna Verde manejado por expertos reconocidos en el ámbito internacional

Entrevista con el ingeniero Luciano Sánchez Herrera, jefe del Departamento de Gestión de Combustible de la Gerencia de Centrales Nucleoeléctricas, y con el ingeniero Carlos Torres Álvarez, jefe de Desarrollo de Combustible de dicho departamento

El rápido avance tecnológico ofrece grandes beneficios al posibilitar el máximo aprovechamiento de los combustibles en la generación eléctrica, y la industria nucleoeléctrica no es ajena a este fenómeno. Al respecto, el ingeniero Luciano Sánchez Herrera, jefe del Departamento de Gestión de Combustible de la Gerencia de Centrales Nucleoeléctricas que opera la central Laguna Verde, y el ingeniero Carlos Torres Alvarez, jefe de Desarrollo de Combustible del Departamento de Gestión de Combustible, nos brindan respuestas en cuanto a la administración del combustible nuclear en nuestro país, el camino hacia un mayor conocimiento y menor dependencia del exterior, y las perspectivas sobre el tema.

¿Cuáles son las actividades del Departamento de Gestión de Combustible?

LSH: El departamento es responsable del suministro de todos los servicios del ciclo del combustible; esto incluye la compra de materiales como el uranio natural, su enriquecimiento y los servicios de fabricación del combustible, así como la transportación del nuevo combustible. Además, tenemos la responsabilidad de analizar las alternativas que tendría que seguir el combustible gastado una vez que ha sido irradiado dentro del reactor. Es importante señalar que la transportación del combustible requiere de la coordinación de varias secretarías, como la de Energía, la de Comunicaciones, la Comisión Federal de Caminos, la Secretaría de la Defensa Nacional; hasta ahora no hemos tenido que lamentar ningún incidente.

Asimismo, hemos trabajado en conjunto con el Instituto de Investigaciones Eléctricas y con el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares en lo que se refiere a la administración del combustible; en ese sentido, existe ya la capacidad nacional que nos permite diseñar desde el ensamble hasta las recargas, al menos en la parte neutrónica.

La parte relacionada con el diseño mecánico y termohidráulico la realizan los fabricantes, dado que no es del interés de las compañías eléctricas incursionar en este ámbito; aun así, en lo relativo a recargas hemos logrado realizar el diseño preliminar de cuatro recargas de Laguna Verde y estamos en el proceso de licenciar los códigos que nos permitan especificar completamente al fabricante, el tipo de diseño que necesitamos.

Combustibles nucleares avanzados que se considerarán
en las futuras recargas de Laguna Verde.

¿Podrían mencionar algunos de los logros obtenidos con el Plan Global de Administración de Combustible, implantado en 1990 por personal de la CFE el ININ y el IIE?

LSH: Desde 1984, a través de un apoyo del Organismo Internacional de Energía Atómica, el OIEA, se inició la adquisición de un paquete de programas de cómputo, el Fuel Management System (FMS), y la capacitación de personal especializado en esta área. En tal actividad participaron y siguen participando hasta la fecha, la Comisión Federal de Electricidad, el Instituto de Investigaciones Eléctricas y el ININ. La Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardias ha colaborado de cerca en algunos momentos y conoce los trabajos que se hacen, pero principalmente ha sido un observador con algunos desarrollos.

CTA: Para comprender mejor cuáles han sido los logros, primero debemos explicar que el combustible tiene varias etapas de diseño: en la primera, el fabricante de combustible busca aprovechar de la mejor manera el uranio del combustible, para eso desarrolla un diseño mecánico en el que define áreas de flujo, regiones que mejoren la moderación neutrónica, materiales, dimensiones, etcétera, entonces realiza el análisis de la termohidráulica con modelos de tamaño real para saber cómo funciona el combustible y cómo se remueve el calor; cabe señalar que esta capacidad no la tiene ninguna compañía eléctrica. Una vez hecho ese diseño genérico, el nuevo tipo de combustible durante el proceso de diseño de la recarga debe adaptarse a cada una de las plantas de manera específica, por lo cual se tienen que ajustar los contenidos de uranio, el enriquecimiento que debe tener y la forma como se ha de consumir el combustible en la planta bajo un programa de operación preestablecido; en esta parte, precisamente, es en donde hemos participado, y gracias a la cual ahora tenemos la posibilidad de evaluar combustible de diseño avanzado.

¿Cómo calificarían esta capacidad?

LSH: Hasta ahora hemos dependido de un solo fabricante y tenido que adquirir el combustible bajo un contrato suscrito hace más de 20 años, en el cual, muchas de las actividades que se realizan no estaban definidas en él. Ahora este panorama está cambiando, la CFE ha abierto un concurso para considerar otros proveedores. Hemos logrado mayor independencia y tener un trato más profesional y con la experiencia alcanzada podemos identificar qué nos están ofreciendo y seleccionar qué queremos. Esto es, se ha logrado independencia en las decisiones, en relación con los fabricantes de combustible.

Esto es una gran ventaja

LSH: Sí, nos da la posibilidad de tener un mayor margen para negociar. Lo que buscamos principalmente es que el servicio ofrecido por los fabricantes sea de una mejor calidad. Tendemos hacia que Laguna Verde tenga ciclos de 18 meses, con un incremento de potencia adicional del 5%, por lo que forzosamente necesitamos utilizar combustible más avanzado con mejores márgenes de los límites de seguridad.

CTA: Dichos combustibles con mejor diseño tanto en forma individual como en conjunto dentro del reactor permiten obtener, incluso con menor enriquecimiento, una mayor energía. Se persigue utilizar la última tecnología generada en el mundo sin descuidar la seguridad.

¿Cómo se compararía su área con otros grupos similares?

CTA: Desde luego la comparación debe hacerse principalmente con empresas eléctricas de Estados Unidos, aunque podemos mencionar algunas de Europa; en el caso de Estados Unidos, hay todavía una gama de criterios existentes sobre el tamaño y funciones de grupos similares al nuestro. Hay compañías que tienen una persona para el grupo de combustible y dejan que el fabricante les ofrezca todo el servicio; en el otro extremo están compañías con un grupo de treinta expertos diseñando y analizando que buscan llegar a tener una capacidad suficiente para especificar al proveedor que fabrique el diseño que ellos le determinan; con esto, los gastos se reducen porque la ingeniería se realiza en casa; sin embargo, este proceso no es rápido. Algunas otras empresas, se mantienen en un punto intermedio, pues consideran que no vale la pena mantener un grupo de trabajo e investigación tan grande. En nuestro caso, se ha decidido ir avanzando hasta donde la conveniencia económica lo demuestre y hoy por hoy el grupo que se formó en 1990 ha ofrecido importantes ventajas económicas para la central Laguna Verde; como ejemplo se puede mencionar la reducción del número de ensambles, enriquecimientos adecuados que permiten un quemado mejor del combustible y una reducción de aproximadamente 15% en los costos del ciclo de combustible.

LSH: Cada reactor del tipo de Laguna Verde requiere una recarga en un periodo que va de 12 a 18 meses; ahora se tiende a ciclos de 18 meses, de los cuales 16 son de operación y dos de recarga, y es durante ese periodo, que hay que llevar a cabo el cambio de combustible; el número de ensambles que se recargan varía entre 112 y 120; ahora bien, por parte del fabricante teníamos un diseño que indicaba cierto número de ensambles necesarios; basados en nuestros análisis, logramos reducir ese número entre cuatro y ocho ensambles. Esto se traduce en un ahorro total de aproximadamente tres millones de dólares en cuatro recargas.

¿Cuál sería el panorama actual si no se hubiera conformado este grupo, además del aspecto dependencia?

LSH: El hecho de preparar un grupo de este tipo implica, de cualquier manera, la capacidad de analizar lo que el fabricante hace y trabajar paralelamente en la seguridad, asegurando que los análisis se mantengan dentro de la normas y de la reglamentación necesaria. Estar siempre dentro de los límites de seguridad.

¿Qué pasa con la seguridad en lo que se refiere al combustible nuclear?

CTA: La situación actual del contrato que tenemos es que tanto el diseño como los análisis de seguridad son responsabilidad del fabricante, sin embargo, desarrollamos un sistema de códigos que estamos por licenciar ante la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardias. Lo que buscamos, además de mantener un diseño seguro, es optimar los recursos y el combustible.

¿Qué faltaría por hacer?

LSH: En relación con el concurso para firmar un nuevo contrato de servicios de fabricación con el mejor proveedor, queremos tener identificados y cotizados los servicios asociados con el combustible; mejorar los aspectos de flexibilidad de operación; identificar vulnerabilidades del combustible, estableciendo en el contrato las garantías y las soluciones adecuadas; asegurar que el impacto sobre la operación de las unidades no alterará la seguridad ni la confiabilidad de operación; identificar características, ventajas y defectos de los métodos, procedimientos y resultados de los análisis de diseño y de seguridad del fabricante; identificar las actitudes de los proveedores para proporcionar información, solucionar problemas y dar apoyo técnico, ya que muchas veces hemos tenido dificultades en obtener información cuando queremos hacer alguna mejora en otras partes que no son precisamente el combustible; identificar la disposición de los fabricantes para optimar el combustible, con la meta de reducir 10% los consumos de uranio y de enriquecimiento. Creemos que todo esto se puede hacer.

Una vez terminado el concurso y seleccionado el mejor proveedor, lo que sigue tendrá que ver con buscar alternativas y mejoras en los procedimientos y los métodos. Es importante mencionar que algunas de las personas de nuestro grupo han sido reconocidas en el medio internacional como expertos en el área y se han solicitado sus servicios para otras compañías en el extranjero.

Por otra parte, podemos ofrecer mejores precios a consultores o a empresas extranjeras que quisieran contratar servicios con el grupo interinstitucional.

¿Cuál es la perspectiva en esta área?

CTA: La capacidad obtenida permite evaluar el uso de combustibles de óxidos mixtos, es decir, usar el plutonio que se genera de manera natural al fisionarse el combustible actual, reprocesarlo y usarlo como combustible en mezclas adecuadas de uranio para fabricar nuevo combustible para Laguna Verde; esto ya se realiza en algunas partes del mundo como en Francia y Japón. Ello sería ejemplo de lo que viene, pero, definitivamente, estos trabajos continuarán mejorándose y desarrollándose mientras existan reactores en operación.

LSH: Este proyecto de administración de combustible que en un principio se vislumbraba interesante sólo desde el marco técnico, hoy brinda importantes ahorros. Los resultados han sido mejores de lo que se creía tanto desde el punto de vista económico como desde el conocimiento obtenido y la seguridad en el manejo del combustible. El escepticismo natural que existía al principio acerca de la conveniencia de formar un grupo como éste, se ha ido perdiendo y se tiene más confianza en los resultados obtenidos.

Entrevista realizada por Helena Rivas López y Gabriel Nagore Cázares del Departamento de Difusión.

LUCIANO SÁNCHEZ HERRERA

Ingeniero mecánico egresado de la ESIME del Instituto Politécnico Nacional (IPN), ingeniero nuclear por el Instituto Nacional de Ciencias y Técnicas Nucleares de Saclay y maestro en dicha área por el Instituto Nacional Politécnico de Grenoble, Francia. Asimismo, cuenta con el diploma de estudios profundos sobre instrumentación física (opción nuclear) de la Universidad Científica y Médica de Grenoble. Realizó cursos de posgrado en ingeniería nuclear en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, Estados Unidos, en el área de administración de combustible nuclear e ingeniería avanzada de reactores. Cuenta con una amplia experiencia profesional en instituciones como el Centro de Estudios Nucleares de Grenoble, el ININ, la UNAM y la CFE. Desde 1991 ocupa el puesto de jefe de Gestión de Combustible de la CFE. Cuenta con numerosas publicaciones e informes nacionales e internacionales relacionados con estudios nucleares.

CARLOS TORRES ÁLVAREZ

Licenciado en física con conocimientos en el área de física de reactores por la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Maestro en ingeniería nuclear de la Escuela Superior de Física y Matemáticas del Instituto Politécnico Nacional (IPN); realizó un curso de especialización técnica en el área de ingeniería nuclear en la Junta de Energía Nuclear, en Madrid, España. Participa en el proyecto interinstitucional CFE-IIE-ININ sobre administración de combustible nuclear en reactores de potencia BWR, apoyado por el Organismo Internacional de Energía Atómica. En 1990 ingresó al Departamento de Gestión de Combustible de la CFE donde se dedicó al desarrollo de metodologías de análisis de reactores de potencia para la administración de combustible de la central nucleoeléctrica Laguna Verde. En 1991 fue nombrado jefe de Desarrollo de Combustible del citado departamento.