En CONUAR aplicamos técnicas avanzadas de escaneo gamma pasivo, corrientes inducidas y medición de permeabilidad magnética para garantizar el enriquecimiento, la seguridad y la confiabilidad de cada barra de combustible nuclear destinada a reactores SMR y de potencia.
El nuevo escenario del combustible nuclear para SMR
La industria nuclear global se encuentra en un momento de transformación acelerada. El desarrollo e implementación de reactores modulares pequeños (Small Modular Reactors, SMR) está redefiniendo las estrategias de diseño, fabricación y verificación del combustible nuclear.
A diferencia de los reactores de gran escala, los SMR requieren un diseño de núcleo optimizado que maximice la eficiencia, garantice un perfil de potencia axial y radial uniforme y mantenga la seguridad en todo el ciclo de operación. Este desafío implica no solo una ingeniería avanzada en el diseño de las barras de combustible y los elementos combustibles, sino también un control de calidad exhaustivo que asegure que cada componente cumpla con las especificaciones más estrictas.
En este contexto, la verificación de enriquecimiento del uranio y la correcta incorporación de venenos quemables como el óxido de gadolinio son aspectos críticos. Una mínima desviación en estos parámetros puede afectar el rendimiento del reactor, la duración del ciclo y la seguridad operativa.
En CONUAR, aplicamos tecnologías de inspección y análisis no destructivos de última generación, entre ellas el gamma scanning pasivo (passive gamma scanner), la inspección por corrientes inducidas (eddy current testing) y la medición de permeabilidad magnética, para garantizar que cada barra combustible cumpla con los más altos estándares internacionales.
Diseño de combustibles nucleares para SMR: objetivos y desafíos
1. Uniformidad en el perfil de potencia
Mantener una distribución homogénea de potencia en el núcleo del reactor mejora la eficiencia y previene zonas de sobrecalentamiento.
2. Extensión de la vida del ciclo
3. Reducción de costos operativos
Estrategias clave en el diseño del combustible
Variación de enriquecimiento en barras de combustible
En un elemento combustible, no todas las barras presentan el mismo nivel de enriquecimiento de uranio. Incluso dentro de una misma barra, el enriquecimiento puede variar a lo largo de su eje para modular la distribución de potencia en el núcleo del reactor.
Este diseño escalonado permite:
- Evitar picos de potencia en zonas específicas.
- Mejorar la eficiencia de la combustión del material fisionable.
- Prolongar la vida útil del núcleo antes de la recarga.
En la fabricación, esta variación se logra mediante un control preciso de la carga de uranio-235 (U-235) en cada sección de la barra.
Uso de venenos quemables: óxido de gadolinio y otros
El óxido de gadolinio (Gd₂O₃) es un material absorbente de neutrones que permite controlar la reactividad inicial del núcleo. Su inclusión ayuda a reducir la reactividad excesiva, mantener márgenes de seguridad estables y disminuir la necesidad de barras de control adicionales.
Métodos avanzados de verificación de enriquecimiento
Escaneo gamma pasivo (Passive Gamma Scanner)
Esta técnica no destructiva mide la radiación gamma natural emitida por los isótopos de uranio. Utiliza detectores centelladores para registrar el espectro gamma axial y permite determinar con precisión la fracción de U-235.
Incluye dos ventanas de análisis:
- Ventana principal: donde la señal del U-235 es máxima.
- Ventana de alta energía: usada para corregir interferencias de productos de decaimiento.
Este análisis asegura que el enriquecimiento declarado coincida con las especificaciones de diseño.
Control no destructivo de componentes internos
Inspección por corrientes inducidas (Eddy Current Testing)
Este método genera campos electromagnéticos que inducen corrientes en los materiales. Las variaciones detectadas permiten identificar:
- Desplazamientos o fallas en espaciadores, tapones o resortes.
- Defectos estructurales o cambios de espesor.
Es una técnica rápida, precisa y no invasiva, ideal para control de calidad en producción de combustibles nucleares.
Verificación de venenos quemables mediante permeabilidad magnética
La medición de la permeabilidad magnética permite identificar y cuantificar materiales como el óxido de gadolinio en las barras. Garantiza que:
- La cantidad de veneno quemable incorporada sea la correcta.
- Su distribución cumpla con el diseño.
- No existan omisiones que afecten la seguridad operativa.
Integración de controles para calidad total del combustible
En CONUAR, las tres técnicas se integran en un sistema completo de aseguramiento de calidad que abarca desde la recepción de materiales hasta la liberación final del producto. Esto garantiza:
- Cumplimiento estricto de las especificaciones de diseño.
- Alineación con normativas internacionales.
- Altos estándares de confiabilidad y seguridad a largo plazo.
Estándares internacionales aplicados por CONUAR
La fabricación y verificación del combustible nuclear para SMR se realiza bajo lineamientos como:
- IAEA Safety Standards
- ISO 9001 y 14001
- Normas ASME y ASTM
Estos estándares representan el compromiso de CONUAR con la seguridad nuclear y la excelencia técnica.
El rol de CONUAR en el suministro de combustible para SMR
Con más de 40 años de experiencia, CONUAR es un aliado estratégico en proyectos SMR a nivel internacional. Nuestra capacidad de diseño, fabricación e inspección permite brindar soluciones adaptadas a cada configuración de núcleo, integrando:
- Ingeniería de precisión
- Tecnología de inspección avanzada
- Gestión de calidad total
Conclusión: innovación y compromiso con la seguridad
La transición hacia los SMR exige un enfoque renovado en el diseño y verificación del combustible nuclear. En CONUAR, combinamos tecnología de vanguardia, procesos certificados y un compromiso constante con la seguridad, garantizando que cada barra combustible supere los estándares de rendimiento y confiabilidad esperados.
