Recombinadores de Hidrógeno: Funcionamiento y Seguridad en Reactores Nucleares

Recombinadores de Hidrógeno: Control de Atmósfera en Reactores Nucleares

Objetivos Principales:

Controlar el hidrógeno/oxígeno en la atmósfera del pozo seco y la cámara de supresión, posterior a un accidente de pérdida de refrigerante (LOCA).
Mantener la concentración de hidrógeno/oxígeno de la atmósfera del contenedor primario por debajo del 5% en volumen, durante un accidente de pérdida de refrigerante.

Criterios de Diseño del Sistema PHO

Diseño

Controlar la concentración de hidrógeno/oxígeno dentro de los límites establecidos, para evitar la formación de una mezcla explosiva antes de alcanzar una concentración del 5% en volumen de hidrógeno.
El sistema de recombinadores de hidrógeno/oxígeno en la atmósfera del pozo seco y cámara de supresión está diseñado para remover catalíticamente hidrógeno y oxígeno en cantidades estequiométricas en dos volúmenes de hidrógeno por un volumen de oxígeno que se encuentran presentes en la contención primaria.
El sistema de PHO puede operar estando inertizada o no la atmósfera de la contención primaria.

Seguridad

Todos los componentes de los recombinadores de hidrógeno/oxígeno, válvulas, tuberías e instrumentación son clasificados como relacionados con seguridad, sísmico I y categoría QA-2, debido a que es requerido para mitigar las consecuencias de un accidente de pérdida de refrigerante del reactor (LOCA).
Dos lazos redundantes divisionalmente del 100% cada uno, independientes física y eléctricamente.

Componentes Principales

Motosoplador: Genera la presión diferencial necesaria para causar un flujo desde el pozo seco o cámara de supresión a la entrada al recombinador y desde el recombinador a la cámara de supresión.
Cámara de Reacción: Cumple con la función de recombinar la mezcla de hidrógeno y oxígeno para formar agua.
Calentador: Cumple con la función de elevar la temperatura de la mezcla para la recombinación.
Enfriador: Cumple con la función de rociar el flujo de corriente caliente con agua para ser enfriado.
Separador de Agua: Remueve el agua de la corriente de aire y dicha agua es descargada por la parte trasera dentro del contenedor de la cámara de supresión a una baja temperatura y el gas separado es recirculado al ciclo del recombinador.
Tubería de Calentamiento: La recombinación exotérmica del oxígeno e hidrógeno ocurre, primero en la tubería a la entrada de la cámara de reacción y posteriormente se desplaza hacia el interior de la cámara, donde la recombinación continúa.
Válvula de Control de Entrada de Agua de Enfriamiento (MV-10).
Válvula de Control de Recirculación (FV-2).
Válvula de Control de Flujo de Entrada (FV-1).
IR-134ª/B: Tiene como función cambiar y regular la energía a las cargas de los recombinadores de hidrógeno.
Sello de Agua: Drenan los líquidos que pudieran haber en el inicio del proceso y evitan el retorno de líquidos al sistema. El 33.00 de RB.

Enclavamientos y Disparos PHO(T48)

-MV-4801 HASTA 48012

APERTURA:
- MANUAL: 1) NO PRESENTE SEÑAL DE AISLAMIENTO G-2 Y 2) CS EN POSICIÓN “ABRIR»
- AUTOMÁTICA: 1) SEÑAL DE AISLAMIENTO PRESENTE G-2. 2) SS EN POSICIÓN DW/WW Ó WW/WW. Y 3) CS EN POSICIÓN “AUTO”
CIERRE:
- MANUAL: 1) NO PRESENTE SEÑAL DE AISLAMIENTO G-2 Y 2) CS EN POSICIÓN “CERRAR”
- AUTOMÁTICA: 1) SEÑAL DE AISLAMIENTO PRESENTE G-2. 2) CS EN POSICIÓN “AUTO” 3) SS DW/WW-NORMAL-WW/WW EN “NORMAL”

PHO(T48)-SV-4813 DIV-I

PHO(T48)-SV-4814 DIV-II

(VÁLVULA DE DREN DEL PHO)

APERTURA:
- MANUAL: CS EN POSICIÓN “ABRIR”
- AUTOMÁTICA: SEÑAL DE ALTO NIVEL EN LÍNEA DE DRENAJE 12.42 M.
CIERRE:
- MANUAL: CS EN POSICIÓN “CERRAR”
- AUTOMÁTICA: SEÑAL DE BAJO NIVEL 12.192 M.

DISPAROS:

ALTA-ALTA TEMPERATURA PARED DEL CALENTADOR DE OPERACIÓN DEL PHO > 772^OC. (PTO. 6 DEL INDICADOR DIGITAL).
ALTA-ALTA TEMPERATURA EN CARCAZA DE LA CÁMARA DE REACCIÓN DEL PHO > 772^OC. (PTO. 8 INDICADOR DIGITAL)
ALTA TEMPERATURA DEL GAS DE RETORNO DEL PHO > 121^OC. (PTO. 9 INDICADOR DIGITAL)
BAJO-BAJO FLUJO TOTAL DE GASES A TRAVÉS DEL PHO < 40% (235 U.I.)(1.5 M³/MIN) (PTO.10 INDICADOR DIGITAL)

Operación del PHO

La succión es tomada desde la atmósfera del contenedor, por medio de las siguientes penetraciones: X-103 succión de la atmósfera del pozo seco, X-118 succión de la atmósfera de la cámara de supresión y descarga la alberca de supresión por medio de las penetraciones: X-98 (DIV. I)

Las válvulas abrirán automáticamente al presentarse la señal de aislamiento (Grupo 2), y el switch de control respectivo de cada válvula en la posición «AUTO» y el switch de control SS-3852 DIV I en la trayectoria de succión determinada por el operador; ya sea del pozo seco al pozo húmedo ó del pozo húmedo al pozo húmedo (Panel VB-44).

Una vez cumplidos los permisivos de iniciación, en el panel VB-64/VB-65, se muestra una indicación de que el recombinador esta listo para ser arrancado. Cuando el interruptor de operación es puesto en la posición “ARRANCAR”: abre la MV-10 de enfriamiento, cuando la temperatura del gas alcanza aproximadamente los 621° C (aprox. en 90 min) ocurre la recombinación abre la FV-1 de succión, abre la FV-2 de recirculación, arranca el soplador, cuando el flujo es establecido y la válvula de enfriamiento esta completamente abierta arranca el calentador.

Arranca el soplador/. Abre la FV-1 de succión/ Abre la FV-2 de recirculación. /Abre la MV-10 de enfriamiento.

Arranca el calentador. Una indicación de “RECOMBINADOR ARRANQUE” se muestra una vez abierta la FV-1 cuando la temperatura en la cámara de reacción es mayor que 621°C (aprox. 90 min) , el recombinador de hidrógeno se encuentra en operación y enciende un indicación en el panel VB-64/65.

Riesgos y Precauciones Operacionales

Al colocar la maneta selectora SS-3852 DIV. I (SS-3862 DIV. II) en la posición “POZO SECO – POZO HÚMEDO” o “POZO HÚMEDO – POZO HÚMEDO” queda inhibida la señal de aislamiento de la contención que mandaría a cierre todas las válvulas de aislamiento del PHO(T48).
Al colocar la maneta selectora SS-3852 DIV. I (SS-3862 DIV. II) en NORMAL se inhibe la apertura automática de las MV de succión en caso de señal de aislamiento de GRUPO II.
La limpieza del sistema se debe realizar con agua desmineralizada para evitar corrosión debido a la cantidad de cloros que contiene la alberca de supresión y altas temperaturas que se maneja en el equipo.
Con alarma “BATERÍA BAJA” en display de cualquiera de los controladores, el controlador asociado no operará en modo automático.

Relación con Otros Sistemas

Sistema de Remoción de Calor Residual (RHR/E12)

El sistema RHR (E12) es requerido en el enfriador de agua rociada para enfriar a la mezcla de agua/vapor que sale de la cámara de reacción. La interconexión que existe entre RHR(E12) y DW(P23) a través del PHO(T48) se utiliza como un medio para presurizar el lazo del RHR(E12) cuando el sistema se encuentre lleno y venteado (Ref. OS-336).

Sistema de Agua Desmineralizada (DW/P23)

Es requerido como un sistema de respaldo del sistema de remoción de calor residual en caso de que sea necesario, y para la limpieza de los recombinadores de hidrógeno/oxígeno. Para evitar la corrosión del mismo, debido a la cantidad de cloros que contienen la alberca de supresión y las altas temperaturas que se manejan en el equipo.

Sistema de Servicio de Aire “AS» (P51)

Es requerido para el barrido de la tubería.

Sistema de Aspersión Automática C/I del Edificio del Reactor FP (2M22A)

Proporciona protección contra incendio del recombinador DIV. II, localizado en la zona de fuego RB 29.

Distribución Crítica de 480 VCA (R32)

Es la fuente de energía eléctrica de las motoválvulas y equipo eléctrico del sistema PHO esta alimentación se hace a través de los R32-MCC-1A1-A (R32-MCC-2A1-A) y R32-MCC-1B1-A (R32-MCC-2B1-A), los cuales están localizados en el edificio del reactor elevación 39.40 M.

Sistema de Tierras (2R91B)

Los recombinadores de hidrógeno PHO(T48)-RE-001-I y PHO(T48)-RE-002-II y los IR-134A y 134B están interconectados a la red de tierras de la central a través de un conductor calibre NO.4.

Sistema de Distribución de Potencia Ininterrumpible de 120/240 VCA (R36)

Proporciona el suministro de potencia vital para el control de las válvulas solenoides, instrumentación y válvulas de los recombinadores.

Sistema de Aislam de Sumi de Vapor Nuclear NS4 (B22H)

Proporciona señal de aislamiento a las válvulas de aislamiento de las líneas que penetran la contención primaria.

SIIP (C95)

Información del estado de las válvulas de aislamiento al SPDS.

Sist de Monit de Variables de Nivel de Presión y Temp de la Cont. D61)

Los analizadores de hidrógeno/oxígeno (D61) analizan las condiciones del aire de la atmósfera de la C.P.