Cómo funciona un reactor AGR

El AGR no tiene una vasija de acero dentro de un edificio de contención: el reactor entero, con núcleo, calderas y circuladores, va dentro de un cilindro de hormigón pretensado de unos 20 metros de diámetro interior y paredes de alrededor de 5 metros. Miles de cables de acero tensados comprimen el hormigón para que el gas a 40 bar nunca lo ponga en tracción, y un revestimiento interior de acero refrigerado por agua lo hace estanco.

Esa vasija es a la vez el circuito primario y la contención. No puede fallar de golpe: si un cable se rompe, los demás lo compensan, y cualquier fuga sería lenta y por grietas. Los primeros Magnox usaban esferas de acero; las últimas centrales de esa familia, Oldbury y Wylfa, estrenaron el hormigón pretensado que el AGR adoptó como norma.

El moderador es un apilamiento de ladrillos de grafito de dieciséis lados, con unos 300 canales verticales de combustible. En cada canal cuelga una ristra de ocho elementos: cada uno lleva 36 barras de pastillas de UO₂ enriquecido al 2,5 a 3,5 %, con vaina de acero inoxidable dentro de un manguito de grafito. El acero aguanta los 640 °C del gas que el Magnox no soportaba, pero absorbe neutrones, y eso obliga a enriquecer el uranio.

El refrigerante es dióxido de carbono a unos 40 bar. Entra por debajo del núcleo a unos 290 °C, sube por los canales y sale a unos 640 °C hacia la cúpula de gas caliente; parte del caudal circula antes por el grafito para mantenerlo por debajo de 450 °C. Con los años el gas oxida lentamente el grafito, y como los ladrillos no se pueden cambiar, el estado del núcleo es lo que fija la vida de cada reactor.

Las calderas, que en un PWR estarían en edificios aparte, van en el anillo que queda entre el núcleo y la pared de hormigón. Son intercambiadores de un solo paso: el agua de alimentación entra a unos 150 °C por abajo, sube por serpentines de acero y sale por arriba como vapor sobrecalentado, mientras el CO₂ caliente baja a contracorriente por fuera de los tubos. Según la central hay cuatro o doce unidades alrededor del núcleo.

Debajo de las calderas, ocho circuladores de gas de unos 5 MW cada uno, con el motor fuera de la vasija, empujan el CO₂ ya enfriado a unos 290 °C de vuelta bajo el núcleo. Si se detienen, la circulación natural del gas dentro de la vasija sigue evacuando el calor residual a las calderas: ese es uno de los argumentos de seguridad clásicos del diseño.

Es el dato que define al AGR: el vapor sale a unos 170 bar y 540 °C, con recalentamiento, las mismas condiciones que una central de carbón moderna. Por eso las turbinas y generadores de 660 MWe son los mismos que la industria británica ya fabricaba para las térmicas, y el rendimiento del ciclo ronda el 41 %, frente al 33 % de un reactor de agua ligera con vapor saturado a 285 °C.

Del lado frío, todas las centrales AGR están en la costa: el condensador usa agua de mar. Cada central tiene dos reactores gemelos de entre 550 y 660 MWe, y la sala de turbinas es una zona limpia, porque el vapor nunca pasa por el reactor y el CO₂ queda encerrado en el hormigón.

Sobre la vasija está la sala de carga, con una máquina de recarga de cientos de toneladas que recorre un puente grúa y se acopla a los tubos guía que atraviesan la tapa de hormigón. Presurizada a los mismos 40 bar del reactor, saca la ristra completa de ocho elementos y baja una nueva, sin abrir la vasija ni, en principio, parar el reactor.

En la práctica la recarga a plena potencia dio problemas de vibración en las ristras, y las centrales la hacen con el reactor a baja potencia o detenido. Aun así, cambiar unos pocos canales por vez, sin la parada larga de un PWR, sigue siendo una de las ventajas que el AGR heredó del Magnox y del CANDU.

Calder Hall, conectada a la red en 1956, fue la primera central nuclear a escala comercial del mundo: uranio metálico natural con vaina de aleación de magnesio, grafito y CO₂. El Reino Unido construyó 26 reactores Magnox y en 1965 apostó por su evolución, el AGR, con Dungeness B como primera unidad. El proyecto tardó 18 años en generar, y toda la flota, 14 reactores en 7 centrales, entró en servicio entre 1976 y 1989 con retrasos y sobrecostos que marcaron el programa.

Dungeness B, Hunterston B y Hinkley Point B cerraron entre 2021 y 2022 por el estado del grafito; Hartlepool y Heysham 1 tienen previsto seguir hasta 2027, y Heysham 2 y Torness hasta 2030. Ningún otro país adoptó el diseño. Sizewell B, de 1995, es el único PWR británico, y con Hinkley Point C el país volvió al agua a presión.