Atucha: el PHWR de recipiente de presión

Atucha es un reactor de agua pesada que no usa tubos de presión: todo el núcleo está dentro de un recipiente de acero forjado, como en un PWR, pero mucho más grande, unos 7 metros de diámetro interior en Atucha II, porque el uranio natural necesita un núcleo más voluminoso y más espacio de moderador entre canales.

El refrigerante es agua pesada a unos 115 bar. Entra por las toberas laterales, baja por el espacio anular, y sube por 252 canales verticales (451 en Atucha II) que atraviesan el tanque del moderador. Sale a unos 300 °C hacia dos generadores de vapor de tubos en U, iguales a los de un PWR.

Dentro del recipiente hay un segundo tanque, el tanque del moderador, lleno también de agua pesada y a la misma presión que el refrigerante: así las paredes de los canales no soportan diferencia de presión y pueden ser finas. Lo que sí es distinto es la temperatura: el moderador se mantiene a unos 200 °C, más frío que el refrigerante.

Para eso el agua del moderador se extrae continuamente y pasa por refrigeradores externos. Ese calor no se desperdicia: los refrigeradores del moderador generan vapor y precalientan el agua de alimentación, y aportan cerca del 10 % de la potencia térmica útil. En un CANDU, en cambio, el calor del moderador se pierde.

Igual que un CANDU, Atucha se recarga a plena potencia, pero con una sola máquina, montada sobre la tapa del recipiente. La máquina se acopla al cierre de un canal, abre la tapa a presión, extrae el elemento combustible completo, un haz de 37 varillas de 5,3 metros de largo, y baja uno nuevo. Se cambia aproximadamente un canal por día.

Atucha I arrancó con uranio natural (0,71 %) y desde 2001 usa uranio levemente enriquecido al 0,85 %, lo que redujo el consumo de combustible en cerca de un 40 %. Atucha II sigue con uranio natural. El combustible lo fabrica CONUAR en Ezeiza y el agua pesada la produjo la planta de Arroyito, en Neuquén.

El secundario es convencional: agua liviana que hierve en los generadores de vapor a unos 44 bar y 255 °C, una turbina, un generador y un condensador enfriado con agua del río Paraná de las Palmas. Atucha I entrega 362 MWe brutos y Atucha II 745 MWe, y la contención es una esfera de acero dentro de un edificio de hormigón.

Solo se construyeron tres reactores de este tipo: Atucha I (1974), Atucha II (2014) y el MZFR de Karlsruhe, el prototipo alemán de 57 MWe cerrado en 1984. Siemens abandonó la línea de agua pesada en los años setenta, así que Atucha II quedó como el último de su familia en el mundo, terminado por Nucleoeléctrica Argentina tras casi 20 años de obra parada.