Cómo funciona un reactor RBMK

No hay vasija. El núcleo es una pila de bloques de grafito de 11,8 metros de diámetro y 7 de alto, unas 1 700 toneladas, atravesada de arriba abajo por 1 661 tubos de presión de aleación de circonio y niobio, de 88 mm y 4 mm de pared. Cada tubo aloja dos haces de 18 varillas de óxido de uranio, uno sobre otro, que suman 7 metros de combustible. El grafito modera; el agua que circula por dentro de los tubos solo refrigera.

La pila descansa sobre un blindaje biológico inferior y queda cubierta por otro superior, un disco de acero relleno de serpentina de 2 000 toneladas, y se mantiene en una atmósfera de nitrógeno y helio para que el grafito, a hasta 700 °C, no arda. Como en un CANDU, el reactor se recarga en marcha: una máquina sobre la sala central se acopla a un canal, lo despresuriza, cambia el haz y sigue.

El agua entra por debajo. Ocho bombas principales de circulación, cuatro por mitad, la impulsan a unos 270 °C hacia colectores de distribución de grupo, y de cada colector sale un tubo individual a cada canal. Dentro del canal el agua sube, se calienta a lo largo de los 7 metros de combustible y hierve: a la salida alrededor del 14 % de la masa es vapor, a 70 bar y 284 °C.

En eso se parece a un BWR, con una diferencia decisiva. En un BWR el agua es a la vez moderador y refrigerante, así que las burbujas frenan menos neutrones y bajan la potencia. En el RBMK el moderador es el grafito: las burbujas solo quitan agua, que absorbía neutrones, y la potencia sube. El diseño se explica en la sección 04.

La mezcla de agua y vapor sube desde cada canal por su propia tubería hasta cuatro separadores, dos por mitad: tambores horizontales de acero de 30 metros de largo y 2,3 de diámetro, en el nivel más alto del edificio. Ahí el agua se decanta hacia abajo y el vapor, ya seco, sale por arriba hacia dos turbinas de 500 MWe cada una. No hay generador de vapor: es un solo circuito.

Como en el BWR, ese vapor pasó por el núcleo y lleva nitrógeno-16, así que la sala de turbinas es zona controlada. El condensado vuelve como agua de alimentación a los tambores, se mezcla con el agua separada y baja por las tuberías de descenso hasta las bombas, que la devuelven a los colectores. Dos lazos independientes, uno por cada mitad del núcleo.

El RBMK tiene coeficiente de vacío positivo: más vapor en los canales, más potencia, más vapor. A plena potencia y con el núcleo fresco el efecto era moderado; con combustible quemado, a baja potencia y con casi todas las barras fuera, se volvía grande e inestable. Las 211 barras de control entraban desde arriba a 0,4 m/s, unos 18 segundos hasta el fondo, y llevaban en la punta un desplazador de grafito de 4,5 metros: con la barra fuera del núcleo, el desplazador ocupaba el centro del canal y dejaba una columna de agua de 1,25 m debajo. Al insertar la barra, ese grafito empujaba el agua del fondo antes de que llegara el absorbente, y durante unos segundos la reactividad en la parte baja del núcleo subía en lugar de bajar.

El 26 de abril de 1986, en la unidad 4 de Chernóbil, una prueba a baja potencia con el reactor en ese estado terminó con la pulsación del botón de parada de emergencia. La inserción simultánea de las barras disparó la potencia en la zona inferior, el agua de los canales se vaporizó de golpe, los tubos reventaron y dos explosiones destruyeron el reactor. El informe INSAG-7 de la OIEA atribuyó el accidente al diseño, más que a los operadores. Después se subió el enriquecimiento de 2,0 a 2,4 % y luego hasta 2,8 %, se instalaron unos 80 absorbentes fijos en canales de combustible, se elevó el margen mínimo de reactividad operativa, se rediseñaron las barras para que el desplazador no dejara agua debajo, se acortó la parada a unos 12 segundos y se añadió un sistema de parada rápida de 24 barras en 2,5 segundos. El coeficiente de vacío pasó de unos +5 β a menos de +1 β.

Un PWR o un BWR encierran el reactor en un edificio de contención de hormigón y acero capaz de retener la rotura de la tubería más grande del circuito. El RBMK no lo tiene: el reactor está en una sala industrial convencional, con techo ligero. La lógica de diseño era que, con más de mil tubos independientes, el accidente máximo creíble era la rotura de uno o dos, y para eso bastaba un sistema de localización de accidentes bajo el reactor: compartimentos estancos y piscinas de burbujeo donde condensar el vapor de una fuga.

Ese sistema no protegía la parte superior del reactor, que era justamente la que voló en 1986: el blindaje superior de 2 000 toneladas se levantó, el techo de la sala desapareció y el núcleo quedó abierto al aire. La chimenea de ventilación, compartida por cada pareja de unidades, evacuaba el aire filtrado de las salas; la de Chernóbil 3 y 4 se convirtió en el símbolo del accidente, y fue desmontada en 2013 para montar el nuevo confinamiento sobre el sarcófago.

Se construyeron 17 RBMK, todos en la Unión Soviética. Lituania cerró los dos RBMK-1500 de Ignalina en 2004 y 2009 como condición para entrar en la Unión Europea; las tres unidades restantes de Chernóbil pararon en 2000; Leningrad 1 y 2 y Kursk 1 y 2 cerraron entre 2018 y 2024. Quedan siete en operación, todos en Rusia: Leningrad 3 y 4, Kursk 3 y 4 y Smolensk 1, 2 y 3, con las modificaciones posteriores a 1986 y combustible al 2,8 % con erbio como veneno consumible.

Operan con licencias prorrogadas hasta 45 años y cierres escalonados previstos hasta alrededor de 2035, a medida que entran en servicio los VVER-1200 de Leningrad II y Kursk II. El problema propio de la vejez de un RBMK es el grafito: la irradiación deforma y agrieta los bloques y curva los canales, y en Leningrad 1 hubo que cortar y realinear la pila en 2013 para seguir operando. Es el último reactor de potencia moderado por grafito y refrigerado por agua que sigue en servicio.