Central nuclear de Hallam

La central nuclear Hallam (HNPF) en Nebraska era una central nuclear de 75 MWe refrigerada por sodio y moderada por grafito, construida por Atomics International y operada por Consumers Public Power District de Nebraska. ^{[ 1 ]} Fue construida en paralelo y ubicada junto a una central eléctrica convencional de carbón , la central eléctrica Sheldon . ^{[ 2 ]} La instalación contaba con un turbogenerador compartido que podía aceptar vapor de cualquiera de las dos fuentes de calor y una sala de control compartida .

La planta alcanzó su plena potencia en julio de 1963. El 27 de septiembre de 1964 se cerró la planta para solucionar problemas en el reactor. En mayo de 1966, Consumers Public Power District rechazó la opción de compra de la planta a la Comisión de Energía Atómica (AEC). En respuesta, la AEC anunció su plan para desmantelar la planta en junio de 1966. La planta operó durante 6271 horas y generó 192 458 000  kWh de energía eléctrica. ^{[ 3 ]}

Estaba ubicado cerca de Hallam , a unos 25 kilómetros al suroeste de Lincoln .

El diseño del reactor moderado por grafito refrigerado por sodio (SGR, por sus siglas en inglés) (del cual HNFP fue una demostración) tenía como objetivo la generación de electricidad nuclear comercialmente rentable. El refrigerante de metal líquido permitía operar a temperaturas suficientemente altas como para producir vapor en condiciones idénticas a las utilizadas en centrales eléctricas de combustibles fósiles , mejorando la eficiencia de conversión de energía y aprovechando turbinas de vapor convencionales . También permite operar a baja presión. El moderador de grafito posibilitaba la operación con combustible nuclear de bajo enriquecimiento, así como el uso potencial del ciclo del combustible de torio . Se esperaba que estos beneficios superaran la complicación adicional del uso de un refrigerante químicamente reactivo. ^{[ 4 ]}

El reactor se alimentó inicialmente con una aleación de uranio-10-molibdeno enriquecida al 3,6% y revestida de acero inoxidable . El moderador de grafito estaba revestido con hexágonos de acero inoxidable, con cada esquina festoneada para dar cabida a los tubos de proceso, que contenían los cúmulos de combustible y las barras de control. Tres circuitos de transferencia de calor de sodio (cada uno con un circuito primario radiactivo y uno secundario no radiactivo) transferían el calor a tres generadores de vapor. El vapor se alimentaba a un colector común que conectaba con un único generador de turbina. La temperatura del conducto caliente primario era de 945  °F y la del conducto caliente secundario de 895  °F.

Para el segundo núcleo se seleccionó carburo de uranio con un enriquecimiento del 4,9%.

Hallam fue propuesto en marzo de 1955 en respuesta a la primera ronda de invitaciones del Programa de Demostración de Reactores de Potencia de la Comisión de Energía Atómica . ^{[ 6 ]} Utilizaba tecnología que se estaba desarrollando en el Experimento de Reactor de Sodio (SRE), de menor tamaño, también construido por Atomics International. Las lecciones aprendidas del SRE aplicadas al HNPF incluyen:

• La biela de combustible se rompe
• Control deficiente del flujo de convección de sodio
• Estratificación del sodio en el intercambiador de calor intermedio.
• Dificultades debidas a las bombas de sodio con sellado por congelación.
• Dificultades en el precalentamiento de los sistemas de sodio

Debido a que HNPF era más de diez veces más grande que SRE, se llevó a cabo un programa de desarrollo y prueba de componentes para obtener los datos de diseño final. Se probaron todos los componentes principales, incluidos el combustible, las barras de control, la instrumentación, las bombas y las válvulas. La máquina de manejo de combustible se ensambló y probó. Se probó un modelo a escala de un generador de vapor en un circuito de sodio junto con el equipo y la instrumentación relacionados. ^{[ 3 ]}

En 1960 se llevó a cabo un programa formal de capacitación de tres sesiones para operadores. Treinta personas asistieron a la primera sesión, que duró seis meses. Cada persona recibió aproximadamente 900 horas de capacitación.

La construcción comenzó el 1 de abril de 1959. El número de empleados durante la construcción alcanzó su punto máximo en marzo de 1961, con 270 personas, y se requirieron un total de 107 600 jornadas laborales para completarla. Se previeron diversas interferencias durante el montaje y se adquirieron maquetas detalladas. Los problemas laborales provocaron la pérdida de 1750 jornadas laborales. La instalación completa se terminó el 30 de noviembre de 1961, cuatro meses después de la fecha de finalización prevista inicialmente. ^{[ 3 ]}

La criticidad inicial se alcanzó en enero de 1962, seguida de la criticidad húmeda seis meses después. Las dificultades surgidas durante la operación, que requirieron la parada de la planta y su corrección, incluyeron fugas en los casquillos de las barras de control, el agarrotamiento de las bombas de sodio secundarias, fugas en la instrumentación del generador de vapor y en las bridas de las tuberías, dificultad para ajustar los orificios de flujo del canal de combustible y fallas en las válvulas de estrangulamiento de sodio primarias y secundarias.

El problema más grave fueron las roturas de los elementos moderadores. Siete elementos se rompieron en febrero de 1964. Las roturas y la posterior absorción de sodio en el grafito redujeron el flujo de neutrones térmicos en el núcleo y provocaron una disminución de la potencia local. Los elementos moderadores también se hincharon, reduciendo el espacio para el refrigerante y el proceso. El análisis reveló que la falla se debió a una ruptura por tensión de baja ductilidad, lo que provocó una grieta de una pulgada de largo a unas tres pulgadas por debajo de la parte superior de cada elemento.

Chauncey Starr , presidente de Atomics International, testificó que habían identificado y afirmado haber solucionado el problema con el contenedor moderador. Propuso una operación de reparación que consistía en conectar tubos de ventilación a cada contenedor moderador en el espacio de gas de cobertura, lo que costaría 1,8 millones de dólares y requeriría entre 6 y 9 meses. ^{[ 7 ]} No obstante, la AEC, bajo la dirección de Milton Shaw, decidió rescindir su contrato con la empresa de servicios públicos. Los consumidores optaron por no comprar la planta, y esta fue desmantelada.

El único reactor de 75  MW _e de la planta operó desde 1963 hasta el 27 de septiembre de 1964. ^{[ 3 ]} El desmantelamiento se completó en 1969. Los componentes subterráneos del reactor fueron sepultados en el sitio y deberán ser monitoreados hasta 2090. ^{[ 8 ]}

En la actualidad

Actualmente, el sitio alberga una planta de combustibles fósiles, la central eléctrica Sheldon . El sitio se monitorea desde 17 pozos de monitoreo y no se ha detectado radiactividad por encima de los niveles de fondo en ninguna de las muestras. ^{[ 9 ]}

• Central Nuclear de Hallam (1963) – Un vídeo de 23 minutos de la Comisión de Energía Atómica que muestra la construcción, la fabricación del combustible y el funcionamiento inicial de la central de Hallam.
• ¡La central nuclear de Hallam en la televisión de los años 60! – Imágenes históricas adicionales y análisis del emplazamiento y la planta de Hallam.