La notación exponencial

En el lenguaje de la ciencia es común encontrar expresiones como "del orden de…", "su orden de magnitud es…". Estas expresiones se utilizan comúnmente como sinónimos de "alrededor de…", "aproximadamente", etc. ¿Cuál es el origen de estas expresiones?

          

Si queremos señalar el espesor de un cartón lo indicaremos muy probablemente en "milímetros"; cuando midamos el tamaño de nuestro cuaderno hablaremos seguramente de una cantidad de "centímetros"; cuando demos las dimensiones de una casa usaremos "metros"; para indicar a otra persona a qué distancia está la panadería seguramente usaremos las "cuadras"; para hablar de las distancias entre dos ciudades usaremos los "kilómetros"; para indicar cuán lejos está un puesto en el campo los paisanos utilizan las "leguas". Claro, podríamos haber usado metros para todas estas mediciones, pero en algunos casos tendríamos números decimales con muchos ceros y en otros cifras francamente grandes: es más fácil pensar en 2 mm que en 0,002 m ó en 3 km que en 3.000 metros.

        

 Los científicos, sin embargo, suelen medir una misma magnitud usando siempre la misma unidad, ya que eso simplifica la determinación de los valores de otras magnitudes relacionadas. Por ejemplo, la energía cinética de un cuerpo se define como la mitad del producto entre su masa por el cuadrado de su velocidad, y sabemos que 1 Joule de energía cinética es igual a 1 kg x m2/seg2. Entonces, cuando queramos calcular la energía cinética de un cuerpo nos convendrá que la masa esté expresada en kilogramos y la velocidad en metros/segundo, porque en ese caso el cálculo dará directamente la energía en Joules. Ello no nos impide haber tenido la masa en libras, quintales o toneladas, ni la velocidad en kilómetros/hora, en millas/hora o en centímetros/segundo, pero simplifica nuestra tarea.

          

El problema que suele presentarse cuando sólo usamos una unidad de medida es que los números se pueden hacer muy grandes (normalmente algunas cifras significativas seguidas de muchos ceros) o muy pequeños (el cero y la coma seguidos por muchos otros ceros antes de encontrar algunas cifras significativas). Claro está que a todos nos resulta más sencillo expresar las cantidades con pocos números. ¿Cómo compatibilizar esta conveniencia con la necesidad de expresar todo en la misma unidad de medida? Pues bien, para ello se elaboró la "notación exponencial" o "notación científica". Veamos de qué se trata esta forma de expresar las cantidades. 

          Cuando escribimos el número:
                      50.000, quizás estemos pensando en 5 veces 10.000, es decir 5 x 10.000
                      55.000, podríamos escribir 5,5 x 10.000
                      200.000, podríamos poner 2 x 100.000
         

En todos los ejemplos hemos vuelto a escribir el número original como el producto (o multiplicación) entre un número (que puede ser decimal) cuyo valor está entre 1 y 10, y que simbolizaremos como "a", y otro número que es un 1 seguido de una cantidad de ceros. A esa cantidad de ceros la llamaremos "n" .

                    en    5.000           a = 5        y     n = 3
                    en    55.000         a = 5,5     y     n = 3
                    en    200.000       a = 2        y     n = 5
         

Recordemos que en matemática, 10 multiplicado por sí mismo 3 veces, que resulta en 1.000, se simboliza como 103. A 10.000.000, o 10 multiplicado por sí mismo 7 veces, se lo simboliza 107. De modo general, en matemática se escribe 10n para referirse a un 1 seguido de una cantidad n de ceros.

          Así, si un científico quiere expresar la distancia al Sol en unidades de metros, no escribirá que la distancia es alrededor de 140.000.000.000, sino simplemente 1,4 1011 metros. Similarmente, expresará la distancia aproximada a la Luna como 3,8 108 metros.

          

Por otra parte, como se sabe que 10-3 = 0,001 ; 10-7 = 0,000.000.1 y en general que 10-n es igual a un 1 precedido por n ceros (contando el que está antes de la coma decimal), la notación exponencial se extiende también a números menores que 1. Por ejemplo,

          Por lo tanto, si el espesor de una hoja se cartón es de 0,23 mm, en notación exponencial expresaremos 2,3 10^-4 m.

          

Al valor 10ⁿ unidades de medida se lo llama "orden de magnitud"; el orden de magnitud del último ejemplo sería 10^-4 metros. En el ejemplo de la distancia al Sol este orden sería 10¹¹ metros.

          

Cuando en el ámbito de la ciencia se dice que dos medidas son del mismo orden de magnitud (o a veces, abusivamente, "del mismo orden"), generalmente se quiere expresar que si bien las cifras significativas pueden ser distintas, el exponente n es el mismo (o casi el mismo) para ambas. Dicho de otra manera, si la relación de sus valores está entre 0,1 y 10, entonces serían del mismo orden de magnitud. Por ejemplo: el tamaño de un cuaderno y el de un libro serán casi siempre del mismo orden; los tiempos de existencia como naciones de Argentina y Estados Unidos son del mismo orden, pero son un orden de magnitud inferior que el que corresponde a China y un orden de magnitud superior al de Trinidad y Tobago; el diámetro del núcleo es cuatro órdenes de magnitud inferior que el del átomo.

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Sistema de Extracción del Calor Residual

Es bien sabido que en caso de parada de emergencia la extracción del calor residual del núcleo es un punto crítico y, por tanto, múltiples sistemas de seguridad activa y pasiva han sido diseñados con este objetivo. Entre los sistemas pasivos utilizados en reactores avanzados encontramos:

-Tanques presurizados de inundación del núcleo (acumuladores).

-Lazos de circulación natural con tanques elevados.

-Tanques de drenaje por gravedad.

-Refrigeración pasiva del Generador de Vapor vía circulación natural.

-Intercambiadores pasivos para extracción de calor residual.

-Condensadores de aislamiento para refrigeración pasiva del núcleo.

-Sumideros de circulación natural.

A continuación se ofrece una breve descripción de cada uno de estos sistemas.


1)Tanques presurizados de inundación del núcleo (acumuladores).

Los tanques presurizados de inundación del núcleo, o acumuladores, han sido utilizados en centrales nucleares convencionales para añadir redundancia y diversidad a los sistemas de refrigeración de emergencia del núcleo. Típicamente consisten en un gran tanque lleno el 75% de su volumencon agua y el volumen restante con nitrógeno (o un gas inerte) presurizado. Como muestra la Figura 1, el contenido del tanque es aislado del núcleo mediante una serie de válvulas de retención que son activadas por diferencia de presión entre el núcleo y el gas en el tanque. En caso de accidente con pérdida de refrigerante (LOCA), la presión del núcleo se reduce por debajo de la presión del gas, resultando en la apertura de las válvulas de retención y la subsecuente descarga del agua borada en la vasija del reactor.

 

Figura 1. Tanques presurizados de inundación del núcleo(acumuladores).


2)Lazos de circulación natural con tanques elevados.

Los lazos de circulación natural representan una forma efectiva de obtener la refrigeración del núcleo. Varios reactores avanzados hacen uso de tanques elevados conectados a la vasija del reactor o al lazo primario en las partes superior e inferior, como muestra la figura 2. Los tanques se llenan de agua borada y pueden proveer de inyección de refrigeración a presión del sistema. Los tanques están normalmente aislados de la vasija del reactor por una válvula de aislamiento ubicada en la zona inferior del tanque. El fluido se encuentra siempre bajo la presión del sistema vía la línea de conexión superior. En caso de una emergencia, la válvula de aislamiento se abre formando un lazo de circulación natural completo y permitiendo que el agua borada fluya hacia el núcleo.

Figura 2. Lazo de circulación natural mediante tanque elevado.


3)Tanques de drenaje por gravedad.

Bajo condiciones de baja presión, los tanques elevados llenos con agua borada fría pueden ser usados para inundar el núcleo por gravedad. En algunos diseños, el volumen de agua en el tanque es suficientemente grande como para inundar completamente la cavidad del reactor.Como muestra la Figura 3 la operación del sistema requiere que la válvula de aislamiento sea abierta y que la fuerza del fluido sea superior a la presión del sistema más la pequeña presión necesaria para atravesar las válvulas de retención.

Figura 3. Tanques de drenaje por gravedad.


4)Refrigeración pasiva del Generador de Vapor vía circulación natural.

Algunas centrales PWR avanzadas están considerando el uso de los Generadores de Vapor de una forma pasiva para proveer de extracción de calor residual. Esto se hace condensando el vapor del GV en un intercambiador de calor sumergido en un tanque de agua o con un sistema refrigerado por aire como se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Refrigeración pasiva del GV vía circulación natural.


5)Intercambiadores pasivos para extracción de calor residual

Intercambiadores de calor para la extracción pasiva delcalor residual han sido considerados en varios diseños PWR avanzados. Su principal función es proveer, durante largos periodos de tiempo, de extracción del calor residual de decaimiento transfiriendo el calor usando un lazo de circulación natural de una única fase. Como muestra la Figura 5, los intercambiadores de calor para la extracción pasiva del calor residual están normalmente presurizados y listos para servicio. Un flujo de fase liquida es iniciado por la apertura de la válvula de aislamiento en la parte inferior del intercambiador. El diseño de este sistema es optimizado para transferencia de calor de fase liquida. Esto es particularmente útil en caso de apagón en la instalación (station blackout scenario), puesto que elimina la necesidad de las operaciones de “purga y alimentación” (“bleed and feed”) para la refrigeración de la planta.

Figura 5. Intercambiadores pasivos para extracción de calor residual


6)Condensadores de aislamiento para refrigeración pasiva del núcleo.

Los condensadores de aislamiento para la refrigeración pasiva del núcleo están diseñados para proveer refrigeración a núcleos BWR subsiguiente a su aislamiento de su principal disipador de calor, el set turbina/condensador. Como muestra la Figura 6, durante operación a potencia, el reactor esta normalmente aislado del Condensador de Aislamiento. Cuando el núcleo debe ser aislado del set turbina/condensador, el vapor principal es desviado al Condensador de Aislamiento y condensa en la sección de tubos verticales. El calor es transferido a la piscina del Condensador de Aislamiento evaporando agua a la atmosfera. El condensado vuelve al núcleo por drenaje por gravedad en el interior de los tubos.


Figura 6. Condensadores de aislamiento para refrigeración pasiva del núcleo


7)Sumideros de circulación natural.

Algunos diseños utilizan la cavidad del reactor y otros compartimentos inferiores de la contención como reserva de refrigerante para la refrigeración del núcleo. Por tanto, el agua perdida del sistema del reactor es recogida en el sumidero de la contención. Eventualmente el reactor que dacompletamente inmerso en agua y las válvulas de aislamiento se abren. La extracción del calor residual tiene lugar por ebullición en el núcleo. El vapor generado viaja hacia arriba vía la válvula sistema automático de despresurización (ADS) y escapa a la contención. La diferencia de densidad entre la elevación del núcleo y la ventana del sumidero produce un flujo de circulación natural que hace pasar el agua hacia la vasija del reactor.

Figura 7.Sumideros de circulación natural

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El proceso de destilación fraccionada del petróleo crudo

La destilación fraccionada es crucial para el proceso de refinación.

El petróleo crudo es una mezcla rica y compleja de hidrocarburos líquidos. Los diferentes componentes de esta mezcla tienen diversos usos. Los hidrocarburos de cadena larga, por ejemplo, se utilizan para la fabricación de aceites lubricantes y ceras, mientras que los hidrocarburos de cadena más corta se usan como combustible. La separación de esta mezcla en los componentes se lleva a cabo a través de la destilación fraccionada, el paso más importante en el proceso de refinación.

Ebullición

Los hidrocarburos de cadena más larga generalmente tienen mayores puntos de ebullición. Durante la destilación fraccionada, el aceite se calienta y pasa al interior de una columna de destilación, que es básicamente como un alambique utilizado para destilar el alcohol. El vapor se enfría a medida que asciende la columna, y las diferentes fracciones, o cadenas de hidrocarburos, se condensan a diferentes temperaturas. Las bandejas en la columna de destilación recogen el condensado para que pueda ser recuperado y procesado más adelante.

Fracciones

El butano y los hidrocarburos menores ascienden más allá que cualquiera de las otras fracciones, todo el camino hasta la parte superior de la columna. La nafta ligera de primera destilación es la siguiente fracción más volátil, con una condensación entre 90 y 200 grados Fahrenheit (32 y 93 grados Celsius). La nafta se condensa más abajo en la columna, y por debajo se recupera el queroseno. Gasóleo de calefacción y el diésel se condensan por debajo del queroseno en el rango de 460 a 650 grados (232 a 343 grados Celsius), mientras que el gasóleo pesado se condensa aún más hacia abajo, de 650 a 1000 grados (343 a 537 grados Celsius).

Siguientes pasos

La fracción más pesada es el aceite combustible residual, que no asciende la columna en absoluto. Este aceite residual se utiliza para las ceras de parafina y alquitrán. Se desglosa a través de un proceso denominado craqueo para producir hidrocarburos de cadena más corta para la gasolina. La nafta y nafta ligera de primera condensación se utilizan para la gasolina y el queroseno y el aceite de calefacción de los hogares tiene uso como combustible. El butano y otros componentes muy ligeros son enviados para procesamiento de gas, y también pueden usarse como combustible.

Consideraciones

El petróleo crudo viene en sabores dulces y ácidos. La materia dulce tiene menos del 0,5 por ciento de contenido de azufre, mientras que el material ácido tiene más del 0,5 por ciento de azufre. Las refinerías prefieren el primero, ya que tiene menos azufre para eliminar y una mayor fracción de hidrocarburos de cadena más corta que hacen gasolina. Es importante tener en cuenta que el crudo contiene un mero 25 a 35 por ciento de gasolina en promedio, por lo cual la destilación por sí sola no es suficiente, las refinerías tienen que aumentar la cantidad de gasolina, rompiendo hidrocarburos más grandes a través del craqueo.

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ARTICULOS DE INGENIERIA PETROQUIMICA

Proceso de Craqueo

En la industria del Petróleo y en la Industria Química, el CRAQUEO es el proceso por el cual se rompen (craquean) moléculas orgánicas complejas (hidrocarburos pesados) para formar moléculas más simples y cortas, que generalmente son hidrocarburos ligeros, los cuales son los principales compuestos para formar los productos petroquímicos. La ruptura de moléculas se da entre los enlaces carbono-carbono (-c-c-). 

¿Qué es el petróleo? 

Básicamente, el petróleo es un combustible fósil. Esto quiere decir que son restos de organismos vivos que existieron mucho tiempo atrás. El significado de la palabra fósil es fundamental para entender cómo se formó el petróleo. 




El proceso de destilación fraccionada del petróleo crudo

El petróleo crudo es una mezcla rica y compleja de hidrocarburos líquidos. Los diferentes componentes de esta mezcla tienen diversos usos. Los hidrocarburos de cadena larga, por ejemplo, se utilizan para la fabricación de aceites lubricantes y ceras, mientras que los hidrocarburos de cadena más corta se usan como combustible. La separación de esta mezcla en los componentes se lleva a cabo a través de la destilación fraccionada, el paso más importante en el proceso de refinación. 

Procesos de refino de productos derivados del petróleo 

Para evitar cortes o problemas en el proceso de suministro de petróleo y con el fin de asegurar un abastecimiento abundante y regular de las industrias y de los consumidores, son necesarias grandes instalaciones de almacenamiento o depósito, bien sea en los terminales, en los puertos o en las mismas refinerías. 
   
Etapas del desarollo petroquímico 
 
Fabricación de materias de base o productos de primera generación. Partiendo del petróleo y del gas natural, se obtienen diversos productos básicos que son los pilares de la petroquímica. Los dos grupos más importantes son las olefinas y los aromáticos.



Productos terminados 

La inmensa variedad de productos terminados de la Petroquímica puede clasificarse en cinco grupos:

• Los plásticos.
• Las fibras sintéticas.
• Los cauchos sintéticos o elastómeros.
• Los detergentes
• Los abonos nitrogenados

 

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Física de los reactores de fusión

Actualmente, se busca dominar las reacciones de fusión en la Tierra para poder aprovechar la gran cantidad de energía que éstas liberan. Se presentan para ello dos problemas serios:

1)	Producir un plasma de deuterio-tritio (o del combustible que se quiera utilizar, como veremos más adelante) con una temperatura de alrededor de 100 millones de grados centígrados y suficiente densidad para que se produzcan muchas reacciones de fusión.
2)	Mantener el plasma a esa temperatura y densidad, sin tocar las paredes del reactor, durante suficiente tiempo para generar más energía por fusión que la utilizada para producir y calentar el plasma.

          

El problema no está aún resuelto, pero se han hecho grandes progresos desde que se comenzó con los estudios hace más de 40 años.

          

La necesidad de mantener el plasma a alta temperatura hace que sea imposible almacenarlo (confinarlo) dentro de un recipiente sólido, ya que al entrar en contacto con las paredes del mismo, el plasma se enfriaría y el recipiente se dañaría. Se plantea entonces el problema de cómo confinar el plasma durante suficiente tiempo a temperaturas elevadas.

          

En las estrellas, la enorme atracción gravitatoria hace que pese a su alta temperatura el plasma no se expanda demasiado y se mantenga a altas densidades. A escala terrestre la atracción gravitatoria del propio plasma es extremadamente débil y no puede mantenerlo confinado. Se han propuesto dos métodos para confinar el plasma en un reactor de fusión. Estos métodos se conocen como confinamiento magnético y confinamiento inercial.

          

En el método de confinamiento magnético se utiliza la fuerza que un campo magnético ejerce sobre las partículas cargadas que constituyen el plasma. Esta fuerza obliga a las partículas del plasma a moverse siguiendo la dirección del campo magnético. De esta forma, utilizando electroimanes para generar un campo magnético con la geometría (estructura) apropiada, es posible evitar que el plasma se acerque a la pared del reactor.

          

El combustible contenido dentro de esta "botella magnética" es calentado haciendo circular una corriente eléctrica y/o utilizando haces de partículas de gran energía u ondas electromagnéticas. Cuando la temperatura se eleva lo suficiente y comienzan a producirse reacciones de fusión, una parte de la energía liberada puede aprovecharse para calentar el plasma. En el caso de la reacción deuterio-tritio, las partículas alfa entregan su energía al plasma, pero los neutrones lo atraviesan sin depositar energía. Como los neutrones se llevan el 80% de la energía producida en la reacción de fusión, sólo un 20% (la quinta parte) de la energía producida se deposita en el plasma.

          

El concepto más avanzado dentro de la línea de confinamiento magnético es el conocido como tokamak. Las principales componentes de un tokamak son un recipiente de forma toroidal (semejante a una cámara de automóvil) y una serie de electroimanes que se utilizan para inducir la corriente eléctrica en el plasma y producir los campos magnéticos.

Esquema de un TOKAMAK ,
el plasma actúa como secundario de un transformador

          

Se ha conseguido, utilizando solamente deuterio para evitar que se produzcan muchas reacciones de fusión y el tokamak se vuelva radioactivo, producir condiciones tales en el plasma que, de repetirse con una mezcla de deuterio-tritio, permitirían generar tanta energía por fusión como la utilizada para producir y calentar el plasma. Esto se conoce como condición de "break-even". Por otro lado, en las limitadas experiencias con deuterio-tritio realizadas en el Joint European Torus (JET), un tokamak de la Comunidad Europea, se ha conseguido producir 16 MegaWatts de potencia de fusión, lo que representa un 66% (dos tercios) de la potencia necesaria para mantener caliente el plasma.

          

El próximo paso consiste en demostrar la posibilidad de producir reacciones de fusión autosostenidas. Esto se conoce como ignición y significa que la energía depositada por las partículas alfa es suficiente para mantener caliente el plasma y no se necesitan fuentes de calentamiento externas. Para esto es necesario que la energía total producida por fusión sea unas cinco veces mayor que la necesaria para calentar el plasma.

          

Recientemente, un equipo internacional en el que participaron científicos de E.E.U.U., Rusia, Japón y la Comunidad Europea, diseñaron un tokamak (ITER: International Thermonuclear Experimental Reactor) que podría alcanzar la ignición. Debido al alto costo del proyecto, unos 10.000 millones de dólares, los países participantes decidieron no seguir adelante con su construcción y actualmente se trabaja en el diseño de un tokamak menos costoso.

          

En el método de confinamiento inercial se irradia una pequeña pastilla de combustible con haces de radiación láser o haces de partículas de muy alta energía. Esto hace que la capa externa de la pastilla se evapore y expanda rápidamente comprimiendo el resto del combustible (acción y reacción). Al ser comprimida y calentada, cada pastilla se transforma en una pequeña bomba termonuclear (de hidrógeno). Debido a esto, y al interés militar de los láseres de muy alta potencia, el acceso a la información existente en esta línea de trabajo se encuentra más restringido.

En esta línea de confinamiento, los mejores resultados han sido alcanzados utilizando láseres, pero se continúa trabajando en el desarrollo de haces de partículas de alta energía y en nuevos láseres para mejorar la eficiencia del proceso. Debido a la baja eficiencia de los láseres y haces de partículas, es necesario que además de llegar a la ignición se obtengan altas ganancias (aprox. 100 para láseres y 30 para haces de partículas). La "ganancia" mide cuántas veces se multiplica la energía entregada por el láser (o haz) a la pastilla de combustible y debe ser grande porque la energía realmente entregada a la pastilla es una fracción muy chica de la energía empleada para hacer funcionar el láser (o haz). Actualmente los EEUU están trabajando en un proyecto conocido como NIF (National Ignition Facility) donde se esperan alcanzar las condiciones de ignición y ganancias pequeñas.

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Definición y Clasificación de la Seguridad Pasiva

Los conceptos de seguridad pasiva o activa describen la dependencia, de los sistemas, componentes o estructuras de seguridad, de cualquier fuente de energía (eléctrica o mecánica), señales o fuerzas exteriores. La ausencia de dichas dependencias en seguridad pasiva implica que esta dependencia se traslada a leyes naturales, propiedades de materiales y energía interna almacenada. Algunas causas potenciales de fallo de sistemas activos, como la falta de una acción humana o el fallo de suministro de energía, no existen cuando la seguridad pasiva es aplicada. No obstante es importante notar que los sistemas pasivos están sujetos a otros tipos de fallo, como pueden ser los resultantes de fallo mecánico o estructural. Por tanto cabe hacer distinción entre seguridad pasiva y seguridad inherente o absoluta fiabilidad.

En resumen, un sistema de seguridad pasivo es aquel sistema compuesto enteramente de componentes y estructuras pasivos o que utiliza componentes activos de una muy limitada forma para iniciar la subsecuente operación pasiva.

Tres categorías fueron establecidas para diferenciar los diferentes grados de pasividad:

Categoría A

Caracterizada por:

-ausencia de señales de entrada “inteligentes”,

-ausencia de fuentes de energíao fuerzas,

-ausencia de partes mecánicas móviles, y

-ausencia de trabajo de fluidos.

Ejemplos de características de seguridad incluidas en esta categoría son:

-Barreras físicas contra la liberación de productos de fisión, como la vaina de la varilla de combustible y los sistemas de la barrera de presión;

-Estructuras de refuerzo de los edificios para protección contra terremotos u otros eventos externos;

-Sistemas de refrigeración del reactor dependientes únicamente en la radiación de calor y/o conducción del combustible nuclear a partes estructurales exteriores, con el reactor en parada caliente; y

-componentes estáticos de seguridad (tubos, presurizadores, acumuladores), así como partes estructurales (soportes,blindajes).



Categoría B

Caracterizada por:

-ausencia de señales de entrada “inteligentes”,

-ausencia de fuentes de energíao fuerzas,

-ausencia de partes mecánicas móviles, y

-existencia de trabajo de fluidos.

Ejemplos de características de seguridad incluidas en esta categoría son:

-Sistemas de parada de reactor/refrigeración de emergencia basados en la inyección de agua borada producida por pérdida del equilibrio hidrostático entre la barrera de presión y un tanque externo;

-sistemas de refrigeración de emergencia basados en circulación natural de agua o aire en intercambiadores de calor inmersos en piscinas de agua (en el interior de la contención) a los cuales es transferido directamente el calor residual de decaimiento; y

-Sistemas de refrigeración de lacontención basados en circulación natural alrededor de los muros de la contención;

Categoría C

Caracterizada por:

- ausencia de señales de entrada “inteligentes”,

- ausencia de fuentes de energíao fuerzas, y

- existencia de partes mecánicas móviles,este presente o no el trabajo de fluidos.

Ejemplos de características de seguridad incluidas en esta categoría son:

-Sistemas de inyección de emergencia consistentes en acumuladores o tanques de acumulación y líneas de descarga equipadas con válvulas de retención;

-Sistemas de protección contra sobrepresión y/o refrigeración de emergencia de la barrera de presión basados en liberación de fluidos a través de válvulas de alivio;

-Sistemas de ventilación con filtros de la contención activados por discos de ruptura; y

- Actuadores mecánicos como válvulas de retención y alivio.

Categoría D

Esta categoría incluye la zona intermedia entre seguridad activa y pasiva donde la ejecución de la función de seguridad se hace de forma pasiva como ha sido descrito para las categorías anteriores, excepto que la inteligencia interna no está disponible para iniciar el proceso. En este caso se permite una señal externa para el inicio del proceso. Por eso, esta categoría es también referida como “ejecución pasiva/iniciación activa”.

Puesto que algunas características deseables asociadas con sistemas pasivos (como por ejemplo la independencia de fuentes de suministro externas y de acciones humanas requeridas) deben seguir siendo aseguradas, criterios adicionales como los siguientes son generalmente impuestos en el proceso de iniciación:

-La energía debe ser obtenida de fuentes almacenadas como baterías o fluidos comprimidos o elevados, excluyendo la potencia generada continuamente como la potencia de corriente alterna de maquinaria rotando;

-Los componentes activos se limitan a controles, instrumentación y válvulas, pero las válvulas usadas para iniciar la operación del sistema de seguridad deben ser de una única acción basada en energía almacenada; y

-La iniciación manual es excluida.

Ejemplos de características de seguridad incluidas en esta categoría son:

-sistemas de refrigeración/inyección de emergencia del reactor, basados en circulación de fluidos debido a gravedad o a nitrógeno comprimido, iniciados por actuación de válvulas eléctricas (alimentadas con baterías) o válvulas electro-neumáticas;

-sistemas de refrigeración de emergencia del reactor, basados en flujos de agua debidos a gravedad, activados por válvulas que permanecen abiertas; y

-Sistemas de parada de emergencia del reactor basados en barras de control movidas por gravedad o por presión estática.



Figura 1. Elementos o componentes de seguridad que deben componer un sistema de seguridad para pertenecer una determinada categoría. También se señala el grado de pasividad de cada una de las categorías.



Figura 2. Aumento de la disponibilidad de los sistemas de seguridad pasiva de cada categoría.

Según su función, los sistemas de seguridad pasivos se pueden clasificar en dos grandes grupos:

- Sistemas de seguridad pasiva para extracción del calor residual.

- Sistemas de seguridad pasiva para refrigeración y reducción de presión de la contención.Por tanto, mediante los sistemas de seguridad pasivos se pretende evitar la dependencia de cualquier fuente de energía (recordemos que los fallos en los sistemas de Fukushima fueron debidos a la perdida de energía exterior e interior como consecuencia del terremoto y posterior tsunami), señales o fuerzas exteriores y esta dependencia se traslada a leyes naturales, propiedades de materiales y energía interna almacenada de forma que la probabilidad de fallo del sistema se reduce. Las dos principales funciones de estos sistemas son la extracción del calor residual y la refrigeración y reducción de presión de la contención.

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