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.
