{"id":10088,"date":"2023-06-22T07:48:36","date_gmt":"2023-06-22T07:48:36","guid":{"rendered":"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/?p=10088"},"modified":"2023-06-22T15:52:36","modified_gmt":"2023-06-22T15:52:36","slug":"agua-pesada-un-insumo-estrategico-para-el-futuro-argentino","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/agua-pesada-un-insumo-estrategico-para-el-futuro-argentino\/","title":{"rendered":"Agua pesada: un insumo estrat\u00e9gico para el futuro argentino"},"content":{"rendered":"

Para asegurarse el abastecimiento y no depender de otros pa\u00edses, la Argentina levant\u00f3 la Planta Industrial de Agua Pesada (PIAP) en Arroyito, provincia de Neuqu\u00e9n, que fue inaugurada en 1993. A tres d\u00e9cadas de ese hito, la idea es que vuelva a producir en 2025.<\/strong><\/span><\/p>\n

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Parece exactamente igual a la com\u00fan: no tiene color, olor ni sabor. Pero el precio de un litro de agua pesada puede valer 700 d\u00f3lares o m\u00e1s. El motivo es que se trata de un insumo producido por muy pocos pa\u00edses, cuya fabricaci\u00f3n requiere mucha energ\u00eda y que es imprescindible para el funcionamiento de los reactores nucleares que utilizan uranio natural como combustible.<\/p>\n

La Argentina tiene tres centrales nucleares: Atucha I, con una potencia de 362 megavatios; Atucha II, de 745 MW, y Embalse, de 656 MW. Las tres usan uranio natural como material de fisi\u00f3n y, por lo tanto, necesitan agua pesada para funcionar. Para asegurarse el abastecimiento y no depender de otros pa\u00edses, en los a\u00f1os ’70 la Comisi\u00f3n Nacional de Energ\u00eda At\u00f3mica (CNEA) desarroll\u00f3 un plan para producir este insumo estrat\u00e9gico.<\/p>\n

Como parte de este plan se levant\u00f3 la Planta de Industrial de Agua Pesada (PIAP) en Arroyito, provincia de Neuqu\u00e9n. La inauguraron en 1993. A tres d\u00e9cadas de ese hito, la CNEA ahora trabaja para reabrir esta planta, que qued\u00f3 paralizada en 2017. La idea es que vuelva a producir en 2025. El objetivo es recuperar la independencia y volver a dominar el ciclo de combustibles para la operaci\u00f3n de las centrales nucleares del pa\u00eds.<\/p>\n

Qu\u00e9 es el agua pesada y por qu\u00e9 es esencial para los reactores nucleares de uranio natural<\/span><\/h5>\n

El agua pesada no es t\u00f3xica ni radiactiva, pero es un 10% m\u00e1s densa: un litro pesa 1.105 gramos, contra los 1.000 gramos de igual volumen de agua com\u00fan. Es que las mol\u00e9culas del agua pesada se componen de dos \u00e1tomos de deuterio y uno de ox\u00edgeno, mientras que las del agua natural tienen dos \u00e1tomos de hidr\u00f3geno y uno de ox\u00edgeno. Otra diferencia es que esta \u00faltima se congela a 0\u00b0 C y hierve a 100\u00b0, y la pesada a 3,8\u00b0 y 101,4%, respectivamente.<\/p>\n

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\"Primera

Primera muestra de agua pesada grado reactor producida en la Planta Industrial de Agua Pesada<\/span><\/p><\/div>

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El deuterio es un is\u00f3topo del hidr\u00f3geno, pero es m\u00e1s pesado. Los is\u00f3topos son \u00e1tomos con el mismo n\u00famero de protones que los \u00e1tomos normales, pero diferente n\u00famero de neutrones. Por eso, aunque su comportamiento qu\u00edmico es similar, su comportamiento f\u00edsico es diferente. Tanto el hidr\u00f3geno como el deuterio tienen un solo prot\u00f3n en su n\u00facleo. Pero el \u00e1tomo de deuterio adem\u00e1s tiene un neutr\u00f3n, que es el que determina las propiedades del agua pesada.<\/p>\n

En los reactores nucleares alimentados con uranio natural, el agua pesada se usa como moderadora. Durante una reacci\u00f3n nuclear en cadena, se desprenden neutrones de los n\u00facleos que se desplazan a gran velocidad y chocan con los n\u00facleos de otros \u00e1tomos, provocando su fragmentaci\u00f3n o fisi\u00f3n y la liberaci\u00f3n de energ\u00eda en forma de calor y m\u00e1s neutrones con elevada energ\u00eda cin\u00e9tica. A su vez, estos \u00faltimos impactan y fisionan otros n\u00facleos. El agua pesada reduce la velocidad y la energ\u00eda de esos neutrones sin absorberlos. La com\u00fan no sirve, porque es 40 veces m\u00e1s absorbente que la pesada y no permitir\u00eda mantener la reacci\u00f3n en cadena. En cambio, s\u00ed es apta cuando el combustible es uranio enriquecido.<\/p>\n

El agua pesada tambi\u00e9n se usa como refrigerante y como transmisora del calor generado en la fisi\u00f3n. Porque para que el reactor funcione bien, hace falta un fluido que transfiera ese calor y evite que se llegue a temperaturas excesivamente elevadas. Adem\u00e1s, el fluido sirve para recuperar ese calor con el fin de generar energ\u00eda. Seg\u00fan el tipo de central nuclear, hace falta un inventario inicial de entre 0,8 y 1 tonelada de agua pesada por megavatio el\u00e9ctrico de potencia instalada. Durante su funcionamiento, el reactor consume un 1% de esa agua por a\u00f1o.<\/p>\n

El agua natural contiene un solo \u00e1tomo de deuterio por cada 7.000 \u00e1tomos de hidr\u00f3geno. Para fabricar un litro de agua pesada, hay que tratar 10.000 litros de agua com\u00fan en grandes y costosas instalaciones, adem\u00e1s de la requerida para refrigeraci\u00f3n y consumo. Para que sirva para una central nuclear de uranio natural, el agua pesada debe tener un nivel de pureza superior al 99,8% o \u201cgrado reactor\u201d.<\/p>\n

La creaci\u00f3n de la Planta Industrial de Agua Pesada (PIAP) y el plan para reactivarla<\/span><\/h5>\n

As\u00ed como en enero de 1958 la CNEA inaugur\u00f3 el primer reactor experimental de Am\u00e9rica Latina, construido con tecnolog\u00eda y especialistas propios, en los a\u00f1os 70 tambi\u00e9n se propuso tender hacia la independencia tecnol\u00f3gica en materia de reactores de potencia.<\/p>\n

\u201cLa Argentina siempre dese\u00f3 tener una tecnolog\u00eda nuclear independiente, lo que entre las d\u00e9cadas del 70 y del 80 significaba producir energ\u00eda el\u00e9ctrica de origen nuclear con centrales instaladas en el pa\u00eds que no dependieran de insumos de otros pa\u00edses. Esto involucraba los combustibles nucleares y todo lo necesario para que funcionara el reactor\u201d, explican desde el \u00e1rea de Control de la Tecnolog\u00eda y la Infraestructura, una divisi\u00f3n de la gerencia de Producci\u00f3n de Materias Primas de la CNEA.<\/p>\n

Hab\u00eda que elegir entre dos tecnolog\u00edas disponibles para los reactores destinados a la generaci\u00f3n el\u00e9ctrica: la de uranio enriquecido y agua com\u00fan o la de uranio natural y agua pesada. Nuestro pa\u00eds no ten\u00eda la tecnolog\u00eda para enriquecer uranio, pero se evalu\u00f3 que s\u00ed era factible desarrollar la necesaria para fabricar agua pesada o comprar una planta. Por eso se opt\u00f3 por la segunda alternativa.<\/p>\n

En 1974, se conect\u00f3 al Sistema El\u00e9ctrico Nacional la Central Nuclear Atucha I, el primer reactor de potencia de Am\u00e9rica Latina. En aquel momento, el agua pesada fue comprada como parte integral del reactor.
\nEn ese mismo a\u00f1o, un hecho internacional gener\u00f3 dificultades para conseguir insumos relacionados con la energ\u00eda at\u00f3mica. La India accedi\u00f3 a tecnolog\u00eda nuclear a trav\u00e9s de Canad\u00e1 y utiliz\u00f3 parte de ella para desarrollar una bomba que hizo explotar para mostrar su poder\u00edo a Pakist\u00e1n y otros pa\u00edses vecinos. Esto le puso un freno al suministro de este tipo de tecnolog\u00edas e insumos y complic\u00f3 el plan argentino para adquirir una planta de agua pesada.<\/p>\n

Tambi\u00e9n en 1974, se empez\u00f3 a construir la segunda central nuclear del pa\u00eds: la de Embalse, de tipo CANDU (Canadian Deuterium Uranium), que inici\u00f3 su operaci\u00f3n comercial diez a\u00f1os despu\u00e9s. Para su funcionamiento hubo que rentarle 600 toneladas de agua pesada a Canad\u00e1, que era el vendedor del reactor, las cuales fueron devueltas luego con producci\u00f3n nacional.<\/p>\n

El plan nuclear argentino contemplaba originalmente la construcci\u00f3n de diez centrales antes de 2000, pero se hicieron solo dos y la tercera se complet\u00f3 reci\u00e9n en 2014. Todas iban a necesitar agua pesada y comprarla significaba depender de otros pa\u00edses. Pero despu\u00e9s de lo ocurrido con India, tampoco era f\u00e1cil que le vendieran a la Argentina una planta para fabricarla.<\/p>\n

En este contexto, la CNEA arm\u00f3 su estrategia. Mientras buscaba comprar una planta llave en mano, a fines de los 70 planific\u00f3 la construcci\u00f3n de una piloto de poca capacidad, con el fin de demostrar que la Argentina pod\u00eda desarrollar esta tecnolog\u00eda. La Planta Experimental de Agua Pesada (PEAP) fue instalada en el predio de Atucha. Era un prototipo basado en el intercambio de agua con \u00e1cido sulfh\u00eddrico, con una capacidad de producci\u00f3n de 2 toneladas anuales. El objetivo era usar la experiencia para llevar adelante el proyecto de ingenier\u00eda de una planta de agua pesada de escala industrial llamada \u201cM\u00f3dulo 80\u201d, porque producir\u00eda 80 toneladas al a\u00f1o, escalables luego a mayor producci\u00f3n. La PEAP no lleg\u00f3 a operar, pero su desarrollo abri\u00f3 las puertas para que le vendieran una planta de agua pesada a la Argentina, porque el pa\u00eds pudo demostrar que dominaba esa tecnolog\u00eda.<\/p>\n

As\u00ed naci\u00f3 la Planta Industrial de Agua Pesada (PIAP), ubicada en Arroyito, Neuqu\u00e9n, con una capacidad de producci\u00f3n de 200 toneladas anuales. A principios de los 80, la CNEA firm\u00f3 un contrato con la empresa suiza Sulzer Brothers, ganadora de una licitaci\u00f3n internacional para el dise\u00f1o, construcci\u00f3n y montaje de la planta.<\/p>\n

En 1989 se cre\u00f3 la Empresa Neuquina de Servicios de Ingenier\u00eda Sociedad del Estado (ENSI), conformada por la CNEA y el Gobierno de la Provincia de Neuqu\u00e9n, con el objetivo de finalizar la planta, ponerla en marcha y producir y comercializar agua pesada. La PIAP fue inaugurada en 1993 y era la m\u00e1s grande del mundo. En 2017 qued\u00f3 paralizada, y desde entonces se importa agua pesada de Rumania.
\nEn mayo, la CNEA y ENSI firmaron un acuerdo espec\u00edfico para el mantenimiento, acondicionamiento y una nueva puesta en marcha de la PIAP, con una inversi\u00f3n inicial de 20.000 millones de pesos. En la actualidad, se est\u00e1 acondicionando una de sus dos l\u00edneas de trabajo para que vuelva a funcionar en 2025, con una producci\u00f3n de 80 toneladas anuales.<\/p>\n

Parte de esa producci\u00f3n ser\u00e1 para cubrir la demanda de las tres centrales nucleares argentinas hasta el fin de su vida \u00fatil. La sobrante ser\u00e1 exportada porque en los \u00faltimos a\u00f1os el agua pesada se ha convertido en un insumo muy demandado a nivel mundial. Adem\u00e1s, contar con ella facilita que la Argentina pueda sumar una cuarta central nuclear de uranio natural.<\/p>\n

Por otra parte, en el marco de un acuerdo firmado por la CNEA, la Provincia de Neuqu\u00e9n, ENSI e YTEC (YPF Tecnolog\u00eda) en 2022, en la segunda l\u00ednea de producci\u00f3n de la PIAP se podr\u00edan fabricar amon\u00edaco y urea para ser utilizados como fertilizante.<\/p>\n

C\u00f3mo se fabrica el agua pesada<\/span><\/h5>\n

Las plantas de producci\u00f3n deben ubicarse en lugares con mucha disponibilidad de agua. La de Arroyito est\u00e1 54 kil\u00f3metros al sur de la ciudad de Neuqu\u00e9n y bombea la del r\u00edo Limay. Despu\u00e9s de filtrarla y desmineralizarla, la transforma en agua pesada con el m\u00e9todo de intercambio isot\u00f3pico monot\u00e9rmico amon\u00edaco-hidr\u00f3geno, que consiste en la extracci\u00f3n del deuterio, su enriquecimiento y su oxidaci\u00f3n.<\/p>\n

El agua natural contiene 145 partes por mill\u00f3n de deuterio. Para su extracci\u00f3n, se lo captura con mol\u00e9culas de vapor de amon\u00edaco. El agua sobrante recibe varios procesos de tratamiento para cumplir con todos los cuidados medioambientales y es devuelta al r\u00edo.<\/p>\n

En la etapa de enriquecimiento, se reemplazan todos los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno del amon\u00edaco por deuterio. Este amon\u00edaco pesado ingresa a un horno de craqueo o cracking, donde se obtiene un gas de s\u00edntesis (una mezcla gaseosa de nitr\u00f3geno y deuterio o ND3). Parte de esta corriente gaseosa se deriva a la etapa final del proceso y el resto vuelve a la columna de enriquecimiento para intercambiar deuterio con el amon\u00edaco a enriquecer. Mientras tanto, del tope de esta columna sale gas empobrecido en deuterio, que en el reactor de s\u00edntesis es reconvertido en amon\u00edaco para volver al comienzo y reiniciar el ciclo de extracci\u00f3n.<\/p>\n

Al mismo tiempo, una peque\u00f1a corriente de gas rica en deuterio se deriva para su procesamiento en la etapa de oxidaci\u00f3n. El deuterio de ese gas es oxidado con aire seco en presencia de un catalizador para generar \u00f3xido de deuterio, es decir agua pesada. Finalmente, esta se envasa en tambores o tanques especiales de acero inoxidable, bajo atm\u00f3sfera de nitr\u00f3geno.<\/p>\n

Fuente: CNEA<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/section>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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