WO2013003971A1 - Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad para instalaciones varias, preferentemente, una planta nuclear subterránea, conformado por varios módulos que cumplen diferentes funciones y que va acrecentando los niveles de seguridad de acuerdo a la combinación que se haga de ellos - Google Patents

Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad para instalaciones varias, preferentemente, una planta nuclear subterránea, conformado por varios módulos que cumplen diferentes funciones y que va acrecentando los niveles de seguridad de acuerdo a la combinación que se haga de ellos Download PDF

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Juan Cristobal LEIVA GUZMAN
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Leiva Guzman Juan Cristobal
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Definitions

  • the present invention relates to a modular underground construction system with high security means for various installations, preferably, of an underground nuclear plant, consisting of several modules that fulfill different functions and that increase the safety levels according to the combination be made of said modules; It has improved safety conditions that prevent the use or failure of the plant due to intentional causes, such as terrorist attacks, war attacks or similar, climatic or natural events, such as earthquakes, hurricanes, tsunamis, etc.
  • a nuclear power plant operates on the basis of obtaining energy that comes from the fission or fusion of uranium atoms in which gigantic amounts of energy used to produce electricity are released; The efficiency is enormous, given that for a kilo of uranium you can produce as much energy as 1000 tons of coal.
  • a nuclear power plant has four main parts: a reactor in which fission occurs; the steam generator in which the heat produced by the fission is used to evaporate water; the turbine that produces electricity with the energy contained in the steam and a condenser in which the steam is cooled, turning it into liquid water.
  • the secondary circuit With the water of the primary circuit and by thermal transfer another water circuit is heated, called the secondary circuit, which is transformed into pressurized steam that is driven to a turbine, which together with a generator produces electrical energy. Finally the water is cooled in cooling towers and condensed for reuse.
  • the reactor core In a usual nuclear power plant, the reactor core is arranged inside a vessel with thick steel walls, designed to remain airtight, prevent radiation from leaking into the environment and in the event of an accident, prevent its melting.
  • This vessel together with the steam generator, are placed inside a safety installation or building, built with thick concrete walls that can go from one to two meters thick and strict safety measures, which must withstand earthquake effects, hurricanes, tsunamis, third-party attacks and even airplane collisions that will eventually collide with him.
  • the invention that is the subject of the present application overcomes the disadvantages highlighted in the prior art, addressing through its proposal the problem of security, vulnerability to natural shocks, such as earthquakes, tsunamis, hurricanes, floods, etc; problems in the face of terrorist attacks of all kinds, such as bombs, missiles, aircraft collision, attacks in times of war, etc; Additionally, it provides a safety environment for its operators and the ability to respond to emergencies; it has a means of automatic response, closure and seal of the reactor in case of an accident, which can be autonomous or dependent, even in the event of power outages; takes over the radioactive waste from the nuclear power plant once the plant has ceased functions or has had to be closed due to natural cause or accident, so that the installation performs active functions during its useful life as a container of nuclear plant facilities during the productive period and, serves as a container for dismantling materials of the plant and as a perennial sarcophagus at its closure generating significant savings in these last two issues that surface plants must assume, with uncontrolled costs such as Chernobyl and Fukus
  • the modular system proposed by the present invention opens the possibilities of building different types of installations with different levels of security, with the highest levels of action in case of building nuclear plants and may vary the levels of security for facilities that are not so high risk, but that require some discretion and security, such as research centers, central to secrets of state, datacenter, military and intelligence activities, underground storage of material to be preserved and that must be kept isolated from attacks or prevent easy access to the most strategic areas.
  • the high security modular system of the present invention is multi-functional, since in addition to operating correctly in the useful life, it provides in itself a definitive closure and isolation unit, acting as a nuclear sarcophagus without Having to apply extra sealing materials, provides a low-cost container for future maintenance, solving the problem of waste, transport and storage after closing. This is still valid for surface nuclear plants currently in force, being able to transfer the core to low-cost underground container facilities to provide security and improve the public's perception of the use of nuclear energy.
  • the proposed invention is a solution that would allow the development of nuclear programs by offering the population, safe environmental and physical and mental health conditions, and thus improving the population's standard of living.
  • the desirable installation for a nuclear power plant comprises the complete set of modules, additionally including a deterrent surface shed, which covers the access facilities that can be located anywhere under the shed plant, said shed having a first resistance barrier, as a shield, since it has a superior shielding layer than in the case of air attacks or terrorists face the attack first, allowing the start of dissipation of the energy of the attack.
  • the first module of the system which is a main access module
  • This Main Access Module is composed of a high resistance gate calculated to resist the effects of all types of heavy and major attacks, such as terrorist attacks, war attacks, aircraft falls, nuclear bomb explosions, vertical shock waves or horizontal, war aircraft attacks, missiles, direct attacks on the main access of the plant; said high resistance gate, at the same time is protected from a sliding top cover that keeps it isolated from the environment and calculated to give security against minor surface effects such as hurricanes, tsunamis, minor attacks, and limiting intrusions to the main access to the installations.
  • This first module has a lateral extension slab that superficially extends the protection zone to the sides covering the surface projection of what is underground, achieving protection from the depths of the installation, so that if you receive an attack , for example of a diagonal direction missile, said slab prevents the damage from reaching the deepest area and therefore the most delicate, receiving and reducing the effects of the attack, in order to limit and dissipate the scope of said attacks .
  • a second module is provided, which is attached to the first by means of an assembly system, of the expansion joint type, which allows to stop cracks or crushing of the modules against large impacts on the upper protective part, keeping the container installation intact main, when cutting the destructive wave.
  • Said second module is a transfer and control module, which allows to perform and control the operations of entry and exit of materials and / or users, It has floodgates of entry, exit and transfer between the internal spaces of operation. Faced with the eventual entry or exit of shock waves through this module, it is used as a control unit.
  • a third module corresponds to the one that has a simple tubular shape that allows to determine thanks to its length, which will be in turn the depth of the entire installation, providing a protection as a result of the greatest depth to which the plant is.
  • This connector module joins said transfer and control module, with a first high security closing means, which in this case is a temporary closing system, which in some cases of installation configurations is not directed to energy use nuclear, but that its application is for example, for research centers or similar that do not require a definitive seal to avoid filtration of some hazardous material, then in these cases, this temporary closure module may be the only means of high security closure .
  • a first high security closing means which in this case is a temporary closing system, which in some cases of installation configurations is not directed to energy use nuclear, but that its application is for example, for research centers or similar that do not require a definitive seal to avoid filtration of some hazardous material, then in these cases, this temporary closure module may be the only means of high security closure .
  • the main module, container of the most strategic area of the installation capable of being established in different shapes and sizes according to the user's needs, with an additional and extreme protection system, which is the permanent closure of the installation, which can be exercise risks of uncontrolled disaster, major attacks, dismantling and closure of the nuclear plant; or for cases where it is necessary to use the same container as a perennial nuclear sarcophagus, in which case the irreversible, hermetic, highly resistant closing door will be activated, which has an autonomous closing means without sources of energy or closing systems forced, since once activated the closing mechanism will operate autonomously using the potential energy of the system, not requiring any other support system, thus ensuring that even in the worst operating conditions of the plant, with power outages, It can be permanently sealed in situations of extreme risk.
  • an additional and extreme protection system which is the permanent closure of the installation, which can be exercise risks of uncontrolled disaster, major attacks, dismantling and closure of the nuclear plant; or for cases where it is necessary to use the same container as a perennial nuclear sarcophagus, in
  • the installation configured with the modules of the present invention presents successive levels of protection, having several possibilities to perform the closure according to the level of risk it faces, and may be from the case of minor failures with partial closure allowing access of personnel and materials, until a permanent, autonomous, hermetic and perennial closure in case the emergency requires it.
  • the present invention produces many positive effects derived from its configuration and operation, mentioning, among others, that:
  • connection pipelines for personnel or material flows in any physical state with other underground or surface installations which allows their growth and integration into complex units, underground storage of gas production such as hydrogen.
  • waste material can be contained in the same facilities by adding secure storage sectors.
  • the present invention is multifunctional, since the same module that has served as a protector of the reactor core over a period of useful life, ensures that the reactor core remains deeply buried after the closure of the plant, functioning as a High security nuclear sarcophagus, which solves the problem of public safety and the problem of diversion of materials to clandestine uses.
  • this invention provides a nuclear power installation that is safe from the worst conceivable accident in ⁇ reactor, that is, the permanent dispersion of long-lived radiation from the reactor core still in a state of dismantling, given that the different safety levels which provides are capable of preventing such radiation from reaching dangerous areas for the human being, since by its hermetic and definitive closure system, it isolates the radiation focus.
  • the high security installation proposed by the present invention allows a complete nuclear plant or only part of it to be arranged inside, such as containing only the reactor and the steam generator, while on the outside, on the surface, the facilities related to the generation of electricity and the rest of the facilities related to the entire process, such as the turbine room, the generator or the cooling tower, can be arranged.
  • the present invention proposes a modular construction system for underground installations, multifunctional, high security for installation of underground nuclear plants, which is composed of two main parts, a lower maximum security container containing the radioactive components of the nuclear plant and an upper part, arranged above the container, which constitutes a series of modules with protection means of said lower container.
  • the lower part or zone comprises the maximum security container as such, which has an autonomous, permanent upper closing means that is activated against a risk situation and in accordance with a closing protocol, and the upper part or zone
  • the installation includes safety means at different levels, access and temporary closure during the period of active operation of the plant.
  • Said lower area of the installation is itself an underground container, comprising an internal wall, an external wall, a base and an upper opening or mouth, which form an internal cavity and a mantle, which is structured by a continuous wall whose Thickness must meet the requirements or regulations established to avoid perfusion of liquids or radioactivity to the adjoining terrain, prevent its rupture or disintegration in the face of an internal explosion, avoid its rupture or cracking in the face of natural attacks, such as earthquakes and prevent their rupture in the face of intentional attacks such as terrorist attacks; also counting on a series of stabilizing elements, such as side shoes that help stabilize said container in the event that a flood, tsunami or similar, cause a destabilization of the land and cause the container to suffer a kind of flotation.
  • stabilizing elements such as side shoes that help stabilize said container in the event that a flood, tsunami or similar, cause a destabilization of the land and cause the container to suffer a kind of flotation.
  • the shape of the container can be varied, but forming an ideally cylindrical, parallelepipedic, conical or pyramidal trunk volume; whose size will respond mainly to specific requirements of each plant, depending on what facilities it carries inside, either the entire plant or only the reactor. As for its depth, the volume can be as deep as the technical and geophysical possibilities allow.
  • Said container has, on its walls, with input and output means for pipelines of different applications, such as the steam output that goes to the generators Of electricity; reused water inlet; discharge of waste liquids; a tunnel of fresh air; connectivity tunnels to other areas; an alternative water cooling system, consisting of reservoir chambers above the same main container or ducts that go directly to the melting points, fed from the outside by pressurized water columns or directly fed with adjacent reservoir chambers, where said water is going down an isolated sector that allows the arrival of fresh and direct water to the cooling request point, where the feeding of said system may be from storage ponds, water matrices, reservoirs or other means; said closure means being provided by means of secure closure and isolation to prevent the filtration of radioactive material or ingress of unwanted material. All pipelines are contained in at least one lateral column or connectivity duct between the interior of the installation and the exterior.
  • Said connectivity conduits have regulated isolation and closing means, such as unidirectional valves, arranged in several sections and in the connection with each minor pipeline, whose objective is to ensure the outflow of flows under regulated conditions, preventing uncontrolled outflow of contaminating flows.
  • regulated isolation and closing means such as unidirectional valves
  • the upper area of said container which corresponds to the limit with the previous modules of the installation, has a closing device with definitive blocking, for high security against catastrophes or for permanent plant closure.
  • Said closing device when activated leaves the lower container in a permanent, hermetic and perennial state of closure. It is desirable that said device be used as a permanent and perennial seal in the event of a catastrophe situation, where said closing mechanism transforms said installation into a safety sarcophagus that would prevent the passage or filtration of radioactivity into the environment, should it occur the destruction and / or fusion of the reactor core.
  • Said permanent closing device is constituted by a cavity with a guide system and a sliding gate or plate, which slides inside; where said cavity that is part of the module structure, crosses the part above and more specifically, it crosses a duct of access to the container, is preferably oriented in an inclined manner, the degrees of inclination can vary according to the dimensions of the installation and therefore, according to the diameter of the latter.
  • the aforementioned movable flat gate is a solid block, slab type, calculated to withstand required stresses and prevent the leakage of radioactivity from the inside of this module to the outside through the access duct.
  • the movable flat gate is formed by an upper face, a lower face and a perimeter face; whose height responds to the height of the chamber and whose diameter or area of said upper and lower faces, responds to an area or diameter slightly greater than the duct or open area of the container, such that when the closing device is activated, it is capable of cover and seal the top opening of the container.
  • the movable gate has a rolling mechanism that allows its displacement once the permanent closing mechanism has been activated, appearing in the rear area of its lower face, a heavy duty ratchet mechanism that locks with the cavity.
  • a seal means comprising a fast curing resin or a filling material, capable of filling the residual spaces between is also activated.
  • the gate and the cavity providing complete isolation between the lower area of the installation, which contains the most delicate components of the plant, with respect to the upper safety zone and proximity to the outside.
  • the access duct may be sealed with fillers, concrete or products that allow radiation sealing.
  • Said permanent closing device is capable of closing autonomously, that is, without requiring external means to perform its quick closing in an emergency situation, even in an extreme scenario where electricity and support energy are no longer available.
  • This mechanism is developed thanks to the potential energy of the same mass of the gate, which by being in an inclined position, once it is released is able to slide itself to its closed position and final seal.
  • the upper main access module has a lateral mantle, forming a slab of superior protection and support of the structure, where the sides of said upper slab, specifically that side coinciding with the area where the cameras of the closing devices are, are extends for a length at least equivalent to the length of said temporary or definitive closure devices.
  • These lateral extensions of the main access module fulfill the function of protecting the area near the installation, against intentional attacks, such as missiles that go in a diagonal direction to reach the mantle of the installation, thus the slabs receive the first impact and decrease penetration power.
  • Some embodiments of the present invention can be derived by maintaining the same inventive concept, so it is desirable to point out the possibility that not all system modules are applied in a configuration; Like the lower main container module, it may lack the definitive closure device, and in that case the installation would be suitable for less dangerous uses. In case the installation is attacked by natural or intentional events
  • the facility has several high security response means, which in themselves constitute protective shields;
  • One of said safety response means is the shape, structure and perimeter fixing means of an upper deck, which, because it is curved and of great thickness, is capable of dissipating the shock and shock waves of pumps, as well as thanks to its tight fitting means with the upper slab, prevents its lifting and detachment in case of tsunamis or hurricanes;
  • the upper slab has a horizontal extension that protects the installation body in case of attacks with nuclear bombs or missiles.
  • the permanent closing device is activated, which It has the advantage of being autonomous, does not require energy sources to close, it only requires the potential energy contained in the inclined gate, which once activated the closure of the plant, moves through the guides arranged in the cavity that contains it and causes the permanent closure of the lower container module, which is precisely where the critical components are; said autonomous closure system is also airtight, immediately turning said container into a high security sarcophagus, which has emergency ducts for cooling fluid inlet that goes directly to the reactor core, ducts that should be sealed afterwards.
  • Figure 1 shows a side section of the underground modular installation for nuclear power plant.
  • Figure 2 shows a front section of an underground modular installation for nuclear power plant.
  • Figure 3 shows an exploded side section of an underground modular installation for nuclear power plant.
  • Figure 4 shows an exploding front section of an underground modular installation for nuclear power plant.
  • Figure 5 shows an enlarged side section of the upper main access module.
  • Figure 6 shows an enlarged front cut of the upper main access module.
  • Figure 7 shows an enlarged side sectional view of the access area of the main access module.
  • Figure 8 shows an enlarged front view in detail of the access area of the main access module.
  • Figure 9 shows an enlarged side section of the exchange and control module.
  • Figure 10 shows an enlarged front section of the exchange and control module.
  • Figure 11 shows an enlarged side section of the depth extension module.
  • Figure 12 shows an enlarged front section of the depth extension module.
  • Figure 13 shows an enlarged side section of the temporary closure module.
  • Figure 14 shows an enlarged frontal cut of the temporary closure module.
  • Figure 15 shows an enlarged side section of the main container module with definitive closure device.
  • Figure 16 shows an enlarged front section of the main container module with definitive closure device.
  • Figure 17 shows an enlarged front section of the main container module without definitive closure device.
  • Figure 18 shows a sample exploding side section of an underground modular installation with main container module without definitive closure device.
  • Figure 19 shows a side section of an underground modular installation mode for nuclear power plant with lateral galleries of useful spaces.
  • Figure 20 shows a front section of an underground modular installation for nuclear power plant with lateral galleries of useful spaces.
  • the invention relates to a modular system of underground construction with high security means for installations, preferably, of an underground nuclear plant, which increases the levels of safety as it advances in depth and has improved safety conditions that prevent or reduce the breakdown of such facilities due to intentional causes, such as terrorist attacks, air strikes, missiles, plane crashes, war attacks, or similar, climatic or natural events, such as earthquakes, hurricanes, tsunamis, fires, etc.
  • a first barrier composed of a deterrent shed, which serves to distract the attention of the installation and disorienting the position of the access duct, said shed having a shielding layer superior that acts as a shield that primarily faces an air or terrorism attack.
  • Said system is formed by a main access module (10), which regulates the access and whose upper area is exposed, on a land line, but which in turn is protected by the said deterrent shed; under said main access module, a transfer and control module (20) is provided; a connector module and extension of the installation depth (30); a high security temporary closure module (40) and a main container module (50), which has a high security permanent closure device; additionally it has a dissuasive shed under which the installation is arranged said dissuasive shed (70) has an armor plate (71) in its upper area.
  • Said main access module (10) comprises a solid body (100), an upper high security closure device (110) and an upper cover element (120), wherein said solid body (100) comprises a solid horizontal upper portion ( 101) laterally extended, an upper inlet mouth (102), a horizontal upper cavity (103) composed of perimeter walls (1031), a lower wall (1032) and an upper wall (1033), whose cavity (103) has a inner upper perimeter channel (104) and an inner lower perimeter channel (105) both arranged in said perimeter walls (1031); a vertical neck portion (106) perpendicular to said upper cavity (103), which has an upper edge (1061), a lower edge (1062), a vertical cylindrical cavity (1063) and an outer wall (1064); said solid body (100) having a lower face (107) with an annular channel (108) and lateral ducts (109).
  • Said upper closing device (1 10) of high security comprises a solid sliding body (1 11), which has an upper face (1 1 12), a lower face (1 1 13) and lateral ones (1114), wherein said face upper (11 12) is convex curved, said lower face (1113) has a concavity (1 115) in its central area and said lateral faces (1 1 14) have a perimeter projection (11 16).
  • upper locking device (1 10) of high security is housed in said horizontal upper cavity (103), whose perimeter projection (1116) of its lateral faces (1114) fits with said lower perimeter channel (105) of the horizontal upper cavity (103) of the solid body (100), allowing its lateral sliding, having said upper high security closure device (110) a sliding mechanism (1 12) at the edge of its lower face (1113).
  • Said upper cover element (120) comprises a laminar piece with a lower perimeter edge (123) that has a perimeter channel (124) that fits with said inner upper perimeter channel (104) of the solid body (100); said upper cover element (120) having a sliding mechanism (125) at its lower perimeter edge (123).
  • Said upper cover (120) in the direction of its longitudinal axis has a straight back main portion (121) and an inclined front portion (122), while in the direction of its transverse axis, said upper cover (120) has a convex profile and slides laterally below said upper wall (1033) of the horizontal upper cavity (103) of the solid body (100).
  • Said upper closing device (1 10) in the closed state covers the upper edge (1061) of the cylindrical cavity (1063) of the neck (106) of the solid body (100).
  • a transfer and control module (20) comprising a main body (200) of solid walls formed by an upper face (201), a lower face (202) and perimeter walls ( 203) exteriors, wherein said upper face (201) has an annular shoulder (204), while said lower face (202) has an annular channel (205).
  • This transfer and control module (20) comprises an internal cavity (206) formed by an upper wall (2061), a lower wall (2062) and internal perimeter walls (2063); an upper inlet duct (207) which in turn has an upper end (2071) and a lower end (2072); a lower outlet duct (208) which in turn has an upper end (2081) and a lower end (2082), where said lower end (2072) of the upper inlet duct (207) flows into said internal cavity (206) and its access is controlled by a horizontal gate
  • Said upper end (2081) of the outlet duct (208) begins in said internal cavity (206) and its access is controlled by a horizontal gate
  • said internal cavity (206) located in said lower wall (2062), while said internal cavity (206) comprises a vertical control gate (2066) that separates said internal cavity into two transfer spaces (209).
  • a connector module (30) that largely determines the depth of the installation, since being a simple tubular body it is possible to have different lengths; as said, it comprises a tubular body (300) with outer walls (301), inner walls (302), an upper face (303) and a lower face (304), wherein said upper face (303) has an annular shoulder ( 305), while said lower face (304) has an annular channel (306).
  • a high security temporary closure module which comprises a horizontal solid body (400) with an upper face (401) having an annular shoulder (406), a lower face (402) having an annular channel (407), outer perimeter walls (403), a vertical passage duct (404) which in turn has an upper inlet end (4041) and a lower outlet end (4042), and a temporary closing device (405) which in turn comprises a transverse cavity (4051) and a sliding closing plate (4056), wherein said transverse cavity (4051) of the temporary closing device (405) comprises an upper inner wall (4052), a lower inner wall (4053) and side walls (4054).
  • the said sliding closure plate (4056) comprises an upper wall
  • transverse cavity (4051) comprises in its lower inner wall (4053) a rail system for sliding (4055), wherein said sliding closure plate (4056) comprises on its lower face (4058) a rolling system (4060).
  • Said rolling system (4060) of the sliding plate (4056) operates in conjunction with said sliding rail system (4055).
  • This high security temporary closure module (40) comprises a horizontal solid body (400) with an upper face (401) having an annular shoulder (406), a lower face (402) having an annular channel (407), outer perimeter walls (403), a vertical passage duct (404) which in turn has an upper inlet end (4041) and a lower outlet end (4042) with an upper closing gate (408) located near said upper entry end (4041), and a temporary closing device (405) which in turn comprises a transverse cavity (4051) and a sliding temporary closing plate (4056).
  • the installation that configures the preferred embodiment of this invention comprises a main container module (50) that is composed of a high security permanent closing device (600) and a container body (500).
  • Said container body (500) comprises an upper face (501), a lower face (502) and a perimeter mantle (503), a main cavity (504) comprising an upper inner wall (5041), lower inner wall (5042) and interior perimeter walls (5043); a lower outlet opening (505), lateral outlet openings (506), a lateral external duct (508), stabilizing shoes (509) and an upper duct (510) passing into said main cavity (504) and reservoir chambers upper (511), where said upper face (501) of the container body (500) has an annular shoulder (501 1).
  • Each of said lower (505) and lateral (506) outlet openings are regulated and isolated by valve mechanisms; on the other hand the upper duct (510) passing towards said main cavity (504), comprises an upper edge (5101), a lower edge (5102) and an inner cylindrical wall (5103).
  • Said upper deposit chambers (511) are disposed between the upper face (501) and the upper wall (5041) of the main cavity (504), while said stabilizing shoes (509) are arranged outside the perimeter mantle ( 503) of the container body (500) and the indicated lateral external duct (508) comprises a half-round piece that extends from the lower opening (505) of the lower face (502) of the container body (500), passes parallel to the perimeter mantle (503) and reaches the side ducts (109) present in the main access module (10).
  • the permanent closing device (600) comprises a transverse cavity (610) and a sliding closing plate (620), wherein said transverse cavity (610) of the permanent closing device (600) comprises an upper inner wall (6101), a lower inner wall (6102) and side walls (6103), wherein said permanent closing plate (620) comprises an upper wall (6201), a lower face (6202) and side faces (6203).
  • the transverse cavity (610) comprises in its lower inner wall (6102) a sliding rail system (61 1), in turn the permanent closing plate (620) comprises in its lower face (6202) a rolling system ( 612), thus said rolling system (612) of the permanent closing plate (620) operates in conjunction with said sliding rail system (61 1). Furthermore, said transverse cavity (610) passes through said passage duct (510) and said lower inner wall (6102) of the transverse cavity (610) is oriented inclined with respect to the longitudinal axis of the passage duct (510).
  • said annular channel (108) of the main access module (10) can be joined together with the annular shoulder (204) of the transfer and control module; likewise said annular channel (205) of the transfer and control module (20) can be joined in assembly with the annular shoulder (305) of the connector module (30); in turn, the annular channel (306) of the connector module (30) can be joined together with the annular shoulder (406) of the temporary closing module (40) and said annular channel (407) of the temporary closing module (40) it can be joined together with the annular shoulder (5011) of the main container module (50); It happens that said joints in assembly act as expansion joints and cut cracks.
  • the modular system may have attached facilities, type galleries (700) for various uses below the main access module (10).

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Abstract

Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad para instalaciones, preferentemente, de una planta nuclear, el que va acrecentando los niveles de seguridad a medida que se avanza en profundidad y posee condiciones mejoradas de seguridad que impiden o reducen la avería de dichas instalaciones por causas intencionales, tal como atentados terroristas, ataques bélicos, o similares, sucesos climáticos o naturales, como terremotos, huracanes, tsunamis, incendios, etc. y que se constituye como un sarcófago hermético en sí misma desde el momento en que la planta nuclear deja de funcionar o por averías de repercusiones de desastre; el sistema está conformado por un módulo de acceso principal (1); un módulo de transferencia y control (2); un módulo conector y de extensión de la profundidad de la instalación (3); un módulo de cierre temporal de alta seguridad (4) y un módulo principal contenedor (5), el que presenta un dispositivo de cierre permanente de alta seguridad.

Description

SISTEMA MODULAR DE CONSTRUCCIÓN SUBTERRÁNEA CON MEDIOS DE ALTA SEGURIDAD PARA INSTALACIONES VARIAS, PREFERENTEMENTE, UNA PLANTA NUCLEAR SUBTERRÁNEA, CONFORMADO POR VARIOS MÓDULOS QUE CUMPLEN DIFERENTES FUNCIONES Y QUE VAN ACRECENTANDO LOS NIVELES DE SEGURIDAD DE ACUERDO A LA COMBINACIÓN QUE SE HAGA DE ELLOS.
MEMORIA DESCRIPTIVA
La presente invención se refiere a un sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad para instalaciones varias, preferentemente, de una planta nuclear subterránea, conformado por varios módulos que cumplen diferentes funciones y que van acrecentando los niveles de seguridad de acuerdo a la combinación que se haga de dichos módulos; posee condiciones mejoradas de seguridad que impiden la inutilización o avería de la planta por causas intencionales, tal como atentados terroristas, ataques por guerra o similares, sucesos climáticos o naturales, como terremotos, huracanes, tsunamis, etc. y que al final de la vida útil de la planta nuclear se constituye como un sarcófago hermético en sí misma desde el momento en que la planta deja de funcionar o se avería de manera peligrosa, reduciendo los costos de desmantelamiento, de cierre y de guarda definitiva, es de bajo costo de mantención , operación y seguridad, desde su inicio de operaciones hasta en el largo plazo, percibiéndose la condición de seguridad en la población y un mejor nivel de vida.
DESCRIPCIÓN DEL ARTE PREVIO
En tiempos presentes nos enfrentamos a variados problemas derivados de la disminución de los recursos fósiles, daños al medioambiente y cambio climático causado principalmente por el aumento de elementos contaminantes derivados del mismo uso de dichos combustibles.
En base a ello se hace necesario el desarrollo del uso de energía nuclear tanto para el uso industrial como para el nivel de consumidores menores, sin embargo históricamente, esta tecnología ha sido ampliamente cuestionada, pese a su gran eficiencia, principalmente por los efectos altamente dañinos que puede causar al medio ambiente y a la salud pública, en el caso de un accidente ocurrido en alguna de las plantas de producción de energía a través de medios radioactivos; ya sean causados por simple avería técnica en el proceso, un mal funcionamiento del reactor, o trátese de sabotaje, o la vulnerabilidad de un reactor nuclear como un objetivo de oportunismo en tiempos de guerra.
Otro motivo de preocupación, especialmente en el caso de los reactores reproductores, ha sido el posible desvío clandestino de plutonio que contienen los elementos combustibles para su uso en armas nucleares.
Una preocupación aún más ha sido el peligro en que se pone a la población por causa de las estructuras de reactores abandonados y fuera de servicio, los que poseen restos altamente radiactivos que pueden permanecer durante siglos. Estas preocupaciones han sido confirmadas como resultado del accidente nuclear de "Three Mile Island", donde ocurrió la fusión del reactor, en los Estados Unidos y la destrucción explosiva del reactor de Chernobyl en la Unión Soviética y recientemente en Fukushima, Japón. Pese a ello, varios países, especialmente Estados Unidos, Francia, Inglaterra,
Canadá, Japón, Alemania, China y Rusia, han seguido adelante con sus programas para desarrollo de la energía nuclear comercial manteniéndose en la actualidad por sobre los 440 reactores, fundamentalmente de superficie, repartidos en 30 países usuarios con riesgos sensibles a la humanidad y en estados de alta vulnerabilidad a la radiación al medio ambiente propagable al resto del mundo. Estos países han explorado nuevas tecnologías de reactores y han llegado al punto en que están compitiendo en la comercialización exterior de reactores de energía nuclear; sin embargo, tal como quedó demostrado recientemente con el desastre nuclear acaecido en la planta nuclear de Fukushima, Japón, tras el gran terremoto y tsunami de Marzo de 2011, aunque se creía tener cubiertos todos los riesgos imaginables, tal como lo fue la falta de una fuente adicional de energía eléctrica para hacer funcionar los enfriadores, esto se traduce que siendo las plantas altamente seguras creyéndose invulnerables estas fallan, mas aún su vulnerabilidad a los ataques convencionales de guerra las pueden transformar en el mayor riesgo para la humanidad, ya que su destrucción generaría una contaminación descontrolada de la radiación en tiempos de conflictos bélicos en que los tiempos y recursos son insuficientes.
Una planta de energía nuclear funciona bajo la base de obtener energía que procede de la fisión o fusión de átomos de uranio en las que se liberan gigantescas cantidades de energía que se utiliza para producir electricidad; la eficiencia es enorme, dado que por un kilo de uranio se puede llegar a producir tanta energía como 1000 toneladas de carbón.
Básicamente una central nuclear cuenta de cuatro partes principales: un reactor en el que se produce la fisión; el generador de vapor en el que el calor producido por la fisión se utiliza para evaporar agua; la turbina que produce electricidad con la energía contenida en el vapor y un condensador en el cual se enfría el vapor, convirtiéndolo en agua liquida.
En las centrales nucleares convencionales hay un circuito primario de agua que se calienta por la fisión del uranio. Este circuito forma un sistema cerrado en que el agua circula bajo presión, para que permanezca líquida a pesar de la alta temperatura que alcanza, alrededor de 293 °C.
Con el agua del circuito primario y por trasferencia térmica se calienta otro circuito de agua, llamado circuito secundario, el que se transforma en vapor a presión que es conducido a una turbina, que en conjunto con un generador produce energía eléctrica. Finalmente el agua es enfriada en torres de enfriamiento y condensada para su reutilización.
En una central nuclear habitual, el núcleo del reactor, está dispuesto dentro de una vasija de gruesas paredes acero, diseñada para permanecer hermética, evitar que se filtre radiación al ambiente y en caso de un accidente, evitar su fusión. Esta vasija, junto con el generador de vapor están colocados dentro de una instalación o edificio de seguridad, construido con paredes de hormigón gruesas que pueden ir de uno a dos metros de espesor y estrictas medidas de seguridad, las que deben soportar efectos de terremotos, huracanes, tsunamis, ataques de terceros y hasta colisiones de aviones que eventualmente chocaran contra él.
En una central nuclear que funciona correctamente, la liberación de radioactividad es mínima y perfectamente tolerable ya que entra en los márgenes de radiación natural que habitualmente hay en la biosfera.
Los accidentes que han ocurrido demuestran que una planta nuclear no puede explotar como si fuera una bomba atómica, pero cuando por accidente (falla del sistema de refrigeración) se producen altas temperaturas en el reactor, el metal que envuelve al uranio se funde y se escapan radiaciones; adicionalmente es posible que escurra agua desde el circuito primario, la que es altamente radiactiva, dado que es la que rodea al núcleo.
Otro de los aspectos importantes en la seguridad del uso de la energía nuclear, tiene que ver con los residuos radiactivos, ya que las centrales nucleares generan residuos, los que han de ser almacenados de manera segura, ya que son altamente radiactivos.
Este problema se hace presente no solo en el periodo de funcionamiento de una planta nuclear, sino que tanto más importante es el problema del destino, transporte y cuidado de dichos residuos cuando una planta ha cumplido su ciclo de vida aprovechable y debe desmantelarse.
En rigor, las soluciones para el almacenamiento de los residuos han de ser perdurables en el tiempo, más allá de miles de años, conservando su estanqueidad.
Una vez que una planta nuclear ha sido desmantelada o cerrada por un accidente, no solo hay que preocuparse de los residuos como tal, sino que de toda la instalación, dado que con los años las estructuras se fisuran y pierden hermeticidad, con la consecuente filtración de radiactividad. Por lo tanto este es un problema importante a considerar para el correcto uso de una central nuclear, una de las soluciones que se han implementado, por ejemplo en Chernobyl, se construyó un sarcófago nuclear de hormigón que cubrió completamente las instalaciones de los reactores, para evitar la liberación de radiactividad; sin embargo, habiéndose construido para 30 años, a los pocos años dicho sarcófago se ha vuelto ineficaz, constatándose considerables niveles de radiactividad filtrada hacia el medioambiente, por lo que se debe construir un segundo sarcófago de hormigón, cubriendo al primero, cuyo costo sobrepasará los 1.000 millones de euros y su construcción se extenderá por cerca de cinco años en su construcción. Situación que probablemente se deberá repetir en Japón, por el hecho de ser una planta nuclear de superficie, situación que podría haber tenido un mejor tratamiento al ser subterránea y un cierre oportuno y de bajo costo en vías y monetario. El peligro potencial para el medio ambiente causado en plantas convencionales de energía nuclear y las centrales eléctricas que queman combustible, ha sido ampliamente reconocida; también el uso de energía geotérmica se ha sugerido como una solución parcial a este problema, aunque los lugares donde se pueden utilizar son muy limitados y son modestos los niveles de generación de energía que se puede esperar de las instalaciones de este tipo.
Por estas razones, es que se justifica el desarrollo y utilización de la energía nuclear, aprovechando la alta eficiencia y bajo impacto ambiental, siempre y cuando las instalaciones no fallen. De hecho es considerable que este tipo de tecnología es altamente segura, mientras no falle, puesto que cualquier accidente es inmediatamente de altas consecuencias para la salud pública y medioambiental.
Es necesario entonces un sistema de producción energética nuclear que cuente con altísimos estándares de seguridad en su funcionamiento y en caso de una eventual falla, y posible fusión del núcleo o explosiones de hidrógeno convencionales, que el sistema sea capaz de auto-sellarse rápida y oportunamente, impidiendo la transferencia de radioactividad hacia el medio ambiente. La ciudadanía exige medios técnicos que garanticen la absoluta seguridad y excluyan la posibilidad de otro Chernobyl o Fukushima; por lo que el concepto de inseguridad de las plantas nucleares que tiene la población podrá cambiar en la medida en que se obtenga un avance tecnológico que permita reducir o eliminar esta percepción, lo que podrá alcanzarse con la construcción de plantas subterráneas de bajo costo en los sistemas de seguridad durante su vida útil, desmantelamiento o posterior a su cierre.
Esta situación de alto riesgo exige establecer un sistema protocolizado de la condiciones que permitan el cierre de las plantas bajo condiciones de riesgos, desastres descontrolados o imponderables específicos que impliquen establecer claramente diferentes niveles de cierre, desde el temporal con accesos de personal de emergencia, hasta el cierre permanente y definitivo de la planta. En la búsqueda de hacer más segura la utilización de la energía nuclear, a través de la historia se han planteado varias soluciones, las que de acuerdo a la experiencia, han demostrado ser ineficaces y por ende, permanece en el sentido común, la sensación de gran amenaza en el uso de este tipo de tecnologías, pese al gran beneficio que implican. Una línea de soluciones apunta a la calidad material/estructural e infalibilidad del reactor como tal, del edificio de seguridad y la estanqueidad de las vías de salida y entrada de los circuitos primarios y secundarios. Dichas soluciones pasan por una estructura protegida del reactor, tanto de la calidad del material constructivo, como por las medidas de enfriamiento de dicho reactor. Así es como pueden apreciarse soluciones de ese tipo en las patentes US 3755079; US 4595555; US 2010/0296619 y US201 1/030497.
Las desventajas de este tipo de soluciones son principalmente la exposición de la planta, dejándola vulnerable a todo tipo de peligros climáticos y naturales, como asimismo a ataques terroristas, bombardeos y la factibilidad de ser una fuente de contaminación radiactiva muy alta en una etapa de desuso o desmantelamiento, debiendo acudir a construcciones protectoras, como del tipo sarcófagos de hormigón que también presentan estado de vulnerabilidad evidente en caso de guerra por ser objetivos de daños al contrincante, presentándose nuevamente los niveles de riesgos originales de la planta. Su sola destrucción por medios convencionales, la transforma en una emisora descontrolada de radioactividad con daños mayores a una bomba atómica, que en periodos de guerra no tendrían los recursos, tiempos ni personal para la emergencia.
También se encuentran propuestas de plantas nucleares a nivel de tierra pero cubiertas por capas de tierra conformándose una estructura en forma de cerros, así como se describe en las patentes US4244153 y US4297167.
Si bien este tipo de instalaciones supera la peligrosidad de una planta expuesta como las señaladas con anterioridad, su ubicación es igualmente vulnerable como lo es su accesibilidad, y de algún modo de mayor costo constructivo a cambio de pocas ventajas, no siendo aptas para el desmantelamiento ni mantención perenne de residuos ni plantas, dado a que tienen muchos frentes abiertos para su radiación, accesibilidad y seguridad para siglos hacia adelante.
En el estado de la técnica es posible encontrar soluciones que disponen parte de la central bajo tierra, especialmente los componentes de mayor peligrosidad, como el reactor y dejan en la superficie las instalaciones de transformación en energía eléctrica, tal como las instalaciones de turbinas y generadores. Ejemplo de ello se puede ver en la patente US4000038 y US 4851 183.
Si bien esta solución es ventajosa respecto de las instalaciones que están completamente sobre el nivel de tierra, no abordan el problema de ataques aéreos con misiles que pueden penetrar fácilmente el terreno por los lados y destruir al reactor o los conductos de comunicación. Tampoco aborda el problema de la fácil exposición de contaminantes en etapa de desmantelamiento, dado que entre el reactor y el exterior, solamente se dispone una compuerta de sello.
Otra línea de soluciones apuntan a la ubicación de la central nuclear bajo tierra, unas que se disponen completamente en profundidades, como se describe en la patente US 5223208; como también otras que plantean una ubicación más cercana a la superficie, como se puede revisar en las patentes US4826652, US2983659 y US3712851.
Si bien estas últimas son las mejores propuestas, dado que la profundidad de las instalaciones es mayor, como lo que se ve en la patente US 5223208; en el caso de ésta específicamente, su efectividad depende de la ubicación geológica, dado que precisa de terrenos que tengan naturalmente, y en un determinado orden y profundidad, capas de diferente permeabilidad, hecho que encarece los costos y limita la ubicación. Soluciones del tipo recién señaladas no superan adecuadamente el problema de la seguridad en el cierre de la planta en el caso de un accidente y tampoco aborda el problema de los residuos radiactivos en estado de desmantelamiento.
La invención que es motivo de la presente solicitud viene a superar las desventajas destacadas en el arte previo, abordando a través de su propuesta el problema de la seguridad, de la vulnerabilidad frente a embates de la naturaleza, tal como terremotos, tsunamis, huracanes, inundaciones, etc; problemas frente a ataques terroristas de todo tipo, tal como bombas, misiles, colisión de aviones, ataques en tiempos de guerra, etc; Adicionalmente proporciona un ambiente de seguridad para sus operarios y capacidad de reacción para hacer frente a emergencias; dispone de un medio de respuesta automático, cierre y sello del reactor en caso de un accidente, el que puede ser autónomo o dependiente, aun frente a cortes de energía; se hace cargo de los residuos radiactivos de la central nuclear una vez que la planta ha cesado funciones o haya debido cerrarse por causa natural o por accidente, de modo que la instalación cumple funciones activas durante su vida útil como contenedor de instalaciones de plantas nucleares durante el período productivo y, cumple funciones como contenedor de materiales de desmantelamiento de la planta y como sarcófago perenne a su cierre generando un ahorro significativo en estos últimos dos temas que las plantas de superficie deben asumir, con costos descontrolados como son los casos de Chernobyl y Fukushima.
Así, el sistema modular propuesto por la presente invención, abre las posibilidades de construcción de diferentes tipos de instalaciones con diferentes niveles de seguridad, contando con los máximos niveles de acción en caso de construir plantas nucleares y pudiendo variar los niveles de seguridad para instalaciones que no son de tan alto riesgo, pero que requieren cierta discreción y seguridad, tal como centros de investigación, centrales para secretos de estado, datacenter, actividades militares y de inteligencia, almacenaje subterráneo de material a preservar y que debe mantenerse aislado de ataques o impedir el acceso fácil a las zonas más estratégicas.
En el caso de instalaciones nucleares, el sistema modular de alta seguridad de la presente invención, es multiñmcional, dado que además de operar correctamente en la vida útil, proporciona en sí mismo una unidad de clausura y aislamiento definitivo, actuando como un sarcófago nuclear sin tener que aplicar materiales extras de sellado, provee de un contenedor de bajo costo de mantención a futuro, resolviendo el problema de los desechos, su transporte y almacenaje después de su cierre. Esto es válido aún para plantas nucleares de superficie actualmente vigentes, pudiendo trasladar el núcleo a instalaciones contenedoras subterráneas de bajo costo para dar seguridad y mejorar la percepción ciudadana al uso de la energía nuclear.
La invención propuesta, en su conjunto modular de mayor seguridad, es una solución que permitiría el desarrollo de los programas nucleares ofreciendo a la población, condiciones seguras medioambientales y de salud física y mental, y por ende mejorar el nivel de vida de la población.
La solución contenida en esta invención, que se detallará más adelante, cuenta como principal aporte, con diferentes módulos que representan diferentes etapas de seguridad creciente, cada vez con mayor nivel de protección.
La instalación deseable para una planta de energía nuclear comprende el conjunto completo de módulos, incluyendo de manera adicional, un galpón superficial disuasivo, el que cubre las instalaciones de acceso que pueden ubicarse en cualquier parte bajo la planta del galpón, teniendo dicho galpón una primera barrera de resistencia, a modo de escudo, dado que cuenta con una capa de blindaje superior que en caso de ataques aéreos o terroristas enfrenta primeramente el ataque, permitiendo el inicio de disipación de la energía del ataque.
Bajo dicho galpón disuasivo, se puede situar, en cualquier parte, el primer módulo del sistema, que es un módulo de acceso principal, cuyas características permiten hacer frente a diferentes situaciones de riesgos de superficie. Este Modulo de acceso principal se compone de una compuerta de alta resistencia calculada para resistir los efectos de todo tipo de ataque pesado y de mayores envergadura, tales como ataques terroristas, ataques bélicos, caídas de aviones, explosiones de bombas nucleares, ondas expansivas verticales u horizontales, ataques de aeronaves de guerra, misiles, ataques directos al acceso principal de la planta; dicha compuerta de alta resistencia, a la vez se encuentra protegida de una cubierta superior deslizante que la mantiene aislada del entorno y calculada para dar seguridad contra efectos de superficie menores como huracanes, tsunamis, atentados menores, y limitando las intrusiones al del acceso principal a las instalaciones.
Este primer módulo cuenta con una losa de extensión lateral que amplía superficialmente la zona de protección hacia los costados cubriendo en superficie la proyección de lo que se encuentra subterráneamente, lográndose la protección de las profundidades de la instalación, de modo de que si recibe un ataque, por ejemplo de un misil de dirección diagonal, dicha losa impide que el daño llegue hacia la zona más profunda y por ende la más delicada, recibiendo y reduciendo los efectos del ataque, con la finalidad de ir limitando y disipando los alcances de dichos ataques. Se proporciona un segundo módulo, que se une al primero por medio de un sistema de ensamble, del tipo junta de expansión, el que permite detener quebraduras o trizaduras de los módulos frente a grandes impactos sobre la parte protectora superior, manteniendo intacta la instalación contenedora principal, al ir cortando la onda destructiva.
Dicho segundo módulo es un módulo de transferencia y control, que permite realizar y controlar las operaciones de ingreso y salida de materiales y/o usuarios, cuenta con compuertas de ingreso, salida y traspaso entre los espacios internos de operación. Frente al ingreso o salida eventual de ondas expansivas a través de este modulo, es utilizado como unidad de control. En una consecución modular, corresponde la disposición de un tercer módulo, llamado de conexión, el que posee una forma tubular simple que permite determinar gracias a su longitud, cuál será a su vez la profundidad de toda la instalación, entregando una protección como consecuencia de la mayor profundidad a la cual se encuentra la planta.
Este módulo conector une a dicho módulo de transferencia y control, con un primer medio de cierre de alta seguridad, que en este caso se trata de un sistema de cierre temporal, que en algunos casos de configuraciones de instalación no esté dirigida a uso de energía nuclear, sino que su aplicación sea por ejemplo, para centrales de investigación o similares que no requieran un sello definitivo para evitar filtración de algún material peligroso, entonces en estos casos, este módulo de cierre temporal puede ser el único medio de cierre de alta seguridad.
Finalmente comprende un módulo principal, contenedor del área más estratégica de la instalación, capaz de establecerse en formas y tamaños diferentes según necesidad del usuario, con un sistema de protección adicional y extremo, que es el cierre permanente de la instalación, el cual se podrá ejercer frente a riesgos de desastre descontrolado, ataques mayores, desmantelamiento y cierre de la planta nuclear; o para casos en que sea preciso la utilización del mismo contenedor como sarcófago nuclear perenne, en cuyo caso se activará la puerta de cierre irreversible, hermético, de gran resistencia, que cuenta con un medio de cierre autónomo sin fuentes de energías ni sistemas de cierre forzado, ya que una vez activado el mecanismo de cierre operará autónomamente utilizando la energía potencial del sistema, no requiriendo de ningún otro sistema de apoyo, asegurando de esta forma que aún en las peores condiciones de operación de la planta, con cortes de energía, se podrá sellar de forma permanente frente a situaciones de riesgo extremo. La instalación configurada con los módulos de la presente invención presenta niveles de protección sucesivos, teniendo varias posibilidades de realizar el cierre según el nivel de riesgo a la cual se enfrente, pudiendo ser desde el caso de fallas leves con cierre parcial permitiendo el acceso de personal y materiales, hasta un cierre permanente, autónomo, hermético y perenne en el caso de que la emergencia así lo requiera.
Lo fundamental en esta innovación está principalmente en su autonomía en el cierre de tipo definitivo, que significa que no precisa de ninguna fuente energética adicional para ejecutar su función, excepto la energía potencial de la misma masa que una vez activado el proceso de cierre se transforma en irreversible, solo en caso de que eventualmente por diseño se decidiera dar apoyo al sistema de cierre, se disponen medios adicionales que resolverían el problema.
En resumen, la presente invención produce muchos efectos positivos derivados de su configuración y funcionamiento, pudiendo mencionar, entre otros, que:
- Permite configurar una instalación subterránea para la aplicación que se desee, desde instalaciones de seguridad media, tal como centros de investigación, de acopio de material secreto, etc, el que no necesariamente precisa un sistema de cierre definitivo, como sí se puede aplicar en el caso de una configuración para una planta nuclear.
- Reduce costos de mantención al ser un sarcófago subterráneo, siendo más seguro en los distintos periodos de su ciclo de vida que uno superficial.
- Reduce a un mínimo los puntos débiles de exposición a riesgos, siendo capaz de enfrentarlo pudiendo llegar al cierre perenne en caso de desastre.
- Mayor seguridad durante su vida útil al encontrarse menos expuestos.
- Menor costo de operación en seguridad durante su vida útil o después de su cierre, tanto de guardias como de medidas de protección física.
- Menor costo por desmantelado, descontaminado y almacenado de desechos radiactivos al proveer de espacios disponibles para ello, al interior del contenedor.
- Mejoras en el nivel de vida de los ciudadanos en su entorno próximo y lejano
- Seguridad nacional al mantener plantas seguras, alejadas de riesgos latentes actuales y de fácil vulnerabilidad y más aún en periodos de guerra o terrorismo activo. - Bajo costo de desmantelamiento del núcleo de la planta al limitarse a definir su disposición final y almacenajes, evitando operaciones con materiales radioactivos y evitando su traslado.
- Transforma el complejo proceso de desmantelar una planta nuclear a un proceso de cierre inmediato y perenne de forma segura y a bajo costo de cierre en comparación a cualquiera de las opciones de superficie.
- Reduce o elimina la necesidad de construir contenedores de mantención adicionales al cierre final de la planta al transformarse dicha instalación contenedora en sarcófago nuclear permanente y de alta seguridad, contra intrusión convencional o no.
- Frente a desastres naturales o por fallas, su cierre es rápido, pudiendo ser un cierre temporal de la planta con accesos de personal o cierre permanente según el origen y estado de la falla.
- Permite el reemplazo de instalaciones de plantas actuales, trasladando los núcleos y generadores de vapor a nivel subterráneo, sin cambiar las demás instalaciones de la planta ni de servicio, solo la parte de alto riesgo de la misma, generando una seguridad adicional para la población a bajo costo presente y futuro.
- Permite crear ductos de conexión para personal o flujos de materiales en cualquier estado físico con otras instalaciones subterráneas o de superficie, lo que permite su crecimiento e integración a unidades complejas, almacenaje subterráneo de producción de gases como por ejemplo el hidrógeno.
- El manejo del material de deshecho puede ser contenido en las mismas instalaciones al agregar sectores de almacenaje seguros.
- Facilita el uso del concepto de Reactores Modulares con opción de reutilización de la instalación contenedora como tal.
- Es una planta ideal para el reemplazo de plantas actuales a plantas subterráneas en el lugar, trasladando en el mismo punto las componentes de alto riesgo de la planta.
- Los costos en seguridad de la planta se reducen al tener menos puntos débiles y áreas de exposición al riesgo, de fácil control y menores niveles de riesgo.
- El costo del desmantelamiento de la planta se ve reducido al poder utilizarse la misma instalación como contenedor de los desechos nucleares, eliminando el traslado por sectores externos a la planta y aprovechando los espacios disponibles para alojar los materiales radiactivos en un volumen a dejar herméticamente aislado en forma permanente.
- Baja en los costos de mantención futura de los residuos y de la planta, ya que la misma quedará protegida por un sarcófago nuclear sólido, de bajo costo de implementación y de vigilancia a futuro.
- Elimina el riesgo de mantener plantas cerradas con núcleos radiactivos almacenados en superficie que se convierten en focos de interés militar, de terceros o que por causas climáticas se produzcan desastres futuros en el sector. Es posible mencionar que la presente invención es multifuncional, dado que el mismo módulo que en período de vida útil ha servido de protector del núcleo reactor, procura que el núcleo reactor, siga estando profundamente enterrado después de la clausura de la planta, funcionando como un sarcófago nuclear de alta seguridad, con lo que soluciona el problema de seguridad pública y el problema de la desviación de materiales hacia usos clandestinos.
Adicionalmente, esta invención proporciona una instalación de energía nuclear que está a salvo del peor accidente concebible en μη reactor, es decir, la dispersión permanente de radiación de larga vida del núcleo del reactor aún en estado de desmantelamiento, dado que los diferentes niveles de seguridad que proporciona son capaces de impedir que dicha radiación alcance esferas peligrosas para el ser humano, dado que por su sistema de cierre hermético y definitivo, aisla el foco de radiación.
La instalación de alta seguridad propuesta por la presente invención permite que en su interior se disponga una planta nuclear completa o solo parte de ella, como por ejemplo contener solamente el reactor y el generador de vapor, mientras que en el exterior, sobre superficie, se pueden disponer las instalaciones relacionadas con la generación de electricidad y el resto de instalaciones relacionadas con todo el proceso, tal como la sala de turbinas, el generador o la torre de enfriamiento.
La presente invención propone un sistema modular de construcción para instalaciones subterráneas, multifuncional, de alta seguridad para instalaciones de plantas nucleares subterráneas, la que está compuesta por dos partes principales, un contenedor inferior de máxima seguridad que contiene a los componentes radioactivos de la planta nuclear y una parte superior, dispuesta arriba del contenedor, que constituye una serie de módulos con medios de protección de dicho contenedor inferior.
La parte o zona inferior comprende el contenedor de máxima seguridad como tal, el que cuenta con un medio de cierre superior autónomo, permanente que se activa frente a una situación de riesgo y en conformidad a un protocolo de cierre, y la parte o zona superior de la instalación comprende los medios de seguridad en diferentes niveles, acceso y cierre temporal durante el período de funcionamiento activo de la planta.
Dicha zona inferior de la instalación es en sí un contenedor subterráneo, que comprende una pared interna, una pared externa, una base y una boca o abertura superior, que conforman una cavidad interna y un manto, el que está estructurado por una pared continua cuyo espesor debe responder a los requerimientos o regulaciones establecidas para evitar la perfusión de líquidos o radiactividad hacia el terreno contiguo, evitar su ruptura o desintegración frente a una explosión interna, evitar su ruptura o agrietamiento frente a embates de la naturaleza, como por ejemplo, los terremotos y evitar su ruptura frente a ataques intencionales como es el caso de atentados terroristas; contando además con una serie de elementos estabilizadores, tipo zapatas laterales que ayudan a estabilizar a dicho contendor en el caso de que una inundación, tsunami o similares, provoquen una desestabilización del terreno y generen que el contendor sufra una especie de flotación.
La forma del contenedor puede ser variada, pero conformando un volumen idealmente cilindrico, paralelepipédico, tronco cónico o tronco piramidal; cuyo tamaño responderá principalmente a requerimientos específicos de cada planta, dependiendo de qué instalaciones lleve en su interior, ya sea la planta completa o solamente el reactor. En cuanto a su profundidad, el volumen puede ser tan profundo como las posibilidades técnicas y geofísicas lo permitan.
Dicho contenedor cuenta, en sus paredes, con medios de entrada y salida para ductos de diferentes aplicaciones, tal como la salida del vapor que va a los generadores de electricidad; entrada de agua reutilizada; salida de líquidos de desecho; un túnel de aire fresco; túneles de conectividad a otras áreas; un sistema de enfriamiento alternativo por agua, formado por cámaras de depósito arriba del mismo contenedor principal o por ductos que van directo a los puntos de fusión, alimentado desde el exterior por columnas de agua a presión o alimentando directamente con cámaras de depósito adyacentes, donde dicha agua va bajando por un sector aislado que permite la llegada de agua fresca y directa al punto de solicitud de enfriamiento, donde la alimentación de dicho sistema podrá ser desde estanques de almacenaje, matrices de agua, medios aljibes u otros; estando dichos medios de cierre provistos por medios de cierre y aislamiento seguro para evitar la filtración de material radiactivo o ingreso de material indeseado. Todos los ductos están contenidos en al menos una columna lateral o conducto de conectividad entre el interior de la instalación y el exterior.
Dichos conductos de conectividad cuentan con medios de cierre y aislación regulada, tipo válvulas unidireccionales, dispuestas en varios tramos y en la conexión con cada ducto menor, cuyo objetivo es asegurar la salida de flujos bajo condiciones reguladas, impidiendo la salida descontrolada de flujos contaminantes.
La zona superior de dicho contenedor, que corresponde al límite con los módulos anteriores de la instalación, presenta un dispositivo de cierre con bloqueo definitivo, para alta seguridad frente a catástrofes o para el cierre permanente de planta.
Dicho dispositivo de cierre al ser activado deja al contenedor inferior en un estado de cierre permanente, hermético y perenne. Es deseable que dicho dispositivo sea utilizado como sello permanente y perenne frente a una situación de catástrofe, donde dicho mecanismo de cierre transforma a dicha instalación en un sarcófago de seguridad que impediría el paso o filtración de radiactividad hacia el ambiente, en el caso de producirse la destrucción y/o fusión del núcleo del reactor. El mencionado dispositivo de cierre permanente se constituye por una cavidad con un sistema de guía y de una compuerta o placa desplazable, que se desliza en su interior; donde dicha cavidad que es parte de la estructura del módulo, atraviesa la parte superior y mas específicamente, atraviesa a un ducto de acceso al contenedor, está orientada preferentemente de manera inclinada, pudiendo variar los grados de inclinación de acuerdo a las dimensiones de la instalación y por ende, de acuerdo al diámetro de ésta. La mencionada compuerta plana desplazable, es un bloque sólido, tipo losa, calculado para soportar esfuerzos requeridos y evitar la fuga de radioactividad desde el interior de este modulo hacia el exterior a través del ducto de acceso. La compuerta plana desplazable está conformado por una cara superior, una inferior y una cara perimetral; cuya altura responde a la altura de la cámara y cuyo diámetro o área de dichas caras superior e inferior, responde a un área o diámetro levemente superior al ducto o área abierta del contenedor, tal que cuando el dispositivo de cierre se active, sea capaz de cubrir y sellar la abertura superior del contenedor.
La compuerta desplazable presenta un mecanismo de rodadura que permite su desplazamiento una vez que se ha activado el mecanismo de cierre permanente, apareciendo en la zona posterior de su cara inferior, un mecanismo de trinquete de alta resistencia que se traba con la cavidad.
Una vez que dicho mecanismo de cierre permanente se ha activado y la compuerta se ha deslizado hasta su posición de cierre, se activa también un medio de sello que comprende una resina de curado rápido o un material de relleno, capaz de llenar los espacios residuales entre la compuerta y la cavidad, proveyendo de un completo aislamiento entre la zona inferior de la instalación, que contiene los componentes más delicados de la planta, respecto de la zona superior de seguridad y cercanía al exterior. El ducto de acceso podrá ser sellado con rellenos, hormigón o productos que permiten el sellado déla radiación.
Dicho dispositivo de cierre permanente es capaz de cerrarse de manera autónoma, es decir, sin requerir medios externos para realizar su cierre rápido en una situación de emergencia, incluso en un escenario extremo donde ya no se cuente con electricidad ni energía de apoyo. Este mecanismo se desarrolla gracias a la energía potencial de la misma masa de la compuerta, la que por estar en posición inclinada, una vez que es liberada es capaz de deslizarse por sí misma hasta su posición de cierre y sello definitivo.
El módulo superior de acceso principal presenta un manto lateral, conformando una losa de protección superior y de sustentación de la estructura, donde los costados de dicha losa superior, específicamente aquel lado coincidente con la zona donde están las cámaras de los dispositivos de cierre, se extiende por una longitud por lo menos equivalente a la longitud de dichos dispositivos de cierre temporal o definitivo.
Estas extensiones laterales del módulo de acceso principal cumplen la función de proteger el área cercana a la instalación, frente a ataques intencionales, como por ejemplo de misiles que vayan en dirección diagonal para alcanzar el manto de la instalación, con ello las losas reciben el primer impacto y disminuyen el poder de penetración.
Algunas modalidades de la presente invención pueden derivarse manteniendo el mismo concepto inventivo, por lo que es deseable señalar la posibilidad de que no todos los módulos del sistema sean aplicados en una configuración; como asimismo el módulo inferior contenedor principal, puede carecer del dispositivo de cierre definitivo, y en ese caso la instalación sería adecuada para usos menos peligrosos. En caso de que la instalación sea atacada por sucesos naturales o intencionales
(terremotos, tsunamis, incendios, huracanes, misiles, bombas de alto impacto, etc.) la instalación cuenta con varios medios de respuesta de alta seguridad, que en sí constituyen escudos protectores; uno de dichos medios de respuesta de seguridad es la forma, estructura y medios de fijación perimetral de una cubierta superior, la que por ser curva y de gran espesor es capaz de disipar las ondas expansivas y de choque de bombas, como también gracias a su medio de ajuste estanco con la losa superior, impide su levantamiento y desprendimiento en caso de tsunamis o huracanes; adicionalmente la losa superior posee una extensión horizontal que protege el cuerpo de la instalación en caso de ataques con bombas nucleares o misiles.
En caso de que la planta sufra un desperfecto grave con riesgo de filtración de gran cantidad de radiación, se activa el dispositivo de cierre permanente, el cual posee la ventaja de ser de funcionamiento autónomo, no precisa de fuentes energéticas para realizar su cierre, solamente precisa de la propia energía potencial contenida en la compuerta inclinada, la que una vez activado el cierre de la planta, se desplaza por las guías dispuestas en la cavidad que la contiene y provoca el cierre permanente del módulo inferior contenedor, que es precisamente donde están los componentes críticos; dicho sistema de cierre autónomo es también hermético, convirtiendo inmediatamente a dicho contenedor en un sarcófago de alta seguridad, el que cuenta con ductos de emergencia para entrada de fluido de enfriamiento que va directamente al núcleo del reactor, ductos que a posteriori se deberán sellar.
Queda por tanto entendido que cualquier modificación formal está considerada mientras ésta no amplíe el alcance de la solución principal.
Una descripción detallada de la invención, se llevará a cabo en conjunto con las figuras que forman parte de esta presentación, donde:
La figura 1 muestra un corte lateral de la instalación modular subterránea para planta de energía nuclear.
La figura 2 muestra un corte frontal de una instalación modular subterránea para planta de energía nuclear.
La figura 3 muestra un corte lateral en explosión de una instalación modular subterránea para planta de energía nuclear.
La figura 4 muestra un corte frontal en explosión de una instalación modular subterránea para planta de energía nuclear.
La figura 5 muestra un corte lateral aumentado del módulo superior de acceso principal. La figura 6 muestra un corte frontal aumentado del módulo superior de acceso principal. La figura 7 muestra una vista en corte lateral en detalle aumentado de la zona de acceso del módulo de acceso principal.
La figura 8 muestra una vista en corte frontal en detalle aumentado de la zona de acceso del módulo de acceso principal.
La figura 9 muestra un corte lateral aumentado del módulo de intercambio y control. La figura 10 muestra un corte frontal aumentado del módulo de intercambio y control. La figura 11 muestra un corte lateral aumentado del módulo de extensión de profundidad. La figura 12 muestra un corte frontal aumentado del módulo de extensión de profundidad.
La figura 13 muestra un corte lateral aumentado del módulo de cierre temporal.
La figura 14 muestra un corte frontal aumentado del módulo de cierre temporal.
La figura 15 muestra un corte lateral aumentado del módulo contenedor principal con dispositivo de cierre definitivo.
La figura 16 muestra un corte frontal aumentado del módulo contenedor principal con dispositivo de cierre definitivo.
La figura 17 muestra un corte frontal aumentado del módulo contenedor principal sin dispositivo de cierre definitivo.
La figura 18 muestra un muestra un corte lateral en explosión de una instalación modular subterránea con módulo contenedor principal sin dispositivo de cierre definitivo.
La figura 19 muestra un corte lateral de una modalidad de instalación modular subterránea para planta de energía nuclear con galerías laterales de espacios útiles.
La figura 20 muestra un corte frontal de una modalidad de instalación modular subterránea para planta de energía nuclear con galerías laterales de espacios útiles.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a un sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad para instalaciones, preferentemente, de una planta nuclear subterránea, el que va acrecentando los niveles de seguridad a medida que se avanza en profundidad y posee condiciones mejoradas de seguridad que impiden o reducen la avería de dichas instalaciones por causas intencionales, tal como atentados terroristas, ataques aéreos, misiles, choque de aviones, ataques bélicos, o similares, sucesos climáticos o naturales, como terremotos, huracanes, tsunamis, incendios, etc. y que se constituye como un sarcófago hermético en sí misma desde el momento en que la planta nuclear deja de funcionar a su cierre o que por averías de alto riesgo, se cuenta con una primera barrera compuesta por un galpón disuasivo, que sirve para distraer la atención de la instalación y desorientar la posición del ducto de acceso, teniendo dicho galpón una capa de blindaje superior que actúa como un escudo que enfrenta de manera primaria a algún ataque aéreo o de terrorismo.
Dicho sistema está conformado por un módulo de acceso principal (10), que regula el acceso y cuya zona superior se encuentra expuesta, sobre línea de tierra, pero que a su vez queda protegido por el mencionado galpón disuasivo; bajo dicho módulo de acceso principal, se dispone un módulo de transferencia y control (20); un módulo conector y de extensión de la profundidad de la instalación (30); un módulo de cierre temporal de alta seguridad (40) y un módulo principal contenedor (50), que presenta un dispositivo de cierre permanente de alta seguridad; adicionalmente cuenta con un galpón disuasivo bajo el cual se dispone la instalación dicho galpón (70) disuasivo presenta una placa de blindaje (71) en su zona superior.
Dicho módulo de acceso principal (10) comprende un cuerpo sólido (100), un dispositivo superior de cierre de alta seguridad (110) y un elemento cobertor superior (120), donde dicho cuerpo sólido (100) comprende una porción superior horizontal sólida (101) extendida lateralmente, una boca de entrada superior (102), una cavidad superior horizontal (103) compuesta por paredes perimetrales (1031), una pared inferior (1032) y una pared superior (1033), cuya cavidad (103) posee un canal perimetral superior interior (104) y un canal perimetral inferior interior (105) dispuestos ambos en dichas paredes perimetrales (1031); una porción de cuello vertical (106) perpendicular a dicha cavidad superior(103), el que tiene un borde superior (1061), un borde inferior (1062), una cavidad cilindrica vertical (1063) y una pared exterior (1064); teniendo dicho cuerpo sólido (100) una cara inferior (107) con un canal anular (108) y ductos laterales (109).
El mencionado dispositivo superior de cierre (1 10) de alta seguridad comprende un cuerpo sólido deslizante (1 11), que tiene una cara superior (1 1 12), una inferior (1 1 13) y laterales (1114), donde dicha cara superior (11 12) es curvo convexa, dicha cara inferior (1113) presenta una concavidad (1 115) en su zona central y dichas caras laterales (1 1 14) presentan un resalte perimetral (11 16). dispositivo superior de cierre (1 10) de alta seguridad se aloja en dicha cavidad superior horizontal (103), cuyo resalte perimetral (1116) de sus caras laterales (1114) encaja con dicho canal perimetral inferior (105) de la cavidad superior horizontal (103) del cuerpo sólido (100), permitiendo su deslizamiento lateral, teniendo dicho dispositivo superior de cierre de alta seguridad (110) un mecanismo de deslizamiento (1 12) en el borde de su cara inferior (1113).
Dicho elemento cobertor superior (120) comprende una pieza laminar con un borde perimetral inferior (123) que cuenta con un canal perimetral (124) que encaja con dicho canal perimetral superior interior (104) del cuerpo sólido (100); teniendo dicho elemento cobertor superior (120) en su borde perimetral inferior (123) un mecanismo de deslizamiento (125).
Dicho cobertor superior (120) en el sentido de su eje longitudinal tiene una porción principal recta (121) trasera y una porción frontal inclinada (122), en tanto que en el sentido de su eje transversal, dicho cobertor superior (120) presenta un perfil convexo y se desliza lateralmente por debajo de dicha pared superior (1033) de la cavidad superior horizontal (103) del cuerpo sólido (100).
El mencionado dispositivo de cierre superior (1 10) en estado de cierre cubre el borde superior (1061) de la cavidad cilindrica (1063) del cuello (106) del cuerpo sólido (100).
Bajo este módulo de acceso principal (10) se dispone un módulo de transferencia y control (20) que comprende un cuerpo principal (200) de paredes sólidas formado por una cara superior (201), una cara inferior (202) y paredes perimetrales (203) exteriores, donde dicha cara superior (201) presenta un resalte anular (204), en tanto dicha cara inferior (202) presenta un canal anular (205).
Este módulo de transferencia y control (20) comprende una cavidad interna (206) formada por una pared superior (2061), una pared inferior (2062) y paredes perimetrales internas (2063); un ducto de entrada superior (207) que a su vez presenta un extremo superior (2071) y un extremo inferior (2072); un ducto de salida inferior (208) que a su vez presenta un extremo superior (2081) y un extremo inferior (2082), donde dicho extremo inferior (2072) del ducto de entrada superior (207) desemboca en dicha cavidad interna (206) y su acceso se encuentra controlado por una compuerta horizontal
(2064) ubicada en dicha pared superior (2061 ).
Dicho extremo superior (2081) del ducto de salida (208) comienza en dicha cavidad interna (206) y su acceso se encuentra controlado por una compuerta horizontal
(2065) ubicada en dicha pared inferior (2062), mientras que dicha cavidad interna (206) comprende una compuerta vertical (2066) de control que separa a dicha cavidad interna en dos espacios de transferencia (209).
Bajo el módulo de transferencia y control (20) se dispone un módulo conector (30) que determina en gran medida la profundidad de la instalación, dado que por ser un cuerpo tubular simple es posible de disponer en diferentes longitudes; como se dijo, comprende un cuerpo tubular (300) con paredes exteriores (301), paredes interiores (302), una cara superior (303) y una cara inferior (304), donde dicha cara superior (303) presenta un resalte anular (305), en tanto dicha cara inferior (304) presenta un canal anular (306). Bajo el módulo conector (30) se dispone un módulo de cierre temporal de alta seguridad (40), el que comprende un cuerpo sólido horizontal (400) con una cara superior (401) que presenta un resalte anular (406), una cara inferior (402) que presenta un canal anular (407), paredes perimetrales exteriores (403), un ducto de paso vertical (404) que tiene a su vez un extremo superior de entrada (4041) y un extremo inferior de salida (4042), y un dispositivo de cierre temporal (405) que a su vez comprende una cavidad transversal (4051) y una placa de cierre deslizante (4056), donde dicha cavidad transversal (4051) del dispositivo de cierre temporal (405) comprende una pared interior superior (4052), una pared interior inferior (4053) y paredes laterales (4054). La señalada placa de cierre deslizante (4056) comprende una pared superior
(4057), una cara inferior (4058) y caras laterales (4059) y a su vez la cavidad transversal (4051) comprende en su pared interior inferior (4053) un sistema de rieles para deslizamiento (4055), donde dicha placa de cierre deslizante (4056) comprende en su cara inferior (4058) un sistema de rodado (4060). Dicho sistema de rodado (4060) de la placa deslizante (4056), opera de manera conjunta con dicho sistema de rieles para deslizamiento (4055).
La cavidad transversal (4051) atraviesa a dicho ducto de paso (404), mientras que la pared interior inferior (4053) de la cavidad transversal (4051), se puede orientar de manera perpendicular o inclinada respecto del eje longitudinal del ducto de paso (404). Este módulo de cierre temporal de alta seguridad (40) comprende un cuerpo sólido horizontal (400) con una cara superior (401) que presenta un resalte anular (406), una cara inferior (402) que presenta un canal anular (407), paredes perimetrales exteriores (403), un ducto de paso vertical (404) que tiene a su vez un extremo superior de entrada (4041) y un extremo inferior de salida (4042) con una compuerta de cierre superior (408) ubicada cercana a dicho extremo superior de entrada (4041), y un dispositivo de cierre temporal (405) que a su vez comprende una cavidad transversal (4051) y una placa de cierre temporal deslizante (4056).
Finalmente, la instalación que configura a la modalidad preferida de esta invención comprende un módulo principal contenedor (50) que se compone de un dispositivo de cierre permanente de alta seguridad (600) y un cuerpo contenedor (500).
Dicho cuerpo contenedor (500) comprende una cara superior (501), una cara inferior (502) y un manto perimetral (503), una cavidad principal (504) que comprende una pared interior superior (5041), pared interior inferior (5042) y paredes perimetrales interiores (5043); una abertura de salida inferior (505), aberturas de salida laterales (506), un ducto externo lateral (508), zapatas estabilizadoras (509) y un ducto superior (510) de paso hacia dicha cavidad principal (504) y cámaras de depósito superiores (511), donde dicha cara superior (501) del cuerpo contenedor (500) presenta un resalte anular (501 1).
Cada una de dichas aberturas de salida inferior (505) y laterales (506) están reguladas y aisladas por mecanismos de válvulas; por otro lado el ducto superior (510) de paso hacia dicha cavidad principal (504), comprende un borde superior (5101), un borde inferior (5102) y una pared cilindrica interior (5103).
Dichas cámaras de depósito superiores (511), se disponen entre la cara superior (501) y la pared superior (5041) de la cavidad principal (504), mientras que las mencionadas zapatas estabilizadoras (509) se disponen por fuera del manto perimetral (503) del cuerpo contenedor (500) y el señalado ducto externo lateral (508) comprende una pieza de media caña que se extiende desde la abertura inferior (505) de la cara inferior (502) del cuerpo contenedor (500), pasa paralelo al manto perimetral (503) y llega hasta los ductos laterales (109) presentes en el módulo de acceso principal (10).
El dispositivo de cierre permanente (600) comprende una cavidad transversal (610) y una placa de cierre deslizante (620), donde dicha cavidad transversal (610) del dispositivo de cierre permanente (600) comprende una pared interior superior (6101), una pared interior inferior (6102) y paredes laterales (6103), donde dicha placa de cierre permanente (620) comprende una pared superior (6201), una cara inferior (6202) y caras laterales (6203).
La cavidad transversal (610) comprende en su pared interior inferior (6102) un sistema de rieles para deslizamiento (61 1), a su vez la placa de cierre permanente (620) comprende en su cara inferior (6202) un sistema de rodado (612), así dicho sistema de rodado (612) de la placa de cierre permanente (620) opera de manera conjunta con dicho sistema de rieles para deslizamiento (61 1). Además, dicha cavidad transversal (610) atraviesa a dicho ducto de paso (510) y dicha pared interior inferior (6102) de la cavidad transversal (610), se orienta de manera inclinada respecto del eje longitudinal del ducto de paso (510).
En una configuración completa, destinada a una instalación de planta nuclear por ejemplo, dicho canal anular (108) del módulo de acceso principal (10) se puede unir en ensamble con el resalte anular (204) del módulo de transferencia y control; asimismo dicho canal anular (205) del módulo de transferencia y control (20) se puede unir en ensamble con el resalte anular (305) del módulo conector (30); a su vez el canal anular (306) del módulo conector (30) se puede unir en ensamble con el resalte anular (406) del módulo de cierre temporal (40) y dicho canal anular (407) del módulo de cierre temporal (40) se puede unir en ensamble con el resalte anular (5011) del módulo contenedor principal (50); sucediendo que dichas uniones en ensamble actúan como juntas de expansión y corta grietas.
El sistema modular puede tener instalaciones anexas, tipo galerías (700) para usos varios por debajo del módulo de acceso principal (10).

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad para instalaciones, preferentemente, de una planta nuclear subterránea, el que va acrecentando los niveles de seguridad a medida que se avanza en profundidad y posee condiciones mejoradas de seguridad que impiden la avería de dichas instalaciones por causas intencionales, tal como atentados terroristas o similares, sucesos climáticos o naturales, como terremotos, huracanes, tsunamis, etc. y que se constituye como un sarcófago hermético en sí misma desde el momento en que la planta nuclear deja de funcionar o se avería de manera peligrosa; cuenta con un galpón disuasivo bajo el cual se dispone la instalación CARACTERIZADA porque dicho sistema está conformado por un módulo de acceso principal (10) ; un módulo de transferencia y control (20); un módulo conector y de extensión de la profundidad de la instalación (30); un módulo de cierre temporal de alta seguridad (40) y un módulo principal contenedor (50), que presenta un dispositivo de cierre permanente de alta seguridad; dicho galpón (70) disuasivo presenta una placa de blindaje (71) en su zona superior.
2. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque dicho módulo de acceso principal (10) comprende un cuerpo sólido (100), un dispositivo superior de cierre de alta seguridad (110) y un elemento cobertor superior (120).
3. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque dicho cuerpo sólido (100) comprende una porción superior horizontal sólida (101) extendida lateralmente, una boca de entrada superior (102), una cavidad superior horizontal (103) compuesta por paredes perimetrales (1031), una pared inferior (1032) y una pared superior (1033), cuya cavidad (103) posee un canal perimetral superior interior (104) y un canal perimetral inferior interior (105) dispuestos ambos en dichas paredes perimetrales (1031); una porción de cuello vertical (106) perpendicular a dicha cavidad superior(103), el que tiene un borde superior (1061), un borde inferior (1062), una cavidad cilindrica vertical (1063) y una pared exterior (1064); teniendo dicho cuerpo sólido (100) una cara inferior (107) con un canal anular (108) y ductos laterales (109), que presentan en el exterior una tapa de protección (130).
4. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 2 y 3, CARACTERIZADO porque dicho dispositivo superior de cierre (110) de alta seguridad comprende un cuerpo sólido deslizante (111), el que tiene una cara superior (1 112), una inferior (1 1 13) y laterales (1 114), donde dicha cara superior (1112) es curvo convexa, dicha cara inferior (1113) presenta una concavidad (11 15) en su zona central y dichas caras laterales (1114) presentan un resalte perimetral (1116).
5. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 2 a 4, CARACTERIZADO porque dicho dispositivo superior de cierre (110) de alta seguridad se aloja en dicha cavidad superior horizontal (103), cuyo resalte perimetral (1116) de sus caras laterales (1 1 14) encaja con dicho canal perimetral inferior (105) de la cavidad superior horizontal (103) del cuerpo sólido (100), permitiendo su deslizamiento lateral, teniendo dicho dispositivo superior de cierre de alta seguridad (110) un mecanismo de deslizamiento (1 12) en el borde de su cara inferior (1113).
6. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque dicho elemento cobertor superior (120) comprende una pieza laminar con un borde perimetral inferior (123) que cuenta con un canal perimetral (124); dicho cobertor superior (120) en el sentido de su eje longitudinal tiene una porción principal recta (121) trasera y una porción frontal inclinada (122), en tanto que en el sentido de su eje transversal, dicho cobertor superior (120) presenta un perfil convexo.
7. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 3 y 6, CARACTERIZADO porque dicho canal perimetral (124) del elemento cobertor (120) encaja con dicho canal perimetral superior interior (104) del cuerpo sólido (100); teniendo dicho elemento cobertor superior (120) en su borde perimetral inferior (123) un mecanismo de deslizamiento (125).
8. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 3 y 7, CARACTERIZADO porque dicho elemento cobertor superior (120) se desliza lateralmente por debajo de dicha pared superior (1033) de la cavidad superior horizontal (103) del cuerpo sólido (100).
9. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 2, 3 y 4, CARACTERIZADO porque dicho dispositivo de cierre superior (110) en estado de cierre cubre el borde superior (1061) de la cavidad cilindrica (1063) del cuello (106) del cuerpo sólido (100).
10. 1 Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque dicho módulo de transferencia y control (20) comprende un cuerpo principal (200) de paredes sólidas formado por una cara superior (201), una cara inferior (202) y paredes perimetrales (203) exteriores.
11. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 10, CARACTERIZADO porque dicha cara superior (201) presenta un resalte anular (204), en tanto dicha cara inferior (202) presenta un canal anular (205).
12. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 10 y 1 1, CARACTERIZADO porque dicho módulo de transferencia y control (20) comprende una cavidad interna (206) formada por una pared superior (2061), una pared inferior (2062) y paredes perimetrales internas (2063); un ducto de entrada superior (207) que a su vez presenta un extremo superior (2071) y un extremo inferior (2072); un ducto de salida inferior (208) que a su vez presenta un extremo superior (2081) y un extremo inferior (2082).
13. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 12, CARACTERIZADO porque dicho extremo inferior (2072) del ducto de entrada superior (207) desemboca en dicha cavidad interna (206) y su acceso se encuentra controlado por una compuerta horizontal (2064) ubicada en dicha pared superior (2061).
14. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 12, CARACTERIZADO porque dicho extremo superior (2081) del ducto de salida (208) comienza en dicha cavidad interna (206) y su acceso se encuentra controlado por una compuerta horizontal (2065) ubicada en dicha pared inferior (2062).
15. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 12, CARACTERIZADO porque dicha cavidad interna (206) comprende una compuerta vertical (2066) de control que separa a dicha cavidad interna en dos espacios de transferencia (209).
16. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque dicho módulo conector y de extensión de la profundidad de la instalación (30) comprende un cuerpo tubular (300) con paredes exteriores (301), paredes interiores (302), una cara superior (303), una cara inferior (304).
17. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 16, CARACTERIZADO porque dicha cara superior (303) del módulo conector (300) presenta un resalte anular (305), en tanto dicha cara inferior (304) presenta un canal anular (306).
18. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 1 y 16, CARACTERIZADO porque dicho módulo conector (300) presenta paredes de longitud variable que influyen en la profundidad final de la instalación.
19. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque dicho módulo de cierre temporal de alta seguridad (40) comprende un cuerpo sólido horizontal (400) con una cara superior (401) que presenta un resalte anular (406), una cara inferior (402) que presenta un canal anular (407), paredes perimetrales exteriores (403), un ducto de paso vertical (404) que tiene a su vez un extremo superior de entrada (4041) y un extremo inferior de salida (4042), y un dispositivo de cierre temporal (405) que a su vez comprende una cavidad transversal (4051) y una placa de cierre deslizante (4056).
20. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 19, CARACTERIZADO porque dicha cavidad transversal (4051) del dispositivo de cierre temporal (405) comprende una pared interior superior (4052), una pared interior inferior (4053) y paredes laterales (4054).
21. 21 Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 19, CARACTERIZADO porque dicha placa de cierre deslizante (4056) comprende una pared superior (4057), una cara inferior (4058) y caras laterales (4059).
22. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 20, CARACTERIZADO porque dicha cavidad transversal (4051) comprende en su pared interior inferior (4053) un sistema de rieles para deslizamiento (4055).
23. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 21, CARACTERIZADO porque dicha placa de cierre deslizante (4056) comprende en su cara inferior (4058) un sistema de rodado (4060).
24. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 21, CARACTERIZADO porque dicho sistema de rodado (4060) de la placa deslizante (4056) opera de manera conjunta con dicho sistema de rieles para deslizamiento (4055).
25. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 19 y 20, CARACTERIZADO porque dicha cavidad transversal (4051) atraviesa a dicho ducto de paso (404).
26. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 20, CARACTERIZADO porque dicha pared interior inferior (4053) de la cavidad transversal (4051), se orienta de manera perpendicular al eje longitudinal del ducto de paso (404).
27. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 20, CARACTERIZADO porque dicha pared interior inferior (4053) de la cavidad transversal (4051), se orienta de manera inclinada al eje longitudinal del ducto de paso (404).
28. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque dicho módulo de cierre temporal de alta seguridad (40) comprende un cuerpo sólido horizontal (400) con una cara superior (401) que presenta un resalte anular (406), una cara inferior (402) que presenta un canal anular (407), paredes perimetrales exteriores (403), un ducto de paso vertical (404) que tiene a su vez un extremo superior de entrada (4041) y un extremo inferior de salida (4042) con una compuerta de cierre superior (408) ubicada cercana a dicho extremo superior de entrada (4041), y un dispositivo de cierre temporal (405) que a su vez comprende una cavidad transversal (4051) y una placa de cierre temporal deslizante (4056).
29. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dicho un módulo principal contenedor
(50) comprende un dispositivo de cierre permanente de alta seguridad (600) y un cuerpo contenedor (500).
30. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 29, CARACTERIZADO porque dicho cuerpo contenedor (500) comprende una cara superior (501), una cara inferior (502) y un manto perimetral (503), una cavidad principal (504) que comprende una pared interior superior (5041), pared interior inferior (5042) y paredes perimetrales interiores (5043); una abertura de salida inferior (505), aberturas de salida laterales (506), un ducto externo lateral (508), zapatas estabilizadoras (509) y un ducto superior (510) de paso hacia dicha cavidad principal (504) y cámaras de depósito superiores (51 1).
31. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 30, CARACTERIZADO porque dicha cara superior (501) del cuerpo contenedor (500) presenta un resalte anular (501 1).
32. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 30, CARACTERIZADO porque cada una de dichas aberturas de salida inferior (505) y laterales (506) están reguladas y aisladas por mecanismos de válvulas (507) y todas desembocan en un ducto externo (508).
33. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 30, CARACTERIZADO porque dicho ducto superior (510) de paso hacia dicha cavidad principal (504), comprende un borde superior (5101), un borde inferior (5102) y una pared cilindrica interior (5103).
34. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 30, CARACTERIZADO porque dichas cámaras de depósito superiores (511), se disponen entre la cara superior (501) y la pared superior (5041) de la cavidad principal (504).
35. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 30, CARACTERIZADO porque dichas zapatas estabilizadoras (509) se disponen por fuera del manto perimetral (503) del cuerpo contenedor (500).
36. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 3 y 30, CARACTERIZADO porque dicho ducto externo lateral (508) comprende una pieza de media caña que se extiende desde la abertura inferior (505) de la cara inferior (502) del cuerpo contenedor (500), pasa paralelo al manto perimetral (503) y llega hasta los ductos laterales (109) presentes en el módulo de acceso principal (10).
37. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 29, CARACTERIZADO porque dicho dispositivo de cierre permanente (600) comprende una cavidad transversal (610) y una placa de cierre deslizante (620).
38. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 37, CARACTERIZADO porque dicha cavidad transversal (610) del dispositivo de cierre permanente (600) comprende una pared interior superior (6101), una pared interior inferior (6102) y paredes laterales (6103).
39. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 37, CARACTERIZADO porque dicha placa de cierre permanente (620) comprende una pared superior (6201), una cara inferior (6202) y caras laterales (6203).
40. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 38, CARACTERIZADO porque dicha cavidad transversal (610) comprende en su pared interior inferior (6102) un sistema de rieles para deslizamiento (611).
41. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 40, CARACTERIZADO porque dicha placa de cierre permanente (620) comprende en su cara inferior (6202) un sistema de rodado (612).
42. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 41, CARACTERIZADO porque dicho sistema de rodado (612) de la placa de cierre permanente (620) opera de manera conjunta con dicho sistema de rieles para deslizamiento (61 1).
43. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 33 y 37 , CARACTERIZADO porque dicha cavidad transversal (610) atraviesa a dicho ducto de paso (510).
44. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 38, CARACTERIZADO porque dicha pared interior inferior (6102) de la cavidad transversal (610), se orienta de manera inclinada respecto del eje longitudinal del ducto de paso (510).
45. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según las reivindicaciones 1, 3, 1 1, 17, 19 y 31 , CARACTERIZADO porque dicho canal anular (108) del módulo de acceso principal (10) se puede unir en ensamble con el resalte anular (204) del módulo de transferencia y control.
46. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según las reivindicaciones 1, 3, 11, 17, 19 y 31 , CARACTERIZADO porque dicho canal anular (205) del módulo de transferencia y control (20) se puede unir en ensamble con el resalte anular (305) del módulo conector (30).
47. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según las reivindicaciones 1, 3, 11, 17, 19 y 31 , CARACTERIZADO porque dicho canal anular (306) del módulo conector (30) se puede unir en ensamble con el resalte anular (406) del módulo de cierre temporal (40).
48. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según las reivindicaciones 1, 3, 11, 17, 19 y 31 , CARACTERIZADO porque dicho canal anular (407) del módulo de cierre temporal (40) se puede unir en ensamble con el resalte anular (501 1) del módulo contenedor principal (50).
49. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según las reivindicaciones 45, 46, 47 y 48 , CARACTERIZADO porque dichas uniones en ensamble actúan como juntas de expansión y corta grietas.
50. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 1 y sus dependientes, CARACTERIZADO porque dicho sistema modular puede tener instalaciones anexas, tipo galerías (700) para usos varios por debajo del módulo de acceso principal (10).
51. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad para instalaciones, el que va acrecentando los niveles de seguridad a medida que se avanza en profundidad y posee condiciones mejoradas de seguridad que impiden la avería de dichas instalaciones por causas intencionales, tal como atentados terroristas o similares, sucesos climáticos o naturales, como terremotos, huracanes, tsunamis, etc., CARACTERIZADA porque dicho sistema está conformado por un módulo de acceso principal (10) ; un módulo de transferencia y control (20); un módulo conector y de extensión de la profundidad de la instalación (30); un módulo de cierre temporal de alta seguridad (40) y un módulo principal contenedor (50), donde dicho módulo principal contenedor (50) comprende una cara superior (51), una cara inferior (52) y un manto perimetral (53), una cavidad principal (54) que comprende una pared interior superior (541), pared interior inferior (542) y paredes perimetrales interiores (543); una abertura de salida inferior (55), aberturas de salida laterales (56), zapatas estabilizadoras (57) y un ducto superior (58) de paso hacia dicha cavidad principal (54).
52. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 51, CARACTERIZADO porque dicha cara superior (51) del cuerpo contenedor (50) presenta un resalte anular (51 1).
53. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 51, CARACTERIZADO porque cada una de dichas aberturas de salida inferior (55) y laterales (56) están reguladas y aisladas por mecanismos de válvulas.
54. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 51, CARACTERIZADO porque dicho ducto superior (58) de paso hacia dicha cavidad principal (54), comprende un borde superior (581), un borde inferior (582) y una pared cilindrica interior (583).
55. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 51, CARACTERIZADO porque dichas zapatas estabilizadoras (57) se disponen por fuera del manto perimetral (53) del cuerpo contenedor (50).
56. Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad, según la reivindicación 51, CARACTERIZADO porque dicho resalte anular (51 1) de dicha cara superior (51) del cuerpo contenedor (50) puede recibir en ensamble a cualquier canal anular de otros módulos del sistema.
PCT/CL2012/000033 2011-07-07 2012-07-06 Sistema modular de construcción subterránea con medios de alta seguridad para instalaciones varias, preferentemente, una planta nuclear subterránea, conformado por varios módulos que cumplen diferentes funciones y que va acrecentando los niveles de seguridad de acuerdo a la combinación que se haga de ellos WO2013003971A1 (es)

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