Protección contra incendios en centrales nucleares

El desarrollo e implantación de planes de protección contra incendios (PCI) en centrales nucleares españolas se rige por los criterios del Apéndice A del 10 CFR 50 y el 10 CFR 50.48 (“Fire Protection”), que buscan asegurar la parada segura de la central ante cualquier incendio, minimizando riesgos de liberación radiactiva. El NUREG 0800 BTP 9.5-1 (“Fire Protection Program”) y la RG 1.189, rev. 1 (“Fire Protection for Nuclear Power Plants”) detallan los requisitos. Esta Guía de Seguridad facilita el cumplimiento de la Instrucción del CSN, ofreciendo una metodología para que cada planta tenga un PCI que cumpla con los criterios del Apéndice A del 10 CFR 50, el Apéndice R del 10 CFR 50, y la Instrucción del CSN. Se describen principios como la defensa en profundidad, el concepto de incendio postulado, y la importancia de la parada segura tras un incendio.

Para evitar la propagación de incendios, se deben establecer barreras resistentes al fuego que delimiten las áreas de fuego, según normas ASTM. Todos los componentes de la barrera (puertas cortafuego, sellados, etc.) deben cumplir el mismo rango de resistencia. Se necesita equipo de respiración autónoma para acceder a áreas afectadas. En caso de incendio, el suministro de aire al área afectada debe aislarse mediante compuertas cortafuegos, accionadas por fusible o eléctricamente. El diseño del sistema de ventilación debe asegurar que el corte de aire a un área de fuego no afecte el funcionamiento de componentes de seguridad en otras zonas. El jefe de central o persona delegada debe implementar inspecciones periódicas para minimizar combustibles en áreas de seguridad, verificar el mantenimiento de sistemas y equipos de protección contra incendios (incluyendo equipos de respiración, iluminación, comunicación, barreras resistentes al fuego y sellados), y corregir cualquier condición adversa.

Se deben identificar los sistemas esenciales para la seguridad (ESC) y analizar su protección ante un incendio postulado, documentando los posibles daños. Este análisis considera la separación entre trenes redundantes de sistemas de parada segura, la presencia de combustibles, la disponibilidad de sistemas de protección contra incendios, fuentes de ignición y la vulnerabilidad de los sistemas importantes para la parada segura. Se prioriza limitar el daño a los equipos necesarios para alcanzar y mantener la parada segura, por encima de la mitigación de consecuencias de accidentes, ya que la pérdida de sistemas de mitigación tras un incendio no impacta directamente en la seguridad pública. Se definen tres niveles de límites de daño por incendio según la función de seguridad de cada componente.

El programa de protección contra incendios debe estar operativo antes de recibir combustible nuclear en la planta, incluyendo edificios de almacenamiento y áreas adyacentes. Se debe comprobar la efectividad del sistema mediante pruebas y mantenimiento de equipos, sistemas de comunicación e iluminación de emergencia, desarrollando un plan con responsabilidades asignadas. Este plan debe incluir tipos, frecuencia y procedimientos de prueba, instrucciones para mantener la función del sistema durante periodos de baja capacidad o mantenimiento (patrullas, conexiones temporales). Se detallan las acciones ante un incendio: notificación a control, intento de extinción y activación de sistemas locales. Se describen las acciones del operador de sala de control: notificación a la brigada, megafonía, alarmas y notificación al supervisor.

Se debe realizar un análisis de parada segura tras incendio para identificar el mínimo conjunto de estructuras, sistemas y componentes necesarios para mantener la parada segura (“camino de éxito”). Se aceptan metodologías deterministas como la de la guía NEI 00-01, revisión 1, y el RIS 2005-30. Las acciones manuales del operador, aprobadas por el CSN, se pueden considerar, pero no reemplazan la capacidad de detección y extinción. El NUREG-1852 proporciona bases técnicas para demostrar la fiabilidad de estas acciones. Se deben preparar materiales de reparación y establecer procedimientos validados. Se requiere un sistema de alimentación independiente para equipos críticos si las fuentes internas y externas fallan en las primeras 72 horas. Después de 72 horas, puede usarse solo la fuente externa. Se deben evaluar y reparar los daños en los controles tras un incendio para garantizar la operabilidad y alcanzar la parada fría.

El sistema de detección de incendios debe proporcionar alarmas audibles y visibles, tanto en la sala de control como localmente en el área afectada. En caso de sistemas de detección por áreas, se necesitan dispositivos locales para identificar el detector activado. Las alarmas locales deben ser audibles en la zona del incendio. Se requieren sistemas de alimentación eléctrica primarios y secundarios, cumpliendo con los requisitos de la NFPA 72. La fuente primaria será una alimentación exterior, con un sistema secundario de baterías con autonomía de 4 horas y posibilidad de conexión manual a sistemas de alimentación clase 1E en las primeras cuatro horas tras la pérdida de potencia exterior. Los cables de alimentación deben ser resistentes a la propagación de la llama. Si se usan detectores térmicos lineales, las pruebas deben verificar que las frecuencias empleadas no interfieren con los relés de protección de otros sistemas. Un fallo en el sistema de protección contra incendios no debe afectar las funciones del sumidero.

Se describen varios sistemas de extinción, incluyendo sistemas de inundación de agua, sistemas de dióxido de carbono (cumpliendo con NFPA 12), y sistemas de agentes limpios (cumpliendo con NFPA 2001 y normativas europeas, así como las normas UNE 23570, 23572, 23573 y 23575). Los sistemas de extinción por dióxido de carbono deben tener un sistema de alarma previa y un retardo para permitir la evacuación. Se deben habilitar métodos para desactivar localmente la instalación bajo estrictas medidas administrativas. Los sistemas automáticos de agentes limpios también requieren un sistema de bloqueo local y estrictos controles administrativos. Ninguno de estos sistemas debe desactivarse sin cumplir lo indicado en el apartado 5 de la guía. En cuanto a los sistemas de agua, si se usan otros sistemas además del principal, deben estar permanentemente conectados al sistema principal con alineamiento automático, cumpliendo los mismos requisitos que las bombas del sistema principal, y sin comprometer la función de este último. La tubería principal de incendios debe estar separada de la de servicio y sanitaria, con excepciones indicadas en el apartado 9.2.4. El sistema de abastecimiento, bombeo y anillo exterior puede ser común a varias unidades, pero deben existir válvulas de aislamiento para aislar una unidad sin afectar a las demás. Para emplazamientos con unidades muy separadas, se deben disponer anillos principales separados. La instalación de bombas contra incendios debe cumplir con la NFPA 20, garantizando el 100% de capacidad de caudal y presión asumiendo el fallo de la bomba de mayor capacidad. Se requieren hidrantes exteriores cada 75m, conectados al anillo principal mediante válvulas de aislamiento; casetas con mangueras cada 300m (o medios móviles equivalentes). El suministro de agua debe estar asegurado en caso de terremoto (SSE), al menos para la red de mangueras que cubre equipos esenciales para la parada segura, cumpliendo requisitos de ANSI B31.1. La conexión debe ser capaz de alimentar, como mínimo, dos mangueras.

Se debe establecer una brigada contra incendios entrenada y equipada para la lucha contra incendios en todas las áreas de la planta que contienen estructuras, sistemas y componentes importantes para la seguridad. La brigada debe tener al menos cinco miembros por turno. El jefe de brigada y al menos dos miembros deben tener formación suficiente en los sistemas importantes para la seguridad de la planta, para entender los efectos del fuego y los medios de extinción sobre la capacidad de parada segura; o bien, los miembros de la brigada deben ir acompañados de una persona con dichos conocimientos. La cualificación, a cargo del jefe de central o persona delegada, incluye pruebas físicas iniciales (con revisión cada tres años) y una valoración médica que certifique la aptitud para luchar contra incendios en condiciones adversas. La formación incluirá instrucciones sobre responsabilidades y obligaciones en caso de colaboración con bomberos externos.

La brigada contra incendios de la planta debe estar coordinada con el departamento local de bomberos, estableciendo previamente responsabilidades y obligaciones. La responsabilidad de la lucha contra incendios en la planta recae en la brigada de la planta, siendo el jefe de brigada la máxima autoridad, con los bomberos externos bajo su mando y siempre acompañados por personal de la planta. Para evaluar la rapidez de respuesta de la brigada, su jefe y los sistemas de protección contra incendios, se debe realizar al menos un simulacro no anunciado al año, rotando entre turnos y con un intervalo mínimo de 4 semanas entre simulacros. Estos simulacros deben incluir el uso simulado del equipo para la lucha contra incendios, y el área y tipo de fuego deben variar en cada ejercicio, simulando escenarios realistas, incluyendo la pérdida de la capacidad de extinción automática.

Se necesita un sistema portátil de comunicación por radio para la brigada y el personal de operación esencial para la parada segura, sin interferir con las comunicaciones del plan de seguridad. Los repetidores deben estar protegidos del fuego, y las pruebas deben demostrar que las frecuencias no afectan los relés de protección. Las alarmas de incendio deben ser únicas y diferenciadas de otras alarmas de la planta. Se describen las acciones que debe realizar la persona que descubre un incendio: notificar a la sala de control, intentar extinguir el fuego y activar sistemas locales. Las actuaciones del operador de la sala de control incluyen la activación de la brigada ante una alarma, la indicación de la localización del incendio por megafonía, el sonido de alarmas y la notificación al supervisor y al jefe de la brigada del tipo, tamaño y localización del fuego. Se deben identificar específicamente en las FAI las rutas de acceso y escape con puertas enclavadas, especificando precauciones y métodos de acceso. Se deben considerar los sistemas para reducir el daño potencial durante un incendio localizado, incluyendo controles locales y remotos, evitando riesgos adicionales por sobrepresión o electricidad.

Los sistemas de seguridad deben estar aislados y separados de los materiales combustibles siempre que sea posible. Cuando la naturaleza del sistema o del material combustible lo impida, se debe prever protección especial para evitar que un incendio afecte a la función del sistema de seguridad. Esta protección puede consistir en la combinación de un sistema automático de extinción con un tipo de construcción capaz de contener un fuego que consumiera todos los materiales combustibles presentes. Ejemplos de materiales combustibles que pueden ser difíciles de separar incluyen ciertos componentes de los sistemas mismos.

El almacenamiento de gases comprimidos o criogénicos no está permitido dentro de edificios que contengan equipos importantes para la seguridad. El almacenamiento de gases inflamables, como el hidrógeno, debe ser al aire libre o en edificios separados para evitar que un incendio o explosión afecten a los sistemas de seguridad. Se aceptan como referencia los requisitos de la NFPA 50A y el “Reglamento de almacenamiento de productos químicos” con sus instrucciones técnicas. El uso de materiales plásticos debe reducirse al mínimo. Los plásticos halogenados, como el PVC y el neopreno, solo se usarán si no hay alternativas incombustibles. Todos los materiales plásticos, incluyendo los retardantes de fuego, deben arder con una intensidad y disipación de calor similar a los hidrocarburos ordinarios.

Los cables deben superar la prueba de llama según IEEE Standard 383 o IEEE Standard 1202, aunque esto no excluye la necesidad de protección adicional. En áreas donde no sea posible separar cables redundantes importantes para la seguridad mediante barreras de 3 horas de resistencia al fuego, las bandejas de cables deben protegerse con un sistema automático de agua por inundación o boquillas de spray, asegurando cobertura de agua, ausencia de material combustible entre bandejas, y una barrera RF de 1 hora o una distancia superior a 6 metros. El humo y gases corrosivos deben evacuarse directamente al exterior de las áreas de seguridad. Para facilitar la lucha manual contra incendios, se deben instalar venteos independientes de calor y humo en áreas específicas como salas de cables, áreas de almacenamiento de combustible diesel, y salas de equipos eléctricos. La NFPA 204M puede usarse como guía adicional. Las emisiones de humo y gases con materiales radiactivos deben analizarse según los planes de emergencia (GS 1.3), asegurando que fallos no violen el control radiológico ni la habitabilidad para el personal.

Las penetraciones en barreras RF que mantengan aislamiento ambiental o presiones diferenciales deben ser calificadas mediante pruebas para asegurar la integridad de la barrera. Solo se usarán materiales no combustibles, calificados según la curva tiempo-temperatura de ASTM-E-119 y NFPA 251. Los huecos para tuberías y conductos de cables deben sellarse para asegurar la resistencia al fuego de la barrera. Los huecos de puertas en barreras RF deben protegerse con puertas de clasificación equivalente, probadas y aprobadas por un laboratorio reconocido, con cierre por gravedad o mecanismo de cierre, e inspecciones semestrales (NFPA 80). Las funciones soporte deben garantizar refrigeración y lubricación para equipos de parada segura. Los materiales que contienen radiactividad, como resinas gastadas, cambiadores de iones y filtros, deben almacenarse en dispositivos metálicos cerrados en áreas de bajo riesgo de incendio y sin fuentes de ignición, protegidas de incendios adyacentes, considerando la eliminación del calor residual de los isótopos.

Se debe realizar un análisis de parada segura tras incendio para asegurar que, en cualquier área de fuego de la central, el mínimo conjunto de estructuras, sistemas y componentes necesarios para alcanzar y mantener la parada segura (el “camino de éxito de parada segura”) permanezca libre de daño. El capítulo 3 de la revisión 1 de la guía de la industria NEI 00-01 junto con el RIS 2005-30 presenta una metodología determinista aceptable para analizar los circuitos de parada segura tras incendio, incluyendo los circuitos asociados. Este análisis debe considerar el grado de separación entre trenes redundantes de sistemas de parada segura, la presencia de combustibles transitorios y permanentes, la disponibilidad y medios de sistemas de protección contra incendios, fuentes de ignición y la vulnerabilidad de sistemas, equipos y cables importantes para la parada segura.

Se darán crédito a las acciones manuales del operador que estén formalmente aprobadas por el CSN, siempre que estén procedimentadas y validadas. El NUREG-1852 proporciona bases técnicas para demostrar la fiabilidad y viabilidad de estas acciones para diferentes condiciones de la planta durante un incendio. Estas acciones no sustituyen a la capacidad de extinción y detección requerida por las regulaciones. La eliminación de sistemas en un área con ESC importantes para la seguridad tendrá un efecto adverso en la parada segura. Los materiales para reparación (fusibles, cables, herramientas, etc.) deben estar preparados, con procedimientos validados y personal entrenado. Si equipos y sistemas usados antes de 72 horas tras el incendio no pueden alimentarse de las dos fuentes (interna y externa), se requiere un sistema independiente alimentado por una fuente interna. Equipos y sistemas usados después de 72 horas pueden alimentarse solo desde la fuente exterior. Después de retornar a la sala de control, se pueden realizar actuaciones manuales compatibles, evaluando daños y reparando controles para alcanzar la parada fría.

Como alternativa para cumplir con los requisitos, se puede seguir una metodología “informada por el riesgo y basada en prestaciones”, previamente aceptada por el CSN, como la NFPA 805 edición 1. Para usar esta metodología, el titular del permiso de explotación debe solicitar formalmente el cambio en su base de licencia. Esta metodología proporciona un enfoque flexible que permite adaptar las medidas de protección contra incendios a las características específicas de cada central nuclear, considerando el nivel de riesgo asociado a cada componente o sistema. La adopción de esta metodología requiere una evaluación detallada de los riesgos y la demostración de que las medidas de protección propuestas cumplen con los objetivos de seguridad establecidos por el CSN, ofreciendo una mayor flexibilidad en el diseño e implementación de las estrategias de protección contra incendios.