p O combustível nuclear gasto precisa ser transportado com segurança das usinas onde é gerado para locais de armazenamento provisórios e, eventualmente, para um local de descarte geológico permanente. p No final do ano passado, Os pesquisadores Sandia completaram um período de oito meses, 14, Teste de triatlo de 500 milhas para reunir dados sobre as experiências de solavancos e solavancos com combustível nuclear gasto durante o transporte. Os dados deste teste podem ser usados ​​para demonstrar o transporte seguro do combustível nuclear usado.

p A energia nuclear fornece quase 20% da eletricidade dos EUA e é a principal fonte de energia neutra em carbono. Contudo, produz entre 2, 200 e 2, 600 toneladas de combustível usado nos EUA a cada ano. Varetas de combustível tornam-se frágeis e altamente radioativas enquanto alimentam o reator nuclear, tornando o transporte seguro importante.

p Um barril de transporte e armazenamento de resíduos nucleares recém-saído da linha de montagem foi carregado com três conjuntos de barras de combustível substitutos dos EUA, Espanha e Coreia do Sul e depois viajou da Espanha para o Colorado e de volta novamente de caminhão, navio e trem. Tubos de liga de zircônio preenchidos com cabo de chumbo, pelotas de chumbo ou pelotas de molibdênio imitaram as pelotas de óxido de urânio dentro de uma barra de combustível nuclear gasto.

p "Todos os nossos dados preliminares sugerem que a probabilidade de quebra de uma barra de combustível durante a entrega e transporte de rotina é baixa. Este teste é mais realista do que os testes anteriores e pode resultar em uma quantificação mais confiável dos riscos de transporte, "disse Sylvia Saltzstein, gerente dos projetos de transporte.

p Sandia colaborou no triatlo com Equipos Nucleares S.A. (ENSA), o designer e fabricante espanhol de barris, e Empresa Nacional de Residuos Radiactivos S.A. (ENRESA), a empresa responsável pela gestão dos resíduos nucleares em Espanha. Agência de Resíduos Radioativos da Coreia (KORAD), Instituto de Pesquisa de Energia Atômica da Coreia (KAERI), e os laboratórios nacionais Pacific Northwest e Argonne também participaram do triathlon.

p Uma grade de quase 300 hastes compõe um conjunto de combustível, e o barril usado no teste pode conter 32 conjuntos em uma cesta especialmente projetada. As barras de combustível simuladas dentro dos três conjuntos foram equipadas com minúsculos acelerômetros e medidores de tensão antes de entrarem no barril. O barril e a cesta foram equipados de forma semelhante.

p Os acelerômetros e medidores de tensão mediram cada solavanco, sacudir e sacudir o combustível simulado experimentado durante a viagem, produzindo dados que podem ser usados ​​para quantificar as margens de segurança do transporte de combustível nuclear usado.

p Testes anteriores imitam vibrações de transporte para aproximar tensões

p Embora Sandia tenha testado exaustivamente a robustez dos tonéis de lixo nuclear durante décadas de acidentes de transporte catastróficos simulados, outro desafio é o estresse do transporte diário nas barras de combustível dentro do barril. Saltzstein e seus colegas esperam que empurrões repetidos não levem ao rompimento da barra de combustível, é como entortar uma lata de refrigerante com as bordas muitas vezes.

p O triatlo é na verdade o quarto teste de Sandia para medir as tensões de transporte de rotina.

p O primeiro usou uma grande mesa de agitação para testar o conjunto de combustível simulado cravejado de sensores de Sandia, com cabo de chumbo em tubos de liga de zircônio para imitar o peso de pelotas de urânio. Uma mesa shaker é apenas isso, uma mesa que vibra para cima e para baixo de forma controlada. Os pesquisadores programaram a mesa para reproduzir os choques e vibrações de viagens de caminhão e mediram a tensão experimentada pelas barras de combustível. Embora seja um teste inicial razoável, a mesa só subia e descia, então mais testes foram necessários.

p O segundo teste colocou o mesmo conjunto em um reboque de caminhão carregado com 50, 000 libras de concreto, o mesmo que um barril de transporte, e fez uma viagem de 61 quilômetros em rodovias, ruas da cidade e estradas de terra. Este teste mostrou similar, muito baixo, níveis de pressão sobre o combustível simulado. Contudo, já que o combustível nuclear gasto viajará principalmente de trem, o terceiro teste analisou os choques e vibrações experimentados ao andar sobre os trilhos.

p Os pesquisadores da Sandia pegaram dados de choque e vibração fornecidos pela Association of American Railroads para configurar uma mesa vibratória que pudesse se mover em seis direções, em vez de apenas para cima e para baixo, simulando o esforço e a aceleração da viagem do trem. Eles também substituíram o cabo de chumbo em algumas das hastes por pelotas de chumbo e molibdênio para uma melhor aproximação do combustível irradiado. Este teste concordou com dois testes anteriores:As tensões do transporte normal são cerca de 100 vezes menores do que as tensões conhecidas por danificar as barras de combustível nuclear.

p Os três testes deram confiança aos pesquisadores de Sandia, mas eles precisavam de um teste ainda mais realista. Para o triatlo, eles moveram um barril de combustível usado fornecido por um parceiro espanhol, mas muito semelhantes aos usados ​​nos EUA, de um modo de transporte para outro para obter dados mais próximos das condições do mundo real.

p O triatlo começou no norte da Espanha, onde o barril viajou em caminhão pesado por cerca de 250 milhas por estradas principais e rodovias. Após uma espera para baixar os dados dos sensores, o barril foi transferido para uma barcaça, que contornou ao longo da costa da França até a Bélgica, navegando mais de 1, 000 milhas em quatro dias. Depois de uma escala na Bélgica, o barril foi transferido para um navio de carga. Em seguida, o navio cruzou o Atlântico para Baltimore - quase 4, 000 milhas - por vezes através de mares agitados. Isso levou duas semanas.

p Em Baltimore, o barril foi transferido para um vagão de trem plataforma dedicado e viajou para o oeste cerca de 2, 000 milhas em 12 estados, que demorou sete dias. Então, em parceria com a Association of American Railroads, os conjuntos de barril e combustível foram testados nas instalações do Transportation Technology Center Inc. perto de Pueblo, Colorado. O centro tem quase 50 milhas de pista de teste, permitindo cenários controlados, como unir dois vagões ou atropelar um cruzamento de trilhos. Após esses testes, o barril com seus sensores inverteu o curso e voltou para a Espanha.

p Além dos desafios logísticos, o maior desafio técnico foi construir um sistema de aquisição de dados que pudesse coletar todos os dados de choque e vibração de forma robusta e sem supervisão, disse Paul McConnell, gerente de projeto para os testes. Um empreiteiro Sandia, Bill Uncapher, projetou o sistema e os tecnólogos Sandia, Carissa Gray e Wes Chilton, construiu o sistema.

p O teste do barril ferroviário gerou cerca de 8 terabytes de dados de choque e vibração. Saltzstein espera que a análise completa leve quase um ano. Os dados do teste também serão usados ​​para validar modelos de computador das tensões experimentadas pelo combustível irradiado durante o transporte normal.

p "Os resultados preliminares mostram níveis de choque e vibração muito baixos, que iremos comparar com as propriedades mecânicas do combustível que sai de um reator de energia nuclear, "disse McConnell." Em última análise, queremos entender se o combustível pode suportar o acúmulo de choques e vibrações durante a viagem que poderiam causar a quebra de uma barra de combustível. "