Asistencia Técnica en Química y Procesos Químicos para Centrales Térmicas de Producción de Energía Eléctrica
Sector Química de Reactores
La química del ciclo agua-vapor de una central térmica de producción de energía eléctrica tiene una influencia central en la economía, disponibilidad y confiabilidad de los componentes clave de la planta.

Por ejemplo, se pueden identificar hasta quince mecanismos de falla de tubos de caldera que dependen de la química del agua. En la turbina varios mecanismos de inducción de defectos y pérdida de eficiencia se atribuyen al transporte de impurezas al vapor y en particular, el transporte de cobre debe ser especialmente considerado. La química del ciclo tiene particular importancia en problemas de corrosión asistida por flujo (CAF) , el cual constituye además un problema de seguridad en la industria. Los transientes tales como arranques, paradas y protección de los equipos en esta última situación deben ser considerados ya que tienen posterior influencia en la operación. La calidad de la instrumentación "on-line", su utilización e instalación adecuadas y contrastación periódica así como las técnicas empleadas en el laboratorio químico deben ser periódicamente revisadas. Finalmente decisiones tales como una limpieza química de tubos merecen un estudio previo cuidadoso de los depósitos presentes a fin de emplear los reactivos más apropiados y ejecutar el proceso de limpieza en las mejores condiciones que minimicen el daño al material base.

Instituciones tales como EPRI (U.S.A.) o VGB (Alemania) emiten y publican periódicamente guías de orientación en las que se acualizan las especificaciones para el control químico de distintos tipos de centrales. Los parámetros químicos fundamentales a controlar según la metalurgia de la planta son: el pH, Concentración de aditivo o agente alcalinizante (amoníaco, etc.), conductividad catiónica, concentración de hierro, concentración de cobre, oxígeno y potencial de óxido-reducción (POR). Los temas en los que se han emitido las guias mas recientes se muestran en la Tabla 1 [1,2].

En resumen, actualmente se reconoce que la química del ciclo térmico constituye una "corner-stone" en la disponibilidad de las instalaciones y la economía de operación a largo plazo. El programa de trabajo se esquematiza en la Figura 1.

En la Unidad de Actividad Química, el sector Química de Reactores cuenta con una experiencia de mas de 25 años en la actividad. En ella se han realizado y se realizan en forma continua tareas de apoyo a los sectores química y procesos químicos de las centrales nucleares de potencia en operación, reactores experimentales y especificaciones para nuevos proyectos.

Se cuenta con una capacidad de ingeniería y servicios constituida por un grupo de 9 profesionales, actualmente relacionados en forma directa, a través de contratos, tanto de trabajos específicos como de consulta continua, con las plantas.

Los sectores fisicoquímica del agua, coloides y óxidos y química analítica brindan, de ser necesario soporte en tareas y análisis de problemas y mediciones no convencionales ya que se mantienen al día mediante investigación del mas alto nivel y participación en organismos tales como IAPS, EPRI, IAEA, etc.

Se cuenta con apoyo técnico y de laboratorios con instrumental sofisticado en caso de ser necesarios análisis especiales.

Tabla 1: Temas Recientes que Sufren Modificaciones en la Química del Agua



Se transcribe un listado de las tareas ejecutadas o en ejecución en los últimos cinco años.
Seguimiento de la corrosión generalizada de los materiales mediante la inserción de cupones.
Estudio de tubos de generador de vapor para observar el efecto de la química y corrosión.
Modificación de la química del agua del circuito secundario de la Central Nuclear Atucha I mediante el agregado de un nuevo aditivo para controlar la corrosión generalizada y reducir el transporte de productos de corrosión hacia los generadores de vapor.
Estudio de la compatibilidad de resinas disponibles en el mercado para la planta de agua de la Central Nuclear Embalse. Emisión de TOC (carbono orgánico total y otros contaminantes).
Evaluación de la modificación del pH en el sistema primario de transporte de calor de la Central Nuclear Embalse.
Obtención de mayor precisión en la medición de los parámetros químicos del sistema primario de transporte de calor de la Central Nuclear Embalse. Implementación de mediciones on-line (oxígeno, hidrógeno, pH y conductividad ) para operar dentro de la banda de especificación).
Construcción de un código de cálculo para predecir y contrastar las medidas on-line y las provistas por el laboratorio.
Muestreo y análisis de los productos de corrosión (óxidos) de los distintos sistemas. Ello permite evaluar la efectividad del control químico en curso, la acumulación en los generadores de vapor y facilita una posterior limpieza.
Medición de la distribución de aditivos (hidrazina-morfolina, etc.) y sus productos de descomposición, pH y conductividad generados en distintos puntos del circuito. Ello apunta al efecto que el pH y otras variables tienen sobre zonas de flujo bifásico y la consiguiente erosión-corrosión asociada.
Efecto del aumento de la concentración de morfolina en el circuito secundario de la Central Nuclear Embalse.
Estudio del transporte de compuestos no volátiles (sales) desde los generadores de vapor hacia las turbinas.
Medición del título del vapor sin agregado de trazadores.
Evaluación del comportamiento de filtros y lechos de resinas.
Evaluación de la conveniencia de el empleo de equipos de oxidación avanzada (ultravioleta-peróxido de hidrógeno-ozono) para reducir TOC (carbono orgánico total) por ejemplo a la salida de un lecho de resinas o un filtro de carbón activado.
Limpieza electroquímica de componentes de intercambiadores de calor.

Evaluación de distintos métodos de limpieza química de componentes e intercambiadores de calor.
Comportamiento de filtros de sistema primario de transporte de calor de la Central Nuclear
Atucha I.

Figura 1: Programa de Trabajo Sugerido para la Optimización de la Química 
del Ciclo Agua-Vapor y Sistemas Auxiliares.

Asistencia Técnica Analítica
Características generales del Servicio y la Asistencia Técnica Analítica
Los servicios de Análisis Químico a los distintos sectores de la Comisión Nacional de Energía Atómica nace prácticamente con la propia institución y cumplió en sus comienzos una tarea de apoyo a los grupos de Investigación y Desarrollo, para lo cual debió capacitar personal, investigar y desarrollar metodologías y técnicas clásicas e instrumental. Para llevar a cabo este cometido se dotó a los sectores vinculados con el Análisis Químico con equipamiento de última generación en aquel momento. Los mayores componentes temáticos fueron por supuesto los materiales uraníferos, fundamentalmente los minerales, los concentrados en solución y el "yellow-cake". Años más tarde se agregarían los problemas analíticos vinculados con las tecnologías de polvos de óxidos de uranio (además de AUTC y ADU), los "pellets", los combustibles nucleares, el zircaloy y los aspectos analíticos inherentes a la operación de Centrales Nucleares de Potencia.
La concepción y construcción de las instalaciones del proyecto LPR obligó a destacar una "fuerza de tareas" en el entonces Dpto. Ingeniería de Plantas Químicas con la misión de desarrollar los métodos de análisis para la operación de dicha planta.
Sin la necesidad de una "fuerza de tareas" pero con abundante desarrollo analítico se trabajó también para los Proyectos Agua Pesada.
El sector Química Analítica siempre guardó una estrecha colaboración con los emprendimientos productivos de la CNEA ya sea mediante el asesoramiento o el desarrollo de metodologías 'a medida" con posterior transferencia y capacitación. 
En resumen, las ciencias analíticas en la CNEA se han desarrollado al compás de los grandes proyectos nucleares. Dado el estado estacionario del desarrollo nuclear actual, se cuenta con usuarios fijos, pero con una demanda sostenida y abundante.
Al ingresar la demanda analítica de origen nuclear en dicho estado estacionario, paralelamente, comenzó a incrementarse la oferta y consecuentemente la demanda y aceptación de trabajos analíticos a terceros, alentados fundamentalmente por el SATI (actualmente Unidad de Transferencia de Tecnología) a través de sus Unidades de Vinculación Tecnológica. 

Naturaleza de los Servicios Analíticos
Según el requerimiento particular, la naturaleza del Servicio Analítico puede ir desde el simple análisis y entrega de resultados, hasta un asesoramiento técnico integral, partiendo del análisis del problema, la toma de muestra, la selección de los analitos y un informe de resultados, conclusiones y recomendaciones.
En otros casos la asistencia consiste en el desarrollo de metodologías analíticas "a medida" para su posterior implementación en laboratorios del sector público o privado.
Los procedimientos que están bajo la Garantía de Calidad o siguen normas reconocidas dan origen a un Certificado de Análisis. Aquellos que no lo están (procedimientos de aplicación esporádica o de única vez) originan un Informe de Análisis.
El tipo de Servicios Analíticos está orientado fundamentalmente al análisis inorgánico por la naturaleza propia de las necesidades nucleares. Sin embargo, últimamente se viene desarrollando una importante actividad en el análisis orgánico, dados los requerimientos del campo ambiental.
Los análisis en general están dirigidos hacia matrices sólidas, líquidas y en algunos casos gaseosas, con contenidos de analito en los órdenes de macro, meso y microcomponente. En algunos casos se cuenta con servicios de 24/48 hs.

Alcances de los Servicios y la Asistencia Técnica en Química Analítica
Análisis de elementos metálicos y no metálicos y sus aniones (nitratos, sulfatos, etc.) y/o compuestos inorgánicos u orgánicos selectos, desde el nivel de vestigios hasta el de macrocomponentes en diferentes matrices.
Las muestras involucradas en los Servicios Analíticos consisten fundamentalmente en: metales y aleaciones (ferrosas y no ferrosas), productos de corrosión o incrustaciones, aguas (naturales, potables, efluentes industriales, de proceso, etc.), minerales y sedimentos, productos farmacéuticos, soportes de muestras gaseosas ambientales o atmósfera laboral, suelos, análisis forenses, peritajes judiciales, objetos de arte y arqueológicos, productos y subproductos de la tecnología nuclear, alimentos, etc.

Complementariamente se brindan los siguientes servicios especializados:
Desarrollo y Adaptación de Métodos de Análisis.
Procedimientos según Normas de Gestión de la Calidad.
Búsquedas bibliográficas
Diseño y entrenamiento en el uso de Métodos Analíticos Instrumentales
Selección de Instrumental.

Técnicas Instrumentales
La Unidad de Actividad Química, para efectuar los Servicios Analíticos, cuenta con el siguiente instrumental:
Espectrómetro de masas por termoionización. 
Espectrómetro de absorción atómica en llama con accesorio para "flow injection analysis" (FIA) y accesorio para generación de hidruros o vapor frío.
Espectrómetros de absorción molecular (espectrofotómetro).
Espectrómetros de emisión por plasma inductivo. 
Cromatógrafo de gases con detector de FID y TCD.
Cromatógrafo de gases acoplado a espectrómetro de masas cuadrupolar (GC/MS).
Sistema LECO para determinación de C, S en muestras sólidas.
Sistema de pirohidrólisis.
Espectrógrafo de emisión para análisis cualitativo/semicuantitativo.
Espectrómetro de fluorescencia por rayos X dispersivo en longitud de onda.
Espectrómetro de fluorescencia por rayos X dispersivo en energías Espectrómetro con rayos X por reflexión total .
Cromatógrafos líquidos de alta performance (incluye la cromatografía de iones). 
Horno de digestión por microondas para la preparación de muestras.
Sistema de electroforesis capilar.
Electrodos específicos.
Titrimetría automática de alta precisión.
Sistema para el análisis de TOC (total organic carbon" y TIC (total Inorganic Carbon).

Los trabajos analíticos se enmarcan dentro de un sistema de calidad basado en las normas ISO 17025/IRAM 301.