ALATI en Contacto - Nº3

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CCHEN - 2
Modificación y recarga de irradiador
autoblindado con lápices gastados de Co-60

A continuación, se presentan los detalles del trabajo de recuperación del
irradiador auto-blindado de Co60 NORATOM, mediante un conjunto de
modificaciones y la recarga con lápices de Co-60 provenientes de la Planta de Irradiación Multipropósito (PIM-CCHEN)

Hernán Loyola San Martín, Pedro Henríquez, Jorge Gamarra
Comisión Chilena de Energía Nuclear - CCHEN

Daniel Perticaro, Presidente de ALATI

Recarga con lápices de Co60 en la Planta de Irradiación Multipropósito (PIM) CCHEN en Lo Aguirre, Santiago.

La OIEA y CNEA organizaron el Workshop “Estableciendo pautas para los sistemas de gestión integrada”

Antecedentes y justificación del proyecto
La Sección de Salud y Alimentos de CCHEN (SSYA), realiza actividades rutinarias de irradiación de tejidos biológicos y otros. La capacidad de irradiación de los 3 irradiadores que posee disminuye naturalmente y tiene un efecto en la gestión de uso de los irradiadores de la SSYA. En 2016 sólo dos de los tres irradiadores contaba a con actividad radiactiva suficiente para operar eficientemente. Fue necesario priorizar elementos a irradiar o, simplemente, desincentivar algunos. Actualmente, los dos irradiadores de la SSYA, Gamacell (Co60) y BPCDI (Cs-137), que están en operación requieren estar funcionando más tiempo con un mismo elemento a irradiar.
El tercer irradiador, NORATOM (Co60), tenía sus fuentes radiactivas agotadas, sin embargo se encontraba en condiciones mecánicas operativas. Se inició un trabajo exploratorio con el fin de recuperar éste irradiador. Se recurrió a la gestión de desecho de lápices gastados de la Planta de Irradiación Multipropósito (PIM-CCHEN) y se encontró que algunos lápices de Co60 utilizados por la PIM tenían características similares a los lápices gastados del irradiador NORATOM, con las actividades adecuadas para utilizarse y reactivar éste irradiador.

Metodología
Este trabajo de ingeniería requirió de una exploración y estudio del irradiador NORATOM, dado que se desconocían los detalles de su fabricación. Se planificó el trabajo en dos etapas independientes; la primera de ellas incluyó la preparación de infraestructura mayor, el transporte seguro del irradiador desde la sala de irradiaciones hasta el edificio del reactor RECH-1, la descarga y gestión de los lápices agotados de Co-60; la segunda etapa, comprendió la modificación, recarga, instalación y pruebas finales de funcionamiento del Irradiador NORATOM, finalizando con el licenciamiento de la instalación.Cada una de las Etapas contempló una serie de pasos que permitieron ir dimensionado las tareas por realizar y, por supuesto, dar garantías de seguridad física y radiológica a los participantes; para ello se realizaron reuniones con los actores principales involucrados, configurando un equipo de trabajo multidisciplinario y versátil, que se integran al proyecto según las necesidades en las distintas etapas y pasos. Así, además de los integrantes principales, se sumaron algunos colaboradores de los siguientes grupos de la CCHEN: 
Irradiador noratom modelo 3500
El irradiador NORATOM fue fabricado por la Empresa NORATOM en Noruega. Fue traído a Chile en 1969 con aproximadamente 8000[Ci] de Co60 (ver anexo 1). El blindaje identificado como NOR3030, contiene plomo y pesa 4.4 [ton]. Ver fig. [1]. Posee una columna de blindaje en el centro del blindaje principal. La columna se desplaza verticalmente mediante un sistema hidráulico para permitir acceder a la cámara de irradiación, la cual está ubicada en el centro de dicha columna. En la posición de irradiación la muestra se expone a las fuentes que están alojadas en el centro del blindaje principal y rodean a la cámara de irradiación.

ETAPA 1

Revisión y reparación de infraestructura mayor para  recuperación del irradiador noratom 

a) Estanque  
Una de las actividades principales en torno a la recuperación del irradiador es el intercambio de fuentes de Co-60. La CCHEN dispone de un antiguo estanque, fabricado en la institución, que fue utilizado en su momento para la reparación de un irradiador GAMMACELL. Se hizo una mantención renovando su pintura. En este estanque se realizó el retiro de las fuentes gastadas. 

b) Puente Grúa Móvil 
Todo el trabajo de desmantelamiento del irradiador debe realizarse fuera del laboratorio en el cual está actualmente instalado. Lo anterior significa mover una masa de 4.5 toneladas hacia una zona de trabajo que cumpla con la seguridad física y radiológica vigente. Por lo anterior, se realizó el proceso de revisión y mantención del Puente Grúa Móvil disponible 

Habilitación del laboratorio de irradiaciones 
Para iniciar el proceso operativo del proyecto, desinstalación del irradiador desde su actual emplazamiento, fue necesario realizar las siguientes actividades: 

a) Habilitar la sala de irradiaciones del CEN La Reina, donde estaba instalado el Irradiador NORATOM (Fig. 1 y 2). 

b) Habilitar la sala contigua dividida por un portón de corredera. El propósito es lograr un libre tránsito vehicular, despejando la vía de acceso desde la entrada oriental hasta el irradiador NORATOM.

c) Instalación en la pared, al costado superior del NORATOM, un brazo mecánico móvil, para levantar el tapón de plomo de 120 kilos de peso (Figura 6), cuya capacidad es igual o menor a 200 kilos.

d) Desarme del panel divisorio de la sala contigua y acopiar en pared sur de la sala.

e) Habilitación al paso vehicular, ya sea para una grúa horquilla o el puente grúa móvil.

f) Coordinación con personal operativo de la sala de irradiaciones para la habilitación del área de trabajo (en figura 2, línea roja segmentada).

g) Al momento del traslado del irradiador NORATOM al RECH-1, se desmonta provisoriamente las instalaciones eléctricas, ubicadas sobre los 2 portones de corredera del laboratorio de Irradiaciones (Figura 3).

El sector es demarcado y aislado a la circulación de personas, mediante señalización con conos y banda plástica.

Habilitación de zona de trabajo en el reactor RECH-1
El proyecto “Reactivación con fuentes de Co-60 al Irradiador NORATOM”, contempla realizar las actividades de manipulación a distancia de lápices de Co-60, al interior de un estanque (Figura 4), en sector Sur de la planta baja del RECH-1.
Con el fin de cumplir con las normas de seguridad física y radiológica, se implementa y acondiciona el área de la planta baja del RECH-1, donde se instala el estanque de agua. Adicionalmente, el estanque queda blindado en su entorno mediante la instalación de bloques de concreto (Figura 4).

Preparación del irradiador noratom para el transporte al RECH-1
Por tratarse de un irradiador muy antiguo, se cuenta solamente con 1 plano de construcción, por lo cual solo se tiene información parcial de la estructura interna del irradiador (Figura 1).
Por tal motivo se realiza un estudio visual interno al canastillo porta lápices de Co-60, mediante apoyo fotográfico, logrando determinar detalles estructurales internos del canastillo del irradiador.
Posteriormente se realizó un levantamiento gráfico externo en Autocad del NORATOM (Figura 7).
Se realizaron frotis a las fuentes y zonas cercanas para descartar contaminación.
Todas las operaciones permanentemente supervisadas por el Oficial de Protección radiológica de turno. Después de realizadas las actividades del paso 3, el irradiador NORATOM queda preparado para ser transportado al RECH-1.

Traslado irradiador Noratom desde sala irradiaciones a RECH-1
Se transportó el irradiador dentro del recinto CCHEN, desde el laboratorio de Irradiaciones hasta el edificio del reactor RECH1, se utilizó el Puente Grúa Móvil y el apoyo de la grúa horquilla.

Retiro de lápices de co-60 gastados desde el irradiador NORATOM
Por intermedio del puente grúa del RECH-1 se trasladó, el irradiador NORATOM al interior del estanque. Durante esta operación, se dejan disponibles los estrobos de la tapa del NORATOM, para su uso posterior. Una vez fijo en el estanque, se instala en su costado, la estructura base para apoyar el blindaje de retiro de lápices BT-15. Con el apoyo de mangueras, se instala una bomba de agua, con entrada por la válvula del estanque y derivación a desagüe. La salida de la bomba se instala en la parte superior del estanque. Se instala un filtro de agua en circuito cerrado y se realiza un muestreo del agua en el estanque para descartar posible contaminación del agua.
Esta operación se realiza a la hora y a las 24 horas. Las muestras son enviadas a laboratorio y analizadas. Luego de comprobar ausencia de contaminación, se realizó el cambio de estrobos para proceder a retirar la tapa de plomo que cubre al canastillo con los lápices de Co-60. Durante esta operación, fue imposible retirar la tapa de plomo y hubo que sacar el irradiador del estanque, para reingresarlo en forma invertida.
Una vez invertido el irradiador NORATOM, e instalado nuevamente en el estanque se retiró la tapa de plomo y el canastillo con fuentes quedó descubierto. Los lápices gastados se dispusieron en blindaje y posteriormente se gestionó su desecho.

ETAPA 2
La segunda etapa, comprendió la modificación, recarga, instalación y pruebas finales de funcionamiento del Irradiador NORATOM, finalizando con el licenciamiento de la instalación.

Traslado de blindaje NORATOM y estanque de traspaso
Se contrata servicio de transporte externo y se traslada el irradiador sin fuentes desde el reactor RECH-1 a edificio del reactor RECH-2 ubicado en centro Lo Aguirre de CCHEN.

Diseño, construcción y modificación de partes
Con la información obtenida en el proceso de desinstalación, diseñó un nuevo canastillo (Figura 10), especialmente acondicionado para alojar los nuevos lápices provenientes de la PIM.
Debido a la diferencia en diámetro y longitud de los lápices de Co-60 del irradiador NORATOM con los lápices procedentes de la PIM, fue necesario rediseñar y construir un nuevo canastillo, el cual tiene 12 alojamientos equidistantes (Figura 11), para recibir 12 lápices con total de 8000 Ci aproximadamente.
Dada la disponibilidad de lápices de Co-60 de la PIM, se utilizó para el diseño del nuevo canastillo, 12 lápices de Co-60 con la siguiente configuración:

Configuración de fuentes (lápices) a utilizar en la recarga con el fin de obtener 8000 Ci aproximadamente
Diseño dosimétrico de la recarga del Irradiador
Dada esta configuración de fuentes, se realizan cálculos para estimar la tasa de dosis esperada dentro del volumen de la zona de irradiación.
Configuración de fuentes y zonas de irradiación:
Dimensiones zonas de irradiación
Dosis estimadas dentro de la cámara de irradiación considerando en aire en su interior:

Dosis estimadas dentro de la cámara de irradiación considerando en agua en su interior:
Cálculo tasa dosis NORATOM en el exterior de éste

Cambios en la Estructura y Tapas de plomo de irradiador NORATOM
Por tratarse de una carga de lápices de Co-60 de mayor longitud (de 210 centímetros del NORATOM a 290 centímetros de la PIM), fue necesario maquinar las tapas flanche de plomo, para permitir el acceso al nuevo canastillo, con los lápices de mayor longitud.

Recarga de Irradiador NORATOM
Esta actividad se realizó en la piscina de la Planta de Irradiación Multipropósito (PIM), en coordinación con personal argentino (CNEA) en período de recarga de la PIM.
Obras civiles para Caja Subterránea en Sala de Irradiaciones
Se construyó una caja subterránea en la sala de irradiaciones para acomodar el irradiador al nivel de piso y facilitar su uso.

Diseño y Automatización Sistema de Control de Irradiación
Antes que el irradiador NORATOM dejara de ser usado a causa del decaimiento de los lápices de Co-60, contaba con un control manual de subida y bajada del cilindro de irradiación. Además el control del tiempo de irradiación se realizaba con un cronómetro.
Se diseñó, y fabricó un sistema de control automático de bajada y subida del carro de irradiación. Su principal función, será la programación de tiempos de irradiación. El sistema está basado en un Controlador PLC con pantalla táctil.

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