Complejo de energía nuclear de Karachi

La central nuclear de Karachi (o KANUPP ) es una gran central nuclear comercial situada en Paradise Point en Karachi , Sindh , Pakistán . ^[5]

Oficialmente conocido como Complejo de Energía Nuclear de Karachi , ^[5] el sitio de generación de energía está compuesto por tres plantas de energía nuclear comerciales. ^[6] La K-1 comenzó sus operaciones de criticidad en 1971, mientras que la K-2 comenzó sus operaciones en 2021 con una capacidad de energía bruta de 1100 MWt . ^[7] La ​​K-3, con un diseño similar a la K-2, está prevista para su puesta en servicio oficial y comenzó sus operaciones de criticidad el 21 de febrero de 2022. ^[7]

La primera planta de energía nuclear, que más tarde se conoció como K-1, se puso en funcionamiento con el apoyo de Canadá, mientras que K-2 y K-3 han sido apoyadas por la financiación y la inversión proporcionadas por China y el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA). ^[8] Después de unas largas y complicadas negociaciones con Canadá , la planta de energía nuclear de Karachi fue construida por empresas canadienses en 1965 y entró en estado crítico en agosto de 1971 con un reactor tipo CANDU más pequeño : proporcionó energía y generó electricidad a toda la ciudad de Karachi. ^[8] El sitio está protegido y cubierto por la supervisión del OIEA , que también proporcionó fondos para la expansión del sitio. ^[8]

La planta de energía nuclear tiene la distinción de ser la primera planta nuclear comercial en el mundo musulmán . ^[9]

En 1960, Abdus Salam , entonces asesor científico de la administración de Ayub , brindó una fuerte defensa del uso industrial de la energía nuclear en su país en la Asamblea General de las Naciones Unidas , allanando el camino para el establecimiento de la planta de energía nuclear. ^{: 32  [10]} A pesar de la fuerte oposición de los funcionarios de la administración de Ayub, fueron los esfuerzos personales de Abdus Salam los que lograron que el presidente Ayub Khan aprobara la financiación y el financiamiento de la planta de energía nuclear . ^{: 32–33  [10]} En 1963, el Gobierno de Pakistán encargó al Servicio Geológico de Pakistán (SGP) que realizara el estudio para la planta de energía nuclear que seleccionó Paradise Point y Hawke's Bay como las ubicaciones ideales; el SGP seleccionó Paradise Point para la ubicación. ^{: 79  [11]} Se llevaron a cabo negociaciones y conversaciones con Canadá sobre el suministro de la planta de energía nuclear en Karachi y el contrato se firmó con General Electric Canada como diseñador y empleó a la Montreal Engineering Company como su empresa de ingeniería civil en 1965. ^{: 141–142  [5]}

La planta de energía nuclear fue diseñada conjuntamente por los ingenieros de la Comisión de Energía Atómica de Pakistán y General Electric de Canadá para proporcionar distinción y diferencia de los reactores de investigación nuclear de la India, como los reactores CIRUS y Dhruva que utilizan la misma tecnología CANDU . ^[12] El factor de toma de decisiones que se tomó en consideración para vender la tecnología CANDU a Pakistán por parte de Canadá fue visto como el mantenimiento de un equilibrio de poder entre India y Pakistán. ^{: 80  [13]} En 1966, la ingeniería civil y la construcción comenzaron por la Montreal Engineering Co. que terminó su construcción en 1971. ^{: 143  [5]} La planta de energía nuclear alcanzó la criticidad el 1 de agosto de 1971 y comenzó a producir generación de energía completa el 2 de octubre de 1972. ^{: 141  [5]}

El 28 de noviembre de 1972, el presidente Zulfiqar Ali Bhutto inauguró la planta nuclear de Karachi cuando se conectó al sistema de red de K-Electric , una empresa de suministro de energía propiedad de inversores con sede en Karachi. ^[14]

Inicialmente, Canadá, a través de su contratista GE Canada, suministró el moderador de óxido de deuterio y el uranio natural, pero quiso dejar de apoyar las operaciones de la planta nuclear después de 1974, cuando India hizo explotar la bomba nuclear cuyo material fisible se produjo en el reactor CIRUS inicialmente suministrado por Canadá. ^{: 27  [15] [16]} En 1975, GE Canada comenzó a cobrar a Pakistán 27 dólares por libra de óxido de deuterio , lo que era caro para los contribuyentes del país. ^[12]

Con la negativa de Pakistán de convertirse en parte del Tratado de Proliferación Nuclear (NPT), GE Canada suspendió la venta de repuestos importados, uranio natural, agua pesada y soporte técnico para la planta de energía nuclear, aumentando los temores de que Karachi entrara en una fase de apagón en 1976. ^{: 141  [5]} Con los técnicos canadienses abandonando el país, la ciudad quedó expuesta a materiales radiactivos al aire libre mientras se estimaba que la planta de energía nuclear cerraría en seis meses. ^[12] A pesar del escepticismo canadiense, la Comisión de Energía Atómica de Pakistán pudo trabajar en la producción de óxido de deuterio a un precio menor y estableció el taller de máquinas para fabricar su maquinaria y herramientas cerca de la planta de energía nuclear con la ayuda de la Universidad de Karachi . ^[12]

La expulsión canadiense del proyecto resultó ser una bendición disfrazada porque permitió a la Comisión de Energía Atómica de Pakistán establecer sus propios talleres de máquinas, instalaciones de soldadura y centros de capacitación con la ayuda de la Universidad de Karachi, que resultó ser fundamental para la producción del país de maquinistas capaces y soldadores calificados, así como tecnología del ciclo del combustible nuclear. ^{: 149  [5]} Desde 1979, el óxido de deuterio y el agua pesada son producidos localmente y autóctonos por la Comisión de Energía Atómica de Pakistán en la Instalación de Producción de Agua Pesada de Multan , que lo hizo posible y mantuvo la planta en funcionamiento en sus operaciones de red. ^[16]

Muchos de los repuestos y componentes de las máquinas fueron diseñados localmente para mantener la red de la planta de energía nuclear funcionando de manera segura; la valiosa experiencia adquirida se compartió con los funcionarios chinos en el diseño de los protocolos de seguridad del reactor y, finalmente, ayudó a operar la planta de energía nuclear de Chashma en 1993. ^[12]

Después de intensas negociaciones y con la cooperación del OIEA, en mayo de 1990 se revisó la política canadiense hacia la central nuclear de Karachi, permitiéndole proporcionar asistencia para la operación segura de KANUPP (SOK) a través del OIEA y sólo para las acciones correctivas sugeridas por el OIEA. ^[12]

En 2015 y 2016, China mostró gran interés en ampliar la capacidad energética de la planta de energía nuclear de Karachi y firmó un acuerdo para suministrar dos plantas de energía nuclear Hualong One con el inicio de operaciones comerciales programado para 2021 y 2022 respectivamente. ^{[8] [17]} Las unidades de reactor tendrán una vida útil de diseño de 60 años y representan aproximadamente el 10% de la capacidad de generación total del país. ^[8] Al 31 de diciembre de 2017, la planta de energía nuclear de Karachi ha generado 14,2 mil millones de kWh de electricidad y ha sido alimentada por miles de paquetes de combustible fabricados en Pakistán sin ninguna falla. ^[18]

La primera unidad de reactor en la planta de energía nuclear de Karachi fue un solo reactor de agua pesada presurizada tipo CANDU (PHWR) con una capacidad total de generación de energía bruta de 137 megavatios (MW). ^{: 141  [5]} Originalmente se conocía como "KANUPP" (posteriormente clasificado como K1 en la década de 2010) que utilizaba el moderador de óxido de deuterio (D ₂ O o agua pesada ) enfriado por agua con uranio natural como combustible. ^{: 141  [5]} La instalación de producción de agua pesada de Multan proporcionó el agua pesada necesaria a la planta de energía nuclear de Karachi desde 1978 ^{: 141  [5]}

El KANUPP fue considerado uno de los reactores más antiguos que utilizó el sistema PHWR tipo CANDU para generar energía desde 1971 hasta 2021. ^{: 141  [5]}

El reactor estaba formado por una calandria tubular de acero inoxidable austenítico, que contenía el moderador de agua pesada y 208 tubos de refrigeración. El sistema moderador estaba formado por la calandria, los enfriadores, las bombas y el sistema de purificación en el circuito de agua pesada, y las válvulas de control, las válvulas de descarga y los sopladores de helio en el circuito de helio . ^[19] El combustible era uranio natural en forma de pastillas de dióxido de uranio sinterizado enfundadas en tubos delgados de aleación de circonio para formar elementos de combustible sólido de aproximadamente 19,1 pulgadas (48,53 cm) de largo por 0,6 pulgadas (1,4 cm) de diámetro. ^[19]

En 2010, se conectó una fuente de proceso de destilación de efecto múltiple (MED) a la planta de energía nuclear de Karachi que puede producir 1600 m ³ / día de agua potable. ^{: 27  [20]} Además, una planta de ósmosis inversa también está acoplada a la planta de energía nuclear que produce 454 m ³ / día de agua para uso del reactor. ^{: 27  [20]}

Entre 1970 y 1990, la KANUPP había generado energía de alrededor de ~7.9 mil millones de unidades de electricidad con un factor de disponibilidad de vida útil promedio de 55.9%. ^{: 143  [5]} Los técnicos canadienses diseñaron la vida útil de las operaciones de la planta para ~30 años, que completó su vida útil en 2002. ^[21] La Autoridad Reguladora Nuclear (NRA), el regulador de la planta de energía nuclear, extendió su vida útil hasta 2012 (más tarde hasta 2021) y mantuvo un factor de capacidad de 55.7% con una generación total de energía de 137 MW. ^[22]

El 1 de agosto de 2021, la unidad canadiense, K1, cesó sus operaciones de criticidad y fue eliminada gradualmente cuando se desmanteló del sistema de red nacional, lo que marcó el final de sus 50 años de largos servicios operativos a la nación. ^{[4] [23] [24]}

De 1973 a 1979, K1 tuvo un factor de operación de 70,1% ^{:145  [5]} y entre 2006 y 2021, estuvo en 55,7%. ^[25]

En 2015, los contratistas de energía chinos se interesaron en la planta de energía nuclear de Karachi; finalmente, la administración paquistaní y el gobierno chino firmaron un acuerdo energético para construir dos unidades de reactor Hualong One por mil millones de dólares estadounidenses , cada reactor produciendo 1.100 MW. ^{[23] [26] [27]}

El K-2 es un reactor de agua a presión (PWR) suministrado por la Corporación Nuclear Nacional de China , y está diseñado conjuntamente por los ingenieros de la Comisión de Energía Atómica de Pakistán. ^[12] El 26 de noviembre de 2013, el Primer Ministro Nawaz Sharif inauguró ceremonialmente un proyecto energético en la Planta de Energía Nuclear de Karachi para la construcción de dos unidades de reactor, una que consiste en el Hualong One y la otra es ACPR-1000 , ambas son reactores de agua a presión. ^{[28] [29]} La construcción del KANUPP-2 comienza el 20 de agosto de 2015 y la construcción del KANUPP-3 comenzó el 31 de mayo de 2016. ^[30] Ambas unidades están cerca de completarse y se espera que alcancen su capacidad energética total en 2021 y 2022 respectivamente. ^[17]

Según el Dr. Ansar Pervaiz , entonces presidente de la Comisión de Energía Atómica de Pakistán , los bancos chinos han proporcionado 6.500 millones de dólares para este proyecto en forma de préstamos y las pruebas en frío del sistema del reactor en el KANUPP-2 comenzaron el 9 de diciembre de 2019. ^{[28] [31] [32] [33] [34] [35]} El KANUPP-2 se sincronizó con la red eléctrica el 18 de marzo de 2021. ^[36] La Corporación de Ingeniería Zhongyuan de China (CZEC) está prestando servicios actualmente como consultor de ingeniería civil para ambos reactores. ^[37]

El 2 de diciembre de 2020, se inició la carga del combustible nuclear con la autorización de la Autoridad Reguladora Nuclear . ^[38] La operación de criticidad comenzó con éxito el 3 de marzo de 2020. ^[39] El 20 de marzo de 2021, el K2 se sincronizó con el sistema de red eléctrica del país, y PAEC calificó la operación como un "regalo del Día de Pakistán" a la nación. ^{[38] [40]}

El 28 de mayo de 2021, la planta de energía nuclear entró en funcionamiento con el sistema energético del país y fue inaugurada por el primer ministro Imran Khan. ^[41]

El K3 es un primer reactor nuclear planificado como ACP-1000 suministrado por la Corporación Nuclear Nacional de China cuya construcción comenzó el 31 de mayo de 2016, construyéndose junto con el KANUPP-2 ^[42] y el primer motor de vapor se instaló el 28 de agosto de 2018. ^[43]

El 1 de enero de 2022 se inició la carga de combustible; ^[44] y el reactor nuclear se conectó a la red eléctrica nacional el 4 de marzo de 2022. ^[3]

Los funcionarios de la PAEC han dicho que quieren añadir otros dos reactores en Karachi, posiblemente unidades APR-1400, cada una con 1.400 MW de capacidad de generación. ^[45] En 2023, la Comisión de Energía Atómica de Pakistán presentó una propuesta de nuevo diseño al Ministerio de Energía para establecer la planta de energía nuclear, K4, con una capacidad de 1.400 MW en el Complejo de Energía Nuclear de Karachi. ^[46]

Los Servicios Nacionales de Ingeniería (NES) brindan consultoría sobre la gestión energética de la planta de energía nuclear y administran las operaciones de transmisión de energía eléctrica mediante la sustitución de los transformadores antiguos, las líneas eléctricas trifásicas , los disyuntores y el relé de protección de la línea de transmisión de doble circuito de 132 kV que une la planta de energía nuclear con K-Electric . ^[47] El NES a menudo trabaja en estrecha colaboración con el Instituto de Ingeniería de Energía de la Universidad de Karachi para diseñar un esquema de protección discriminatoria y su integración en el sistema de red de las plantas de energía nuclear. _[ ^47] En 2010, el NES y el Instituto de Ingeniería de Energía se comprometieron a reemplazar los relés de energía electromecánicos con los disyuntores SF6 y los modernos dispositivos numéricos de protección de línea . ^[47]

La planta de energía nuclear de Karachi fue diseñada para producir energía bruta a 137  MWe con la salida neta correspondiente de 125 MWe. ^[47] De 1972 a 1979, la planta de energía nuclear operó con factores de capacidad de disponibilidad relativamente altos de hasta 70% – proveyó electricidad y energía a toda la ciudad de Karachi. ^{: 143  [5]} Entre 1972 y 1992, la planta de energía nuclear generó la energía de alrededor de 7.9 mil millones de unidades de electricidad con un factor de capacidad de disponibilidad de vida útil promedio de 55.9%. ^{: 141  [5]} En 1994, la planta de energía nuclear operó excepcionalmente al 85.81% del factor de capacidad – el más alto desde su establecimiento. ^{: 141  [5]} En 2002-04, la planta de energía nuclear fue cerrada debido a problemas de mantenimiento, y ahora se mantiene al 55.55% del factor de capacidad, produciendo nominalmente 90 MW de energía eléctrica. ^[48]

Con la finalización de las dos unidades más, se espera que la planta de energía nuclear produzca más de 2000 MW de electricidad a una capacidad del 80-90%. ^{[8] [28]}

La planta de energía nuclear de Karachi es propiedad de la Comisión de Energía Atómica de Pakistán , que dirige las operaciones a través de regulaciones proporcionadas por la Autoridad Reguladora Nuclear (NRA), que es responsable de la concesión de licencias, la inspección y la garantía de los procedimientos de seguridad que se llevan a cabo durante el funcionamiento de la planta de energía. ^[49]

El Servicio Nacional de Ingeniería (NES) de Pakistán, el contratista, administra la planta de energía nuclear en el sitio en nombre de la Autoridad Reguladora Nuclear y supervisa la distribución general de electricidad de la planta de energía nuclear, incluido el uso de transformadores y conexiones a la red en la ciudad. ^[47] K -Electric apoya las operaciones de NES para administrar la planta y se conecta a la energía proporcionada por la planta de energía nuclear para alimentar sus circuitos. ^[48] La Comisión de Energía Atómica de Pakistán, por otro lado, tiene la responsabilidad de administrar las operaciones generales de la planta de energía nuclear, incluida la maquinaria computarizada, los estimuladores de la planta y la fabricación de haces de combustible, la producción del ciclo de combustible, las herramientas de fabricación y el uso de computadoras. ^[50]

Contratistas de sitios de energía

• Compañía de Ingeniería de Montreal (1965–71)
• GE Canadá (1971–76)
• K-Eléctrico
• Comisión Nacional de Comunicaciones de China
• NES Pakistán

La central nuclear de Karachi recibió una amplia publicidad y fama en los medios cuando fue inaugurada por el presidente Zulfikar Ali Bhutto el 2 de noviembre de 1972, acompañado por los principales científicos del país y funcionarios cívicos de alto rango. ^[14] Desde el año 2000, la central nuclear de Karachi ha sido objeto de un debate político y una controversia entre los activistas antinucleares y pronucleares del país debido a su repetido cierre para generar energía para abastecer a la ciudad. ^[22] En 2000, Zia Mian , un físico del SDPI con sede en Islamabad, comparó el rendimiento y la eficiencia de la central nuclear con los de "los seis reactores con peor rendimiento del mundo". ^{: 5–6  [51]}

A raíz del accidente nuclear en la planta de energía nuclear de Fukushima Daiichi en Japón en 2011, la Autoridad Reguladora Nuclear (NRA) de Pakistán realizó una inspección de seguridad de la planta de energía nuclear. ^[22] El Dr. Pervez Hoodbhoy, que visitó la planta de energía nuclear como parte de la inspección, tuvo una visión negativa del desempeño de la planta y fue muy crítico con el monitoreo de la planta por parte del OIEA. ^[22] Sin el apoyo material canadiense, la planta de energía nuclear se cerró varias veces en los años 1979, 1982, 1993 y en 2002. ^{: 144–146  [5]} Se ha informado que los cortes de energía en la planta de energía nuclear de Karachi son altos en comparación con el otro reactor CANDU canadiense, principalmente atribuidos a fallas en el equipo y la regulación. ^{: 147  [5]} En 2002, se estableció la Autoridad Reguladora Nuclear para establecer los códigos de regulación, las regulaciones de seguridad y los estatutos basados ​​en la experiencia aprendida en el funcionamiento de la planta de energía nuclear de Karachi. ^[12]

Las fugas de hexafluoruro de uranio (UF6) en el cilindro de vapor nuclear han sido reportadas en múltiples ocasiones, pero se abordaron cuando Bashiruddin Mahmood afirmó haber inventado un instrumento científico para prevenir más fugas. ^[52] El 18 de octubre de 2011, el NES (administrador de la planta) impuso una emergencia de siete horas después de detectar una gran fuga de agua. ^[53] La fuga fue controlada y se levantó la emergencia. ^[53]

A pesar de los incidentes de cortes de energía, los físicos superiores y la administración de la planta de energía nuclear han desestimado las críticas a las operaciones de la planta de energía nuclear que sostenían que la planta de energía tenía que funcionar sin el apoyo técnico y material de Canadá, y las instalaciones que no existían en el país para apoyar las operaciones de la planta. ^[12] La instalación de soldadura, fabricación de herramientas y talleres de máquinas cerca de la planta de energía nuclear de Karachi fueron finalmente establecidos por Parvez Butt (un ingeniero mecánico ) para apoyar las operaciones de energía nuclear de la planta en años sucesivos; Butt fue honrado con el honor más alto de la nación por esta contribución. ^[12]

Según el informe presentado al OIEA por SB Hussain, un físico de alto rango que trabajó en la planta de energía nuclear de Karachi, mantener la operación de la planta de energía nuclear en un entorno de ausencia total de Canadá era una tarea difícil, pero resultó ser una bendición disfrazada, porque proporcionó a la Comisión de Energía Atómica una oportunidad de participar en la autosuficiencia en la producción de programas de ciclo de combustible nuclear y autofabricación que fueron una experiencia fundamental para operar y gestionar de manera segura la planta de energía nuclear de Chashma, mucho más grande, en Punjab. ^{: 149  [5] [12]}

Según la evaluación realizada por la Corporación Nuclear Nacional de China , las obras de construcción de la planta de energía nuclear de Karachi han promovido el desarrollo de industrias relacionadas en Pakistán, proporcionando más de 10.000 puestos de trabajo para el área local. ^[54]

Personal notable

• • Parvez Butt – maquinista, ingeniero jefe, director de energía nuclear, presidente de PAEC (2001-2006)
  • Bashiruddin Mahmood – ingeniero principal
  • Ansar Pervaiz , ingeniero, director general de una central nuclear y presidente de la Asociación de Empresas de Energía Atómica de Pakistán (2009-2013)
  • Wazed Miah , físico y científico jefe de una central nuclear (1972-1974)
  • Hameed Ahmad Khan, físico y científico jefe de la central nuclear
  • Anwar Habib , ingeniero principal y responsable de seguridad nuclear
  • Zaheer Baig, físico sanitario y especialista en control de radiación

Desde 1973, la Comisión de Energía Atómica de Pakistán participó en una iniciativa educativa conjunta con el departamento de física de la Universidad de Karachi para patrocinar programas de grado en física de la salud e ingeniería electrónica, y amplió su asociación con la Universidad NED en ingeniería eléctrica , específicamente ingeniería energética . ^[55]

El Instituto de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Islamabad opera y mantiene el Instituto de Ingeniería Energética de Karachi, que ofrece programas de capacitación y cursos en ingeniería nuclear, eléctrica y mecánica en la planta de energía nuclear de Karachi. ^[56]

• Energía en Pakistán
  • Energía nuclear en Pakistán
  • Energía hidroeléctrica en Pakistán
  • Electricidad en Pakistán
  • Apagón continuo
• Economía de Karachi
  • Industria de Pakistán
  • Industria en Karachi

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