Nuclear sí, con perdón

Para ser “cool”, lo más fácil es criticar lo impopular, no basta con huir de ello hay que mostrar públicamente que lo repudias.

Quizá sea ésta la primera entrada en la que se observe la diferencia más notoria entre este blog y otros blogs sobre ecologismo. En este espacio no veréis ese logo tan “cool” de “sitio desnuclearizado”, como se dice en la primera entrada publicada en el blog, el NO tiene poca o ninguna cabida en este lugar. No quiero convencer a nadie de que la energía nuclear es mejor que las renovables, principalmente, porque no lo es. A lo único que voy a limitarme es a desmentir ciertos bulos que por ignorancia, malicia o interés se usan como argumentos en contra de la energía nuclear y lo voy a hacer, simplemente, explicando en qué consiste la energía nuclear.

Por energía nuclear entendemos burdamente a la energía eléctrica obtenida en las centrales nucleares. Estas centrales aprovechan la energía liberada en las reacciones nucleares para sustituir el horno de las centrales térmicas convencionales, lo que realmente diferencia a la energía nuclear de la térmica es, por tanto, lo derivado de esta sustitución.

Las reacciones nucleares

Una reacción nuclear es una reacción en la que cambia la composición de los núcleos atómicos, tras una reacción nuclear se obtienen elementos diferentes a los originales. Estos procesos extraordinarios se ven acompañados de la liberación de una enorme cantidad de energía.

La reacción nuclear más conocida es la reacción de fisión nuclear. Esta reacción ocurre cuando un neutrón golpea a un núcleo pesado de un elemento fisionable (como son el uranio-233, uranio-235 y el plutonio-239). El impacto debe realizarse a una velocidad determinada de forma que el neutrón quede “incrustado” en el núcleo pesado. La inestabilidad nuclear hace que el núcleo se divida en dos núcleos más ligeros. El resultado de la división del núcleo es la liberación de una cantidad enorme de energía y partículas subatómicas que conforman las emisiones radiactivas. Las emisiones radiactivas más frecuentes son (electrones, positrones, neutrones, núcleos de hidrogeno,  núcleos de helio, y rayos gamma).

Si los neutrones liberados tras la fisión de un núcleo fisionable encuentran más material fisionable, la reacción aumenta su velocidad y se mantiene hasta agotar todo, o la gran parte, del material fisionable, este proceso se conoce como reacción nuclear en cadena.

Aplicaciones en la guerra

Que la radiactividad es peligrosa lo saben bien los científicos, tanto Marie Curie como su hija Irène Joliot-Curie murieron de leucemia y en los radiólogos, esta enfermedad tiene una incidencia mucho mayor que en profesionales que no trabajen en ambientes de radiación.

Un aspecto detestable de la tecnología nuclear son las bombas nucleares, el  6 y el 9 de agosto de 1945 las bombas de fisión nuclear little boy y fat man asolaron las ciudades de Hiroshima y Nagasaki, a finales de 1945 se estimaba que la cifra de muertos era de 140000, la mayoría por contaminación radiactiva. La destrucción es mayor si hablamos de una bomba H, la primera explosión termonuclear fue provocada el 1 de noviembre de 1952 en un precioso atolón coralino del Pacífico, la explosión de 10 megatones (equivalente a 10 millones de toneladas de TNT) era 500 veces mayor que la Hiroshima. La explosión destruyó por completo el atolón.

Aplicaciones en la paz

Entre las aplicaciones de los radionúclidos se encuentran algunas tan famosas como la datación mediante carbono-14, esta técnica es útil para fechar objetos de menos de 50000 años, para dataciones más antiguas se emplean los métodos de potasio-argón y de uranio-plomo.

En la agricultura, la irradiación con partículas gamma de moscas gusanera macho permitió que se dejara de usar DDT, tóxico para los seres humanos y animales que se exponen de manera repetida a él.

En las ramas industriales y de la ingeniería, cuando se requiere fabricar láminas de metal de grosor específico se emplean los poderes de penetración de diversos tipos de emisiones radiactivas.

Las reacciones nucleares tienen aplicaciones muy importantes en el campo de la medicina. Los tratamientos de cobalto que se emplean para detener ciertos tipos de cáncer se basan en la capacidad de los rayos gamma para destruir tejidos cancerosos. Otros núclidos se emplean como macadores radiactivos en medicina. Así por ejemplo, mediante el empleo de sodio-24 se puede estudiar el flujo de sangre y localizar obstrucciones en el sistema circulatorio. El talio-201 y el tecnecio-99 se pueden emplear para localizar daños sufridos por afecciones cardiacas. El yodo-131 se emplea para el control continuo del bocio y otros problemas de la tiroides, como también cotra tumores hepáticos o cerebrales. La energía por la desintegración del plutonio-238 se convierte en energía eléctrica en los marcapasos cardiacos, esto permite que se pueda emplear el dispositivo durante 10 años sin tener que cambiarlo.

Finalmente, encontramos el tema que nos ocupa, la energía liberada en las reacciones nucleares en cadena se emplea en las centrales nucleares de generación eléctrica para producir energía eléctrica.

REACTORES NUCLEARES DE FISIÓN

Las reacciones de fisión controladas en reactores nucleares producen en la actualidad el 19% de la electricidad que llega a los hogares españoles, el proceso de producción no diferencia mucho del usado en las centrales térmicas de carbón con la diferencia de que el horno de la central térmica es sustituido por un reactor nuclear. Los combustibles de los reactores nucleares no tienen ni el ordenamiento compacto ni la masa crítica de las bombas, por tanto, no existe posibilidad alguna de que se produzca una explosión nuclear. El mayor riesgo que entraña el uso de reacciones nucleares es el escape de los radionúclidos producidos al exterior con la consiguiente contaminación radiactiva. Tanto los radionúclidos producidos como sus radiaciones deben permanecer, en todo momento, en el interior de recipientes de los cuales no puedan escapar.

En el interior de todo reactor de fisión encontraremos cinco componentes principales: el combustible, el moderador, las varillas de control, el sistema de enfriamiento y los sistemas de protección.

El combustible

El combustible empleado son varillas de óxido de uranio (U₃O₈) enriquecido en uranio-235.

Moderador

Para que las reacciones de fisión sean más eficientes se debe controlar la velocidad de los neutrones liberados en la fisión de los núcleos atómicos. Para tal fin se dispone de una sustancia con cuyos átomos chocan los neutrones sin ser absorbidos, estas sustancias reciben el nombre de moderadores. Los moderadores más empleados son el agua y el grafito si bien los mejores moderadores son el helio y el agua pesada (óxido de deuterio).

Varillas de control

Para controlar la velocidad de la reacción en cadena se utilizan varillas de materiales capaces de absorber neutrones. Los más empleados son el cadmio y el acero al boro. Las varillas se insertan o retiran de forma controlada. Cuantos más neutrones sean absorbidos por las varillas, menos fisiones nucleares tendrán lugar y menor será la temperatura alcanzada en el reactor. Se puede decir por tanto que la producción de calor depende del sistema de control que hace funcionar a las varillas.

Sistema de enfriamiento

Existen dos sistemas de enfriamiento. El propio moderador en sí sirve como enfriador del reactor y transfiere el calor generado en la fisión al generador de vapor. El vapor de agua a alta presión se emplea para mover las turbinas que, a su vez, hacen girar las bobinas de los generadores. El segundo refrigerante puede ser agua de río, agua de mar o agua de recirculación, su función es condensar el vapor saliente de las turbinas para que sea recirculado al generador de vapor. Esta agua, antes de ser vertida se debe enfriar para no producir contaminación térmica exactamente igual que en centrales térmicas.

El peligro de fusión surge cuando el reactor es detenido súbitamente. El peligro lo constituye la desintegración de productos de fisión radiactivos que continua a gran velocidad. El aumento de la temperatura en el reactor puede ser tal que los elementos combustibles lleguen a fundirse y su recuperación sea imposible. Si esto ocurre el mayor peligro es que los elementos radiactivos en estado líquido puedan escapar y filtrarse al subsuelo o quedar expuestos en la atmósfera. Para evitar la fusión del núcleo se debe refrigerar hasta sofocar la reacción de fisión. Debe continuarse el enfriamiento hasta que los isótopos de vida media corta desaparezcan y se disipe el calor que produce su desintegración. Sólo en ese momento puede detenerse el enfriamiento con agua.

Protección

Para asegurar la protección, todo el reactor se encuentra en un gran recipiente contenedor de acero. Éste se encuentra albergado en un edificio de concreto reforzado de paredes gruesas, este tipo de edificios está especialmente diseñado para retener cualquier fuga de gases y soportar altas presiones. Las paredes del edificio constituyen la última barrera física de protección.

Accidentes nucleares

El accidente que ocurrió en 1979 en Three Mile Island en las cercanías de Harrisburg, Pennsylvania, se debió a que las bombas de agua se detuvieron demasiado pronto y las bombas de urgencia dejaron de funcionar. Por tanto, una combinación de mal funcionamiento mecánico, errores y descuido produjo el sobrecalentamiento que dañó la planta. Era imposible que estallara pero se rodujo fusión del material interno.

El accidente de 1986 en Chernobyl fue mucho más grave. Cuando el sistema de agua de enfriamiento falló la fusión de la parte interna del reactor produjo una explosión química (que no nuclear). El edificio en que se encontraba el reactor fue destruido y el moderador de grafito probablemente se quemó. A diferencia de los reactores actuales y de los reactores americanos de la época, los reactores rusos no se encontraban en el interior de edificios especialmente diseñados para contener la radiación. Tras la explosión, una gran nube productos radiactivos se liberó y se esparció por amplias regiones de Europa y Asia. Los efectos del desastre aun continúan.

En España, el 19 de octubre de 1989, en la central de Vandellòs I, situada en la provincia de Tarragona, y con un reactor de tipo grafito-gas, se produjo un accidente que se inició por un incendio en un edificio convencional de la central. El incendio generó una serie sucesiva de fallos de sistemas. Pese a todo, se consiguió llevar la central a la situación de parada segura. No se produjo eliminación de CO₂ del circuito de refrigeración, ni se produjo daño alguno a las personas que intervinieron en el control de la central.

A las 14:46:23 hora local del viernes 11 de marzo de 2011, un terremoto de magnitud 9 y epicentro frente a la costa de Honshu, 130 km al este de Sendai, en la prefectura de Miyagi, Japón, hizo temblar Japón e inició la mayor catástrofe natural del siglo XXI. A la devastación del terremoto se unió la impacable fuerza de un tsunami con olas de más de 10 metros de altura. Los resultados son desoladores. Las centrales nucleares de Fukushima I y II, la central nuclear de Onagawa y la central nuclear de Tokai se vieron seriamente afectadas. Las consecuencias de esta catástrofe están aún por evaluar.

Conclusiones:

La tecnología nuclear está presente en una infinidad de aplicaciones. Entre todas sus aplicaciones no belicistas, la producción de energía eléctrica en centrales nucleares es la que entraña los mayores riesgos para la humanidad. Hacer de la energía nuclear una energía segura exige de un gran control y de un buen diseño de las plantas. Con las medidas adecuadas, una central nuclear no reviste más riesgo que una central térmica o una central de ciclo combinado.

Hasta que las energías renovables se desarrollen lo suficiente y sean capaces de abastecer a la cada vez mayor demanda mundial de energía, la única forma de energía limpia que se conoce es la energía nuclear. La peligrosidad que entraña su manejo y la problemática de sus residuos hacen que su uso se deba controlar al máximo. El uso de la energía nuclear debe ser supervisado por organismos de control internacionales independientes que garanticen la seguridad de las centrales y en su caso prohíban la instalación o funcionamiento de las mismas.

Bibliografía:

1. Kennet W. Whitten, Kennet D. Gailey, Raymond E. Davis. Química General
2. Isaac Asimov. Nueva Guía de la Ciencia. Ciencias Físicas.
3. http://www.csn.es/
4. http://www.energia-nuclear.net/