Fukushima Dai-ichi

Sin dudas, el resto de nuestros días recordaremos este nombre japonés, como hemos recordado y recordaremos aquel nombre ruso. Fukushima Dai-ichi. ¿Por qué? Trataré de hacer un breve racconto de los sucesos desde un punto de vista técnico, lo más objetivo posible, y de lo que nos han dicho y mostrado en los medios.




Antes que nada, sin embargo, pediré al lector que haga un ejercicio mental: haga una lista de todos los contextos en que alguna vez haya utilizado o escuchado la palabra nuclear a lo largo de su vida.
¿Listo? Bien, ahora evalúe, en promedio, ¿bueno o malo? Le propongo finalmente que compare su lista con una breve lista que le daré a continuación:
-Usos médicos de la energía nuclear como por ejemplo: resonancia nuclear, diagnóstico por imágenes, terapia de boro para tratamiento de cáncer.
-Producción de radioisótopos para uso medicinal.
-Generación de energía con ínfimas emisiones de gases de invernadero.
-Esterilización de materiales para medicina y otras áreas como guantes de latex, gasas, etc.
-Caracterización y estudio de la estructura de los materiales.
-Datado de fósiles.
-Técnicas de radiografía en metales para detección de grietas en oleo- y gasoductos.
-Zondas de perfilaje de pozos petroleros.
-Desalinización de agua de mar para consumo humano en zonas desérticas.
-etc...

Si, muy probablemente, en su lista incluyó menos de la mitad de los items que yo, aunque seguramente incluyó las bombas de Hiroshima y Nagasaki, junto con el accidente de Chernobyl -quizás, el de Three Mile Island en EEUU en 1979 no lo tenía en mente-. Usted puede decir que mi lista es incompleta y que estoy haciendo trampa; tendrá razón.

el objeto de este ejercicio es mostrar justamente eso: en cualquier tema del que se hable frente a gente que no domina (ni tiene por qué dominar) tal tema, se puede formar una opinión tergiversada sólo mostrando u ocultando la información a conveniencia. En particular, la gente común, que es la que conforma la opinión pública, sabe muy poco sobre energía nuclear. Mea culpa. La industria nuclear, en la que me incluyo, tiene serias dificultades para comunicarse con la opinión pública. Lo pagamos muy caro como explicaré más adelante.

Volvamos a lo prometido. El viernes por la mañana (en Argentina) amanecimos con la noticia del terremoto que luego sería puesto primero en el ranking de destrucción en la historia de Japón, seguido por un tsunami devastador. Cuántos recordarán en 10 años el nombre de Fukushima y cuántos que todo comenzó con un terremoto histórico seguido de un tsunami acorde al temblor, me pregunto. Y me hago esta pregunta, y se la hago al lector porque, si, es cierto, las noticias fueron impactantes, con las imágenes y los videos en repetición infinita de las olas entrando en la costa y arrastrando autos como juguetes, pero inmediatamente, el centro de la escena fue ocupado por la alerta nuclear en las centrales de Fukushima. Los canales de televisión locales parecieron haberse olvidado de los miles de muertos y desaparecidos, de las ciudades enteras borradas por una marejada inimaginable de lodo. La alerta nuclear era más importante. ¿Por qué? (otra vez preguntándome y tratando de responderme.) Volvamos al ejercicio propuesto y razonemos como la prensa que intenta mantener un nivel de rating alto a cualquier costo. Las palabras alerta, pánico, miedo, catástrofe, etc producen un alimento al morbo de las personas pero combinadas con la palabra nuclear o atómico (depende el gusto del consumidor) lleva a la gente a niveles inexplicables de morbo. Luego, estarán todos allí esperando la última des-noticia con la TV encendida. Nuestros anunciantes estarán felices.

Si, me desvié entre mis pensamientos. Vuelvo. Inmediatamente comenzado el terremoto, los sensores sísmicos de las centrales operativas accionaron el apagado automático de cada uno de los reactores exáctamente como debía ser. Fin de la fisión nuclear en todos y cada uno de los reactores, fin de la generación de alta potencia. Muchos habrán leído y/o escuchado que, aún con el reactor apagado, el combustible nuclear se mantiene generando una cantidad de calor remanente que debe ser enfriado. Ese calor remanente proviene de los elementos radiactivos que continúan liberando energía excedente. Ese proceso es de corta duración para algunos de esos elementos y de más larga duración para otros. Ese calor debe ser extraído de modo de mantener el combustible a temperaturas adecuadas para su correcta conservación.

Cuando el reactor es apagado de manera planificada, manteniendo la planta conectada a una red de alimentación eléctrica, inmediátamente se conectan el sistema de refrigeración de parada del reactor. Este sistema utiliza bombas para sacar el agua, que se calienta luego de haber pasado por el combustible y tomado parte de su calor, enfriarla en un condensador y volverla a inyectar en el reactor para recomenzar el ciclo.

En el caso de apagado no planificado (como el terremoto) y con pérdida de la red eléctrica externa, existen motores diesel que se encienden inmediátamente para alimentar un sistema de refrigeración similar al explicado en el párrafo anterior, pero diseñado para este tipo de situación. Estos motores, también cumplieron con su misión. Se encendieron inmediátamente. Sin embargo, transcurrida una hora de adecuado funcionamiento, el tsunami golpeó a Japón y en particular a las centrales costeras de Fukushima Dai-ichi y Dai-ni. En el primer caso, la sala de los motores diesel se inundó, dañándolos y afectando el servicio de los mismos. En el segundo caso, en Dai-ni, algunos componentes del sistema de refrigeración de parada se vieron dañados. Aquí es donde la compañía Tokio Electric Power Co (TEPCO) informa al gobierno y al Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA ó IAEA en inglés) inmediatamente sobre la emergencia. Aquí, también, comienza el folklore de la prensa sensacionalista.

El problema inicial en estas plantas fue la imposibilidad de refrigerar adecuadamente el combustible nuclear.
¿Cuáles son los riesgos?
Como el combustible continúa generando calor, si el agua que pasa a través de él no se hace circular, enfriándola, se comienza a evaporar. El perfecto análogo es una olla a presión calentada sobre la hornalla. La evaporación tiene dos problemas. El primero es que la presión dentro del recipiente que contiene al combustible comienza a aumentar, más mientras más vapor hay. El recipiente está diseñado para soportar presión pero tiene un límite. El segundo problema es que el vapor no es bueno absorbiendo calor, con lo que a medida que el agua se evapora, partes del combustible pueden quedar sin suficiente refrigeración. El resultado es que alcanzada una temperatura límite el combustible comienza a fundirse como pasa con cualquier material al que se le entrega suficiente calor.
¿Y qué hay de malo en que el combustible se funda?
La barra de combustible en sí misma es la primer barrera de contención de los elementos radiactivos que se generan en el proceso de fisión nuclear. Cada fisión de un átomo de uranio produce dos fragmentos radiactivos. Esos fragmentos se quedan atrapados dentro del mismo combustible por lo que no se liberan al ambiente. Si el combustible se funde (o derrite) entonces, algunos elementos pueden escaparse al agua de refrigeración. Por eso no es deseable que el combustible se funda.
¿Qué pasa una vez que el combustible se empezó a derretir?
El combustible es la primer barrera para los elementos radiactivos pero hay más. Asumiendo que un poco del combustible se derrita, los elementos radiactivos pasan al agua y al vapor de refrigeración. El circuito de refrigeración, es un circuito cerrado, llamado circuito primario y es la segunda barrera de contención de la radiactividad. Mientras el sistema primario esté sellado, los elementos radiactivos se encuentran confinados y no hay emisión de radiación al ambiente.

Haré un pequeño alto aquí. Aún sin refrigerar, por un tiempo prudencial, continúa sin haber el menor riego de emisión (o fugas como les gusta llamar en los medios) de radiación al ambiente. En este estadío las centrales, el gobierno japonés tomó la decisión (basada en protocolos internacionales) de realizar una evacuación preventiva de los habitantes de las zonas vecinas a la central. ¿Significaba esta evacuación que la gente estaba en peligro? No. Sólo precaución. Sin embargo la prensa dejó volar su imaginación asgurando que el riesgo de contaminación nuclear era inminente. (Pido acá disculpas por la falta de rigor en no citar a los medios y a las fuentes. Excede mi disponibilidad de tiempo.) También se pudieron ver imágenes de una refinería de petroleo incendiándose mientras un re-conocido (y no por eso reconocido) "periodista" de TN asegura que "eso que vemos es el reactor". Total desconocimiento al servicio del terror y las buenas ventas.

Continúo. Dije antes que sin refrigeración se genera presión en exceso y que es necesario liberar. Hablé de la analogía con la olla a presión. En ese caso se levanta la válvula y el vapor sale. En el reactor es igual: se abren algunas válvulas y el vapor sale. El lector atento se preguntará a dónde va ese vapor que tenía radiación y que hasta ahora estaba confinada. La respuesta es que hay una tercera barrera de contención y que es el llamado recipiente de contención primerio. Todo el circuito de refrigeración está contenido en una estructura de hormigón reforzado y acero, capaz de soportar alta presión y perfectamente sellado, de manera que cualquier vestigio de radiación en el circuito de refrigeración queda en la contención. En particular, el vapor excedente se envía a una gran pileta con forma de rosca, hallada en el fondo del edificio de contención, llamada pileta de supresión. Allí el vapor se enfría en una gran cantidad de agua.

¿Ese es el edificio que explotó?
No. El edificio cuyo techo se derrumbó tras la explosión es una contención secundaria que no soporta presión pero que aún puede contener a la radiación antes de salir al ambiente.

¿Y por qué explotó?
La alta temperatura del reactor produce la oxidación del zirconio, un elemento fundamental en las aleaciones utilizadas para materiales del reactor, esta oxidación libera hidrógeno, un gas muy volátil. También el agua a alta temperatura puede descomponerse en sus componentes oxígeno e hidrógeno. Ambos fenómenos en falta de algunos sistemas especiales para la eliminación del hidrógeno en el aire produjeron un exeso de tal elemento dentro de la contención secundaria de las unidades 1 y 3 de Dai-ichi. El hidrógeno se recombina muy rápidamente con el oxígeno del aire, produciendo vapor de agua y liberando mucha energía. Estas recombinaciones fueron las que produjeron las explosiones que se vieron.

¿Y sin ese techo, la radiación se escapa?
En el caso de que algo de radiación haya logrado escapar de la contención primaria o de la pileta de supresión, aún tiene que recorrer un largo camino hasta ese techo ausente. Es posible que algo de radiación pueda escapar al ambiente, esa radiación es bastante baja de todos modos.

¿Qué significa que la radiación sea baja?
La radiación tiene dos efectos en los humanos. La exposición a una fuente de radiación de alta intensidad en un período de tiempo corto puede causa efectos directos que terminan en la muerte. Sin embargo, para exposiciones a bajas intensidades, los efectos se evalúan en forma de probabilidad. Exponerse un dado tiempo a una fuente de radiación puede aumentar la probabilidad de contraer cáncer en un tanto por ciento. Algunas cuentas interesantes las a publicado Leonardo Ruspini en su facebook Tomando algo de lo que él publica podemos leer:
En las zonas habitadas (alrededor de las centrales afectadas), y evacuadas, se vio que la radiación medida fue de 40 micro Sv/h. Esto quiere decir que de una población de 1000 personas expuestas 3 días, en 50 años se observaran 0.1 nuevos casos de cáncer, sobre los 2 casos normales de cáncer esperables en esta población.
Agregaré que la radiación natural promedio en el mundo (esto es la radiación proveniente del sol y de la tierra, entre otras) es de 2.4 mili Sv por año. Queda claro que no hemos visto aún casos realmente significativos de irradiación de gente de la población. (Cabe preguntarse cuál es la catástrofe que vaticinan los medios al día de hoy)

¿Por qué inyectar agua de mar?
El objetivo principal de cualquier instalación nuclear en emergencia no es proteger la instalación sino a la gente de la población de una posible irradiación. Luego, ante la imposibilidad de refrigerar de manera apropiada, asegurando la integridad de los combustibles, se toma la decisión de aplicar un método de refrigeración alternativo pero posible. Eso es la inyección de agua de mar. Un método de refrigeración alternativo pero efectivo. No solo se introduce agua dentro del circuito primario de refrigeración sino que se inunda todo el edificio de contención primaria de manera de refrigerar el recipiente de presión desde afuera, aumentando la capacidad de absorber calor generado por los combustibles.
Estas centrales ya no podrán utilizarse para la producción de energía. Como mencioné al principio, lo fundamental es proteger a la población de una posible liberación de radiación. Es fundamental tener en cuenta cuál fue el disparador de toda esta historia. Una de las peores catástrofes naturales de que haya registro en los últimos cientos de años. Ciudades enteras quedaron arrasadas, fábricas, edificios. Parece casi una buena noticia que todas las centrales nucleares se hayan mantenido en pie ante tremendas vibraciones y golpes de agua, siendo el saldo negativo que las centrales no puedan seguir usándose para la producción. ¿Es que alguna industria quedó utilizable en la zona de la catástrofe natural? Más aún, las centrales del complejo Dai-ni se encuentran actualmente en un estado completamente seguro, luego de haber reparado los sistemas de refrigeración dañados en el terremoto. El saldo nuclear es altamente positivo. La cantidad de víctimas de la radiación (cuya incidencia es sólo un aumento en la probabilidad de enfermedad) considerando al personal que trabaja en las plantas para inyectar agua de mar, es ínfima frente a la cantidad de víctimas del tsunami.

¿Entonces, no tenemos otro Chernobyl?
La situación no está aún estabilizada definitivamente, pueden pasar muchas cosas, aún otro terremoto. Sin ir más lejos, hoy hubo una réplica de más de seis grados). Pero hay un punto de partida fundamental para negar que se parezca esto a aquel infame accidente. El objetivo de Chernobyl no era cuidar a la gente sino la producción. Luego, todo lo que sucedió fue diferente. Se violaron procedimientos de operación. Ante el comienzo de un funcionamiento anormal de la planta, las fisiones en el reactor nunca se apagaron, por el contrario, aumentaron. Esto provocó aumento de temperatura. El aumento de temperatura provocó el encendido de bloques de grafito (carbón) que se utilizaban como parte del reactor (ausentes en todos los reactores operativos en el mundo). Ese encendido provocó un aumento en la presión y una explosión de vapor. Sin agua, el núcleo se fundió. El edificio no tenía contención, con lo cual el techo se derrumbó, dejando escapar los elementos radiactivos a la atmósfera. Finalmente, se intentó ocultar el accidente en vez de mitigarlo. Se demoró en evacuar a las personas que sufrieron irradiación.

En japón fue todo muy distinto. Aún así, muchos grupos antinucleares afirman que la energía nuclear es insegura, que es mala y, apoyados por una opinión pública engañada, fuerzan a los estados a tomar decisiones poco fundamentadas como la de Alemania de parar 7 centrales nucleares porque son anteriores a 1980. Yo estoy de acuerdo en que debe revisarse la seguridad de las centrales nucleares permanentemente. De hecho, se hace. Hay muchas cosas para mejorar y se trabaja en ello. Pero, por favor, no vengan a decir que la energía nuclear es mala y que la industria nuclear es una amenaza siempre al borde de la catástrofe cuando en más de 40 años de operación sólo ha habido 3 (si, tres) accidentes que causaron la muerte directa de menos de 50 personas. Miren a la industria del petróleo que tanto alaban algunos grupos, cuando inundan todo el golfo de México de petróleo por no cumplir con estándares mínimos de seguridad. De eso, todos se olvidaron pronto. Investiguen cuántas muertes son ocasionadas en las minas de carbón por explosiones. Les recomiendo lean -en inglés- el artículo: Nuclear Overreactors

Piensen en cuanto se daña a la atmósfera con las emiciones de dióxido de carbono. Investiguen todo eso. Todo lo que puedan. Lean sobre la eficiencia, los costos y los deshechos producidos por las fuentes de energía alternativas como eólica y solar. La evaluación debe ser completa. Y sobre todo, lean entre líneas, no se dejen llevar por lo que dice uno solo: un sólo canal de noticias, un sólo diario, un sólo científico, un sólo opinólogo. Siempre hay puntos de vista diferentes. Hay que oirlos todos antes de opinar o bien, callar.

Yo me callo y me quedo a la espera de las preguntas que quieran hacer, esperando poder contestarlas o, al menos, dar alguna pista en ese sentido.