domingo, marzo 13, 2011

El accidente de Fukushima

A las 06:46 (hora oficial peninsular) del 11-03-2011 se produjo un terremoto de 9.0 en la escala de Richter, con epicentro en el litoral japonés.

Japón tiene 55 reactores en funcionamiento. De estos 11, al detectar que el temblor excedía las condiciones de seguridad, se apagaron automáticamente (conocido en la jerga como SCRAM).

Hasta aquí todo en orden.

Conviene ahora repasar un poco cómo funciona una central eléctrica térmica. En resumen consiste en utilizar una fuente de calor (carbón, petróleo, gas natural, biomasa, nuclear, geotérmica o solar) para hacer hervir agua. El vapor de agua hace girar una turbina y esta produce electricidad. El agua, pues, "se lleva" el calor de su fuente para "transformarlo" en electricidad y lanzar al medio el calor que no se ha aprovechado. Si no
se ha entendido todavía basta comprender cómo funciona la refrigeración de un automóvil: el agua "se lleva" el calor que no se aprovecha para mover el vehículo y que tampoco se lanza por el tubo de escape. Sin agua de refrigeración un automóvil tiene serios problemas.

Existe, no obstante, una importante diferencia entre una central nuclear y una basada en petróleo, carbón, biomasa, gas natural o solar. En las segundas, una vez eliminas la fuente de calor (apagas la caldera o se pone el sol) la refrigeración ya no es necesaria. En una nuclear, en cambio, una vez se apaga el reactor este sigue generando calor. Ya no hay reacciones nucleares que generen calor pero sí existe radiactividad (mucha) que lo hace. ¿Cuánto calor genera una nuclear recién apagada? Aproximadamente un 3% del que hay a plena potencia. No parece mucho pero basta recordar que una nuclear típica genera unos 1000 MW eléctricos y para hacerlo genera unos 3000 MW térmicos. Un 3% de eso son 90 MW. No parece gran cosa, pero para ponerle en su adecuado contexto voy
a inventar una medida de potencia a la que llamaré "estufa" y a la que asignaré 2000 W. Los 90 MW de calor que genera nuestro reactor nuclear recién parado equivalen entonces a 45000 "estufas". Si usted se imagina 45000 estufas como las de su casa... Sí, todavía es mucho calor.

Así pues, los 11 reactores parados activaron sus generadores diésel de emergencia para que activaran las bombas de agua y estas enfriaran el núcleo del reactor.

Hasta aquí todo en orden.

Entonces llegó el tsunami. Y en Fukushima-1-1 inutilizó los generadores de emergencia. Fukushima-1-3 también quedó dañada, pero no tanto.

La compañia eléctrica TEPCO actuó con transparencia (para variar) e informó a la situación al gobierno, que siguiendo los protocolos de seguridad, procedió a evacuar la zona.

Mientras tanto Fukushima-1-1 y Fukushima-1-3 pasaban a la refrigeración de último recurso: baterías.

Hasta aquí todo en orden, pero las baterías no duran más de unas horas. Y todavía tenemos el reactor generando decenas de megavatios de calor durante días... Que no podemos sacar de allí.

El reactor, claro está, se va calentando, calentando y calentando. Para prevenir una rotura de la vasija del reactor los técnicos disponen de depósitos de emergencia (en la jerga de los reactores de Fukushima se les llama "el toro") donde echar el agua hipercalentada. Al quitar agua del reactor la presión en este disminuye.

Esta medida está muy bien pero solo sirve para ganar tiempo ya que, de seguir así el toro acabará también lleno de agua hipercalentada y no podrá admitir más. Así pues, no queda más remedio que "ventear" (palabreja derivada de traducir mal el inglés, lo correcto sería "ventilar" o, mejor aún, "dejar salir") vapor de agua del toro al exterior. Ese vapor de agua es radiactivo. No mucho (no esperéis miles de muertos), pero radiactivo al fin y al cabo (es por esto que se ordenó evacuar la zona). Por otro lado, al ir sacando agua del reactor al toro y del toro al exterior nos encontramos con que la cantidad de agua que hay en el reactor va disminuyendo.

¿Es eso grave? Pues sí porque, por si no lo recordábamos, el agua está allí para refrigerar el reactor. OK, la estamos echando al exterior porque no la podemos retener dentro (de otro modo la vasija del reactor reventaría) pero si el combustible nuclear queda "al aire" (o sea, no cubierto por agua) entonces sí que se va a calentar de verdad. Se puede calentar hasta el punto de que se funda el uranio y entonces hablamos de "meltdown" o "fusión del núcleo" (no confundir con fusión nuclear, por cierto). ¿Ha pasado eso en Fukushima? En el reactor 1 parece que sí, en el 3 parece que no, pero la información es todavía confusa.

¿Qué consecuencias tiene una fusión del núcleo? Al estar el uranio fundido los residuos más volátiles (yodo-131, cesio-137, estroncio-90...) se liberan. Eso produce una emisión de radiación muy grande dentro del reactor. Si el reactor está bien construido la emisión
no va a salir al exterior o lo hará en pequeñas cantidades, como fue el caso de Santa Susana (1959) o Three Miles Island (1979). Si el reactor no está bien diseñado la emisión va a salir al exterior en cantidades industriales, como fue el caso de Leningrad-1 (1975), Chernobyl-1 (1982) y, por supuesto, Chernobyl-4 (1986). Una segunda consecuencia, que hay que tener en cuenta pero es menos relevante, es que, en función del daño
recibido, una fusión del núcleo puede producir la completa inutilización del reactor (tal fue el caso de Three Miles Island-2 y Chernobyl-4).

Los reactores de Fukushima tienen suficientes barreras de hormigón para evitar una gran emisión como la de Chernobyl-4. Sin embargo, tomar precauciones es sensato y evitar la fusión imperativo. Es por ello que, ante la imposibilidad de hacerlo de otra forma, se ha optado por refrigerar los reactores con agua de mar. Eso conllevará,
casi con total seguridad, su inutilización futura pero se evitan así males mayores.

Según parece (la información es confusa) mientras se estaba iniciando la inundación con agua de mar, se ha producido una explosión en Fukushima-1-1. Esta explosión se ha producido en el edificio del reactor pero no dentro de lo que es el propio reactor. El origen es una explosión de hidrógeno, generado a partir del agua hipercalentada.
Afortunadamente el reactor se diseñó suficientemente bien para que, en caso de que generara hidrógeno, este se acumulara fuera. Según se afirma, tanto el reactor como su edificio de contención (que evitaría que el grueso de la radiactividad saliera fuera en caso de meltdown) continúan en buen estado. Los medios generales no comentan qué sucede con los residuos radiactivos de alta actividad que había almacenados allí (imagino que ni siquiera saben que había residuos allí), asunto preocupante.

Hasta aquí lo que, más o menos, se sabe. Ahora, lo que no sabemos a ciencia cierta:

¿CONTINÚA EL MURO DE CONTENCIÓN EN BUEN ESTADO? Aparentemente sí, claro que yo no pondría la mano en el fuego por ello, ya que ha tenido que resistir un terremoto mayor de lo que estaba preparado para resistir y una explosión.

¿HA HABIDO FUSIÓN DEL NÚCLEO (MELTDOWN)? En Fukushima-1-1 sí y de ahí las trazas de Yodo-131 y Cesio-137 detectadas. En Fukushima-1-3 parece que no (al menos es lo último que he leído).

¿QUÉ PASA CON LOS RESIDUOS? Una de las preguntas que no he visto que casi nadie se haga es qué pasa con los residuos de Fukushima-1-1. Estos estaban en el edificio que explotó y no estaban especialmente acondicionados (es decir, embutidos en resistentes bidones) para soportar estas lides. Precisan también refrigeración pero no tanto como el reactor. Así pues ¿está su piscina en buen estado? También es posible que alguna de las barras de combustible gastado se haya roto, liberando así los elementos radiactivos que contiene.

¿VOLVERÁN FUKUSHI
MA-1-1 Y FUKUSHIMA-1-3 A FUNCIONAR? Probablemente no. Fukushima-1-1 tiene desperfectos más que evidentes a raíz de la explosión y el maremoto, además el núcleo parece haberse fundido parcialmente. Por si fuera poco el agua de mar corroerá el núcleo del reactor y el circuito primario de refrigeración. Fukushima-1-3 tiene más posibilidades ya que el núcleo parece que no se ha fundido ni ha habido ninguna explosión pero los daños que va a causar el agua de mar lo hacen improbable.

¿CUÁL SERÁ EL ALCANCE DEL ACCIDENTE?
REACTORES: De momento Fukushima-1-1 está ya suficientemente refrigerada, lo cual
decarta males mayores. Los técnicos continúan batallando con la refrigeración de Fukushima-1-3. Si consiguen restablecerla las instalaciones de Fukushima-1-3 no sufrirán más daños aparte de los que cause la corrosión ocasionada por el agua de mar.
TRABAJADORES: Los trabajadores de la central han recibido dosis de radiación nada desdeñables, he leído que en algún caso hasta 10 rem. No son dosis mortales pero incrementan significativamente la posibilidad de padecer cáncer a largo plazo.
POBLACIÓN CIVIL: Los habitantes de la zona fueron rápidamente evacuados y las dosis de radiación recibidas han sido bastante bajas. No es de esperar un Chernobyl-2 (a menos que el muro de contención haya quedado muy dañado, falle la refrigeración con agua marina y se produzca una fusión del núcleo o bien a menos que los residuos nucleares hayan quedado completamente fuera de control). En función de los datos definitivos podemos esperar algún caso extra de cáncer en la zona (el accidente más similar a este fue el de Three Miles Island, donde los datos oficiales hablan de una muerte por cáncer extra). Si todo va bien los habitantes podrán volver a sus casas en unas semanas o meses.

¿QUÉ VA A HACER JAPÓN CON SUS CENTRALES NUCLEARES? El último "accidente" en la historia nuclear japonesa se produjo en la central de Kashiwazaki-Kariwa en el 2007. En realidad ni siquiera fue un "accidente" sino un incidente y de consecuencias bastante más menores de lo que creyeron los medios de comunicación. A pesar de eso los reactores no se empezaron a poner en marcha de nuevo hasta 2 años después (y todavía quedan algunos poner de nuevo en servicio). Obviamente este accidente, mucho más grave, tendrá consecuencias más serias. De entrada, supongo que se ordenará que todas las centrales sean reformadas para resistir terremotos de grado 9 en la escala de Richter y posiblemente Japón se plantee el cierre de sus centrales más antiguas que, como es de esperar, han resistido peor el seísmo.

¿AFECTA ESO AL CIERRE DE GAROÑA (previsto para el 2013)? Depende de cómo se mire. Garoña es gemela de Fukushima-1-1, claro que nadie espera que Garoña vaya a enfrentarse a un terremoto de grado 9.0 en la escala de Richter.




ACTUALIZACIÓN (15/03/2011 00:12):
La situación sigue siendo bastante confusa... Tras revisar el asunto parece claro que tanto en los reactores 1 y 3 la explosión de hidrógeno se debió al agua de mar que, inyectada en el núcleo, se encontraba con las barras de combustible gastado que habían estado sin refrigeración. Esas barras, muy calientes, habrían producido la hidrólisis del agua (separándola en oxígeno e hidrógeno) y ese hidrógeno es el que habría generado la explosión.



Fukushima-Daiichi-1-1: Fusión parcial del núcleo. Emisión de radiación moderada. Edificio del reactor destruido. Muro de contención en buen estado. Estado de residuos radiactivos desconocido. Nivel de refrigerante (agua de mar) estable.
Fukushima-Daiichi-1-2: Los esfuerzos por inyectar agua de mar al reactor han fallado. Las barras de combustible se encuentran en estos momentos fuera del agua. Riesgo de inminente fusión completa del núcleo. Por motivos no aclarados las válvulas de emergencia (que permiten emitir vapor al exterior) han fallado también y la presión en el interior del núcleo está aumentando a niveles muy preocupantes. Registrada una explosión (¿en el toro?). Riesgo serio de explosión del reactor y que no resista el muro de contención (acabo de leer que el muro ya está roto) (Chernobyl segunda parte).
Fukushima-Daiichi-1-3: Explosión de hidrógeno. ¿Fusión parcial del núcleo? ¿Emisión de radiación moderada? Edificio del reactor destruido. Muro de contención en buen estado. Estado de residuos radiactivos desconocido. Nivel de refrigerante (agua de mar) estable.
Onagawa (reactores 1, 2 y 3): falsa alarma (detectaron la radiación procedente de Fukushima).
Tokai-2: estable, pero solo le queda un generador diésel de emergencia (los otros dos están averiados).



P.S.: dado lo complejo y prematuro del asunto es posible que la información contenida aquí sea errónea o ya desactualizada. Si algún lector encuentra algún error será bien recibido.

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3 Comments:

At 12:42 a. m., Blogger Eloy :: Samurai Socialista :: said...

Realmente, uno centra la atención en tema del reactor y la contención, y se olvida por momentos de los depositos de residuos, yo no descartaría que alguna barra de combustible usado volara por los aires y que parte del I131 y el Cs137 sean también de ahí y no solo de la fusión parcial de las barras "activas" en la vasija, esto último también incluiría un gran peligro extra para los operarios encargados de controlar la situación, porque puede haber dando vueltas por ahí restos de Plutonio, Uranio y todos los otros radionucléidos mas pesados de las barras usadas.

 
At 12:49 p. m., Anonymous TiXolO said...

Hola, muy bueno el post!
Menudo 'pepinazo' ha soltado el reactor 3 de Fukushima (se nos va a quedar grabado el nombre)

Saludos

 
At 12:48 a. m., Blogger Pedro said...

@Eloy:

Bueno, creo que se detectó el Yodo y Cesio radiactivo ANTES de la explosión (aunque no me jugaría la vida en ello). Por otro lado el Yodo-131 desaparece muy rápido (su semivida es de solo 8 días), mientras que los reactores se recargan cada 1 año aprox. A menos que se hubiera recargado hace pocas semanas no debería quedar cantidades significativas de Yodo-131 en el combustible gastado.

@TiXolO:
Me temo que me equivoqué en la previsión inicial y que el pepinazo grande lo acabamos de ver... Si realmente se ha roto el muro de contención lo que ha pasado hasta ahora va a ser una broma... :-(

 

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