Tras el terremoto del pasado 11 de marzo, Japón se enfrenta al peor desastre nuclear en décadas.

Podría resultar interesante conocer más detalles del funcionamiento de los reactores de la central nuclear de Fukushima para entender cómo se ha producido este accidente. Las repercusiones de esta catástrofe, inevitablemente, harán que se reabra el debate sobre las nucleares.

La planta

La central nuclear de Fukushima Daiichi tiene seis reactores y fue construida en los setenta. Los detalles de cada reactor pueden variar, pero el concepto sigue siendo el mismo: el núcleo es un vaso con forma de píldora, repleto con varios centenares de elementos combustibles. Cada elemento combustible contiene a su vez cientos de barras de combustible. Una barra de combustible es un tubo largo y estrecho hecho con una aleación de zirconio, que contiene en su interior pellets de uranio enriquecido al 3-5% con el isotopo U-235 (en el caso del reactor #3, se trata de Plutonio-239).

Cuando hay suficiente combustible en el núcleo, se produce una reacción en cadena que genera calor que es lo que finalmente se utiliza para producir energía. El núcleo de un reactor puede estar funcionando durante un año o más, antes de que sea necesario reemplazar el combustible.

El accidente

La clave del accidente está en el agua. Además de las barras de combustible, los elementos combustibles tienen también canales por los que circula agua purificada. El agua actúa como moderador de las reacciones y, a la vez, sirve de refrigerante para el núcleo; y por supuesto, también para producir la electricidad: el agua, una vez convertida en vapor en el reactor, acciona las turbinas que generan la electricidad. Después de pasar por las turbinas, el agua se enfría y se re-introduce nuevamente en el núcleo, repitiéndose todo el proceso.

Todo va bien hasta que el agua deja de circular, que es exactamente lo que pasó durante el terremoto de magnitud 9.0 que asoló la región el pasado 11 de marzo. Cuando falló el sistema eléctrico, los generadores diésel, diseñados para asegurar que el agua fluyera en el reactor #1, dejaron de funcionar durante una hora tras el terremoto. Al día siguiente, 12 de marzo, el suministro de agua al reactor #3 también se interrumpió. En ambos casos, el núcleo resultó sobre calentado.

La crisis

Inmediatamente después del terremoto, los reactores de la central de Fukushima, y de muchas otras, entraron automáticamente en modo ‘apagado’. Unas barras especiales con material absorbente de neutrones, conocidas como barras de control, se introdujeron entre los elementos combustibles para detener la reacción en cadena. Pero las reacciones en cadena no son las únicas responsables del calor que se produce en el núcleo: a medida que se consume el combustible, se van creando nuevos elementos que también producen calor en su propio proceso de desintegración radiactiva. Se trata de una pequeña cantidad de calor, sí, pero no hay manera de apagarlo. Por lo tanto, al no funcionar la refrigeración de emergencia, la temperatura comienza a subir. El agua en el interior del reactor también comenzó a hervir y a transformarse en vapor, aumentando la presión en el interior del reactor.

Cuando la temperatura alcanza los mil grados centígrados, la aleación de zirconio que alberga los pellets de uranio comienza a fundirse o agrietarse. Cuando esto ocurre, reacciona con el vapor de agua produciendo óxido de zirconio y gas hidrógeno, que es altamente volátil.

Los operarios podrían saber o no lo que estaba ocurriendo cuando decidieron liberar algo de presión en el reactor #1 el sábado. El hidrógeno, aparentemente, fue el causante de la explosión que hizo volar la cubierta del reactor, aunque la vasija parece no haber sufrido ningún daño (ver el diagrama del Instituto de Energía Nuclear, NEI).

Si -como parece- el zirconio se rompió, parte de los pellets de uranio y plutonio de las barras de combustible se habrían fundido y depositado en el fondo del vaso. En ese caso, los núcleos #1 y #3 serían en estos momentos unos enormes tubos de ensayo conteniendo combustible radiactivo, mezclado con zirconio y agua. Ese combustible derramado podría iniciar reacciones de manera incontrolada. Si eso se produjera, derivaría en un desastre nuclear sin precedentes.

Actuaciones de emergencia

Para prevenir semejante catástrofe, los técnicos de la central deciden inundar ambos reactores con agua de mar. La decisión no ha resultado fácil: las impurezas del agua marina estropearán definitivamente los núcleos, dejándolos absolutamente inservibles. Sin embargo, al menos, conseguirán disminuir la temperatura y evitar nuevas roturas de las barras de zirconio. Además, se está inyectando ácido bórico, que es un excelente absorbedor de neutrones y que debería evitar reacciones, aún con el combustible depositado en el fondo del núcleo. También se está liberando el exceso de vapor, lo que reducirá la presión interna.

¿Qué ocurrirá a continuación?

Es muy difícil de aventurar. En el mejor escenario posible, el combustible podrá enfriarse lo suficiente para estabilizar la situación. Lo que sí hay que saber, es que no hay ninguna manera de ‘apagar’ el calor residual que permanecerá en el interior de esos reactores. A menos que todo el combustible pueda extraerse, algo que parece imposible por ahora, los núcleos necesitarán refrigeración durante semanas para evitar nuevas crisis. Y después de que el peligro haya pasado, el desmantelamiento de los reactores puede llevar décadas.

Vía :: The Great Beyond | Technology Review

Actualización:

[14-03-2011]

• Esta madrugada se ha producido una nueva explosión en el reactor #3
• El reactor #2 también presenta, en estos momentos, problemas de refrigeración

[15-03-2011]

• La radiación se dispara tras nuevas explosiones (reactor #4) esta madrugada en la central
• Los niveles de radiación llegan a nivel 6 (el nivel 7 es Chernobil)

[16-03-2011]

• Nuevo incendio en el reactor #4
• Evacuación de los últimos trabajadores que quedan en la planta
• Terror nuclear en Japón (El Mundo)