65.000 euros al día por no tener un basurero nuclear

Central nuclear de Vandellós

España ha comenzado a primeros de año a pagar el alto precio de carecer de un lugar donde guardar su basura atómica. La Empresa Nacional de Residuos Radiactivos (Enresa) abonará 64.900 euros cada día como penalización por no recuperar las 2.000 toneladas de residuos nucleares enviadas a Francia hasta 1994.

El acuerdo entre los dos países fijaba que España recobraría los residuos, procedentes de la central tarraconense Vandellós I, desmantelada en 1989 tras un incendio, a partir del 31 de diciembre de 2010. Pero no hay donde meterlos, tras el fracaso de la búsqueda de un pueblo en el que instalar un Almacén Temporal Centralizado (ATC) que custodie el combustible gastado en los reactores españoles.

El proceso, que arrancó en 2004 tras la victoria en las elecciones de José Luis Rodríguez Zapatero, está todavía a la espera de lo que diga el nuevo presidente de la Generalitat de Catalunya, Artur Mas, según admitió la semana pasada el ministro de Industria, Miguel Sebastián, señalando a Ascó (Tarragona) como posible sede.

Un retraso de varios años

Los residuos nucleares españoles, almacenados en un centro de La Hague (Normandía) gestionado por el gigante público Areva, se reducen ahora a 13 metros cúbicos altamente radiactivos (que caben en una furgoneta) y 666 metros cúbicos de media actividad, tras ser reprocesados.

El objetivo de Industria era tener listo el ATC en 2012, pero ya es imposible. Con los plazos que constan en el proyecto de construcción, el almacén se retrasaría hasta 2015. La factura a pagar entonces, a 64.900 euros el día durante cuatro años, rondaría los 95 millones de euros, el presupuesto anual de una universidad pequeña.

Sin embargo, el cheque será mayor, ya que la cifra a pagar se revisa al alza mediante una fórmula de actualización. El acuerdo firmado el 18 de mayo de 2001 entre la empresa hispanofrancesa Hifrensa, antigua propietaria de Vandellós I, y la francesa Cogema, hoy Areva, establecía una penalización de 50.000 euros por día de retraso a contar desde el 31 de diciembre de 2010. En 2005, la sanción económica ya alcanzaba los 60.000 euros. Y hoy roza los 65.000, según fuentes de Enresa. "Esta penalización será más alta cuanto más tiempo transcurra", explican. Fuentes de Industria aseguran que Francia devolverá "la mayor parte" cuando España asuma sus desechos atómicos.

El dinero de la penalización saldrá de un fondo para la gestión de residuos radiactivos administrado por Enresa, que contaba con 2.532 millones de euros a 31 de diciembre de 2009. La hucha se alimenta de las empresas eléctricas propietarias de los reactores Endesa, Iberdrola, Unión Fenosa e Hidrocantábrico que pagan aproximadamente 0,3 céntimos de euro por cada kilovatio hora nuclear que generan.

España ya gasta 300.000 libras (unos 350.000 euros) cada año por guardar 600 kilogramos de plutonio y 100 toneladas de uranio, procedentes del reactor burgalés de Garoña, en la planta inglesa de Sellafield.

Chernobyl: La historia de los tres héroes

En las últimas semanas, hemos publicado en este blog algunas entradas acerca de la energía nuclear y cómo funciona una central nuclear... incluso hemos hablado del accidente de Chernobyl. Resulta inevitable tratar de este tema en un blog de difusión científica y tecnológica, y más aun cuando uno de los bloques de contenidos en Bachillerato trata de los diferentes recursos energéticos. Nos guste o no, la energía nuclear sigue estando en el candelero, con sus defensores y sus detractores.

En estas semanas he recibido algunos correos de lectores del blog que me piden algo más de información acerca de Chernobyl, del accidente, de lo que ahora queda allí... Cualquier búsqueda en internet nos da un buen montón de resultados, pero entre todos ellos, he encontrado una historia, para mi desconocida hasta ahora, que me ha resultado especialmente dramática por su dureza. Por tanto, no puedo dejar de compartirla con vosotros.

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Puede que salvaran a millones de personas sacrificando sus vidas, y ya nadie se acuerda

Ésta es una de las historias más conocidas de nuestro tiempo: el día 26 de abril de 1986, el reactor nº 4 de la central nuclear de Chernóbyl estalló durante el transcurso de una prueba de seguridad mal ejecutada, a consecuencia de 24 horas de manipulaciones insensatas y más de doscientas violaciones del Reglamento de Seguridad Nuclear de la Unión Soviética. Estas acciones condujeron al envenenamiento por xenón del núcleo, llevándolo a un embalamiento neutrónico seguido por una excursión de energía que culminó en dos grandes explosiones a las 01:24 de la madrugada.

Sobre Chernóbyl se han contado muchas mentiras. Y las han contado todos, desde las autoridades soviéticas de su tiempo hasta la industria nuclear occidental, pasando por los propagandistas de todos los signos y la colección de conspiranoicos habituales. Hay una de ellas que me molesta de modo particular, y es esa de que los liquidadores –el casi millón de personas que acudieron a encargarse del problema– eran una horda de pobres ignorantes llevados allí sin saber la clase de monstruo que tenían delante. Y me molesta porque constituye un desprecio a su heroísmo.

Y porque es radicalmente falso. Una turba ignorante no sirve para nada en un accidente tecnológico tan complejo. Los equipos de liquidadores estaban compuestos, sobre todo, por bomberos, científicos y especialistas de la industria nuclear; tropas terrestres y aéreas preparadas para la guerra atómica; e ingenieros de minas, geólogos y mineros del uranio, debido a su amplia experiencia en la manipulación de estas sustancias. Es necio suponer que esta clase de personas ignoraban los peligros de un reactor nuclear destripado cuyos contenidos ves brillar ante tus ojos en un enorme agujero.

Un helicóptero Mi-8 toca los cables de una grúa utilizada en la construcción del sarcófago

y cae mientras intenta descargar arena con boro sobre el reactor abierto, el 2 de octubre.

Las operaciones de liquidación se extendieron durante más de un año.

Los liquidadores acudieron, sabían lo que tenían ante sí, y a pesar de ello realizaron su trabajo con enorme valor y responsabilidad. Cientos, miles de ellos, de manera heroica hasta el escalofrío. Los bomberos que se turnaban entre vómitos y diarreas radiológicas para subir al mítico tejado de Chernóbyl, donde había más de 40.000 roentgens/hora, para apagar desde allí los incendios (la radiación ambiental normal son unos 20 microrroentgens/hora). Los pilotos que detenían sus helicópteros justo encima del reactor abierto y refulgente para vaciar sobre él los buckets de arena y arcilla con plomo y boro. Los técnicos y soldados que corrían a toda velocidad por las galerías devastadas cantándose a gritos las lecturas de los contadores Geiger y los cronómetros para romper paredes, restablecer conexiones y bloquear canalizaciones en turnos de cuarenta o sesenta segundos alrededor de la sala de turbinas (20.000 roentgens/hora). Los mineros e ingenieros que trabajaban en túneles subterráneos, inundándose constantemente con agua de siniestro brillo azul, para instalar las tuberías de un cambiador de calor que le robase algo de temperatura al núcleo fundido y radiante a escasos metros de distancia. Los miles de trabajadores y arquitectos que levantaban el sarcófago a su alrededor, retiraban del entorno los escombros furiosamente radioactivos y evacuaban a la población. Salvo a los soldados, sometidos a disciplina militar, a nadie se le prohibía coger el petate e irse si no quería seguir allí; casi nadie lo hizo. Es más: muchos de ellos llegaron como voluntarios desde toda la URSS, especialmente muchos estudiantes y posgraduados de las facultades de física e ingeniería nuclear. Esta fue la clase de hombres y no pocas mujeres que algunos creen o quieren creer una turba ignorante y patética. Esto fueron los liquidadores.

Les llamaban, y se llamaban a sí mismos, los bio-robots, que seguían funcionando cuando el acero cedía y las máquinas fallaban. No lo hicieron por el dinero, ni por la fama, de lo que tuvieron bien poco. Lo hicieron por responsabilidad, por humanidad y porque alguien tenía que hacer el maldito trabajo. Hoy quiero hablar de tres de ellos, que hicieron algo aún más extraordinario en un lugar donde el heroísmo era cosa corriente. Por eso, sólo se me ocurre denominarlos los tres superhéroes de Chernóbyl.

El monstruo del agua que brilla en azul

Lo único que hay de cierto en estas suposiciones sobre la ignorancia de los liquidadores es que, en las primeras horas, no sabían que había estallado el reactor. Pero no lo sabían porque nadie lo sabía. La misma lógica errónea de los responsables de la instalación que provocó el accidente les hizo creer que había estallado el intercambiador de calor, no el reactor; y así lo informaron tanto al personal que acudía como a sus superiores. Hay una historia un tanto chusca sobre cómo los aviones que llevaban al lugar a destacados miembros de la Academia de Ciencias de la URSS se dieron la vuelta en el aire por órdenes del KGB cuando éste descubrió, a través de su equipo de protección de la central, que había explotado el reactor (además de sus atribuciones de espionaje por el que es tan conocido, el KGB "uniformado" desempeñaba en la Unión Soviética un papel muy parecido al de nuestra Guardia Civil, exceptuando tráfico pero incluyendo la seguridad de las instalaciones radiológicas).

En la mañana inmediatamente posterior al accidente, un helicóptero militar obtiene las

primeras tomas de video donde se observa el reactor abierto y fundiéndose

Debido a este motivo, en un primer momento se echaron sobre el agujero millones de litros de agua y nitrógeno líquido, con el propósito de mantener frío y proteger así el reactor que creían a salvo y sellado más allá de las llamas y el denso humo negro. Esto contribuyó a empeorar las consecuencias del siniestro, pues el agua se vaporizaba instantáneamente al tocar el núcleo fundido a más de 2.000 ºC; y salía disparada hacia la estratosfera en forma de grandes nubes de vapor que el viento arrastraría en todas direcciones.

De todos modos, tenía poco arreglo: era preciso apagar los enormes incendios. Cuando el fuego quedó extinguido por fin, no sólo había pasado la contaminación al aire, sino que ahora tenían una gran cantidad de agua acumulada en las piscinas de seguridad bajo el reactor. Estas piscinas de seguridad, conocidas como piscinas de burbujas, se hallaban en dos niveles inferiores y tenían por función contener agua por si fuese preciso enfriar de emergencia el reactor. También servían para condensar vapor y reducir la presión en caso de que se rompiera alguna tubería del circuito primario (de ahí su nombre), junto a un tercer nivel que actuaba de conducción, inmediatamente debajo del reactor. Así, en caso de ruptura de alguna canalización, el vapor se vería obligado a circular por este nivel de conducción y escapar a través de una capa de agua, lo que reduciría su peligrosidad.

Ahora, después de la aniquilación, estas piscinas inferiores estaban llenas a rebosar con agua procedente de las tuberías reventadas del circuito primario y de la utilizada por los bomberos para apagar el incendio y en el vano intento de mantener frío el reactor. Y sobre ellas se encontraba el reactor abierto, fundiéndose lentamente en forma de lava de corio a 1.660 ºC. En cualquier momento podían empezar a caer grandes goterones de esta lava poderosamente radioactiva, o incluso el conjunto completo, provocando así una o varias explosiones de vapor que proyectasen a la atmósfera cientos de toneladas de este corio. Eso habría multiplicado a gran escala la contaminación provocada por el accidente, destruyendo el lugar y afectando gravemente a toda Europa. Además, la mezcla de agua y corio radioactivos escaparían y se infiltrarían al subsuelo, contaminando las aguas subterráneas y poniendo en grave peligro el suministro a la cercana ciudad de Kiev, con dos millones y medio de habitantes, en una especie de síndrome de China.

Se tomó, pues, la decisión de vaciar estas piscinas de manera controlada. En condiciones normales, esto habría sido una tarea fácil: bastaba con abrir sus esclusas mediante una sencilla orden al ordenador SKALA que gestionaba la central, y el agua fluiría con seguridad a un reservorio exterior. Pero con los sistemas de control electrónico destruidos, esto no resultaba posible. De hecho, la única manera de hacerlo ahora era actuando manualmente las válvulas. El problema es que las válvulas estaban bajo el agua, dentro de la piscina, cerca del fondo lleno de escombros altamente radioactivos que la hacían brillar tenuemente en color azul por radiación de Cherenkov. Justo debajo del reactor que se fundía, emitiendo un siniestro brillo rojizo.

Así pues, como las máquinas ya no podían, era trabajo para los bio-robots. Alguien tendría que caminar, un paso detrás del otro, hacia el reactor reventado y ardiente a lo largo de un grisáceo campo de destrucción donde la radioactividad era tan intensa que provocaba un sabor metálico en la boca, confusión en la cabeza y como agujas en la piel. Viendo cómo tus manos se broncean por segundos, como después de semanas bajo el sol. Y luego sumergirse en el agua oleaginosa y de brillo tenuemente azul, con el inestable monstruo radioactivo encima de las cabezas, para abrir las válvulas a mano: una operación difícil y peligrosa incluso en circunstancias normales.

Ese era un viaje sólo de ida.

Al parecer, la decisión sobre quién lo haría se tomó de manera muy simple; con aquella vieja frase que, a lo largo de la historia de la humanidad, siempre bastó a los héroes:

–Yo iré.

Los tres hombres que fueron

Los dos primeros en ofrecerse voluntarios fueron Alexei Ananenko y Valeriy Bezpalov. Alexei Ananenko era un prestigioso tecnólogo de la industria nuclear soviética, que había participado extensivamente en el desarrollo y construcción del complejo electronuclear de Chernóbyl: cooperó en el diseño de las esclusas y sabía dónde estaban ubicadas exactamente las válvulas. Casado, tenía un hijo. Valeriy Bezpalov era uno de los ingenieros que trabajaban en la central, ocupando un puesto de responsabilidad en el departamento de explotación. Estaba también casado, con una niña y dos niños de corta edad.

Los dos eran ingenieros nucleares. Los dos comprendían más allá de toda duda que se disponían a caminar de cara hacia la muerte.

Mientras se ponían sus trajes de submarinismo sentados en un banco, observaron que necesitarían un ayudante para sujetarles la lámpara subacuática desde el borde de la piscina mientras ellos trabajaban en las profundidades. Y miraron a los ojos a los hombres que tenían alrededor. Entonces uno de ellos, un joven trabajador de la central sin familia llamado Boris Baranov, se alzó de hombros y dijo aquella otra frase que casi siempre ha seguido a la anterior:

–Yo iré con vosotros.

Era media mañana cuando los héroes Alexei Ananenko, Valeriy Bezpalov y Boris Baranov se tomaron un chupito de vodka para darse valor, agarraron las cajas de herramientas y echaron a andar hacia la lava radioactiva en que se había convertido el reactor número 4 del complejo electronuclear de Chernóbyl. Así, sin más.

Ante los ojos encogidos de quienes quedaron atrás, los tres camaradas caminaron los mil doscientos metros que había hasta el nivel –0,5, dicen que conversando apaciblemente entre sí. Qué tal, cuánto tiempo sin verte, qué tal tus hijos, a ti no te conocía, chaval, yo es que no soy de por aquí. O parece que hoy vamos a trabajar un poco juntos, igual podemos acceder mejor por ahí, yo voy a la válvula de la derecha y tú a la de la izquierda, tú ilumínanos desde allá, parece que va a llover, ¿no?, E incluso está bien buena la secretaria del ingeniero Kornilov, ¿eh?, ya lo creo, menudo meneo le arrearía, pues me parece que este año el Dinamo de Moscú no gana la liga. Esas cosas de las que hablan los bio-robots mientras ven cómo su piel se oscurece lentamente, se les va un poquito la cabeza debido a la ionización de las neuronas y la boca les sabe a uranio cada vez más, conteniendo la náusea, sacudiéndose incómodamente porque es como si un millón de duendes maléficos te estuvieran clavando agujas en la piel. Cinco mil roentgens/hora, llaman a eso.

Y bajo aquel cielo gris y los restos fulgurantes de un reactor nuclear, los héroes Alexei Ananenko y Valeriy Bezpalov se sumergieron en la piscina de burbujas del nivel –0,5, con una radioactividad tan sólida que se podía sentir, mientras su camarada Boris Baranov les sujetaba la lámpara subacuática. Ésta estaba dañada y falló poco después. Desde el exterior, ya nadie les oía ni les veía.

Pero, de pronto, las esclusas comenzaron a abrirse, y un millón de metros cúbicos de agua radioactiva escaparon en dirección al reservorio seguro preparado a tal efecto. Lo habían logrado. Alguien murmuró que los héroes Ananenko, Bezpalov y Baranov acababan de salvar a Europa. Resulta difícil determinar hasta qué punto tenía razón.

Hay versiones contradictorias sobre lo que sucedió después. La más tradicional dice que jamás regresaron, y siguen sepultados allí. La más probable asegura que llegaron a salir de la piscina y celebrar su victoria riendo y abrazándose a los mismísimos pies del monstruo, en el borde de la piscina; e incluso lograron regresar sus cuerpos, aunque no sus vidas. Murieron poco después, de síndrome radioactivo extremo, en hospitales de Kiev y Moscú. Aún otra más, que se me antoja casi imposible, sugiere que Ananenko y Bezpalov perecieron, pero el joven trabajador Baranov pudo sobrevivir y anda o anduvo un tiempo por ahí.

Esta es la historia de Alexei Ananenko, Valeriy Bezpalov y Boris Baranov, los tres superhéroes de Chernóbyl, de quienes se dice que salvaron a Europa o al menos a algún que otro millón de personas en miles de kilómetros a la redonda un frío día de abril. Fueron a la muerte conscientemente, deliberadamente, por responsabilidad y humanidad y sentido del honor, para que los demás pudiésemos vivir. Cuando alguien piense que este género humano nuestro no tiene salvación, siempre puede recordar a hombres como estos y otros cientos o miles por el estilo que también estuvieron por allí. No circulan fotos de ellos, ni han hecho superproducciones de Hollywood, y hasta sus nombres son difíciles de encontrar. Pero hoy, veinticuatro años después, yo brindo en su recuerdo, me cuadro ante su memoria y les doy mil veces las gracias. Por ir.

El extraño caso del asesino que leía libros de física nuclear

Pronunciar palabras como radiación o radiactividad infunde terror en la mayoría de las personas con una escasa preparación científica. El miedo cerval ante lo desconocido, ante la amenaza invisible que nos puede llegar a afectar sin que seamos plenamente conscientes de ella, se encuentra arraigado en lo más profundo de nuestras emociones humanas. Imágenes como las de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki durante la Segunda Guerra Mundial o las de accidentes en centrales nucleares como Three Mile Island o Chernóbil forman parte de la iconografía asociada para siempre a la energía nuclear.

De hecho, en los últimos 15 años, la International Atomic Energy Agency ha confirmado más de 1100 incidentes relacionados con el tráfico ilícito de materiales radiactivos. De ellos, casi 300 tenían que ver con la posesión no autorizada y/o estaban dedicados a actividades criminales, de una u otra forma.

Se cumple estos días el cuarto aniversario de la muerte de Alexandr Litvinenko, el exagente ruso que saltó a las páginas de todos los grandes diarios en noviembre de 2006. Litvinenko había nacido en la ciudad rusa de Voronezh 43 años atrás. Su trabajo estaba relacionado con la investigación del crimen organizado, con la mafia rusa. No cabe duda, a la vista de lo que posteriormente le sucedería, que se granjeó a buen seguro no pocos enemigos.

Se piensa que Litvinenko estaba relacionado con la muerte de la periodista Anna Politkóvskaya, asesinada en octubre de 2006. Politkóvskaya era conocida por sus críticas con la postura del Kremlin en relación con la guerra en Chechnya.

Perseguido en su país de origen por sus opiniones y declaraciones contra agentes del FSB (Federal Security Service) en relación con su presunta implicación en el entrenamiento del número 2 de Al-Qaeda, Ayman Al-Zawahiri durante los años previos a los ataques del 11-S y también por la publicación de un polémico libro, acabaría solicitando asilo político en el reino Unido en el año 2000.

El 1 de noviembre de 2006, Alexandr Litvinenko se reunió en el Pine Bar del hotel Millennium, en Londres, con varias personas. Pidió un té, acercó la taza a sus labios y sorbió un trago, solamente uno. Acababa de firmar su sentencia de muerte. A partir de aquel mismo momento, experimentaría una agonía que se prolongaría durante tres interminables semanas. Falleció en un hospital londinense el 23 de noviembre de 2006.

A los 14 días de su ingreso, los médicos que le atendían aún estaban convencidos de que sufría los efectos de un extraño virus estomacal. Se barajaron varias hipótesis. Entre ellas, la de que se trataba de un envenenamiento con talio. El isótopo 201 del talio, administrado en grandes cantidades, resulta tóxico, incluso en su estado no radiactivo (es empleado en medicina como trazador radiactivo en el estudio del miocardio). Unas pocas horas previas al fallecimiento de Litvinenko, una radiografía reveló la presencia de tres objetos con forma circular en su estómago. Probablemente se trataba de cápsulas de "azul de Prusia", el tratamiento que se le había administrado contra el envenenamiento por talio. Los médicos le habían dado un 50% de posibilidades de sobrevivir al cabo de 3-4 semanas después del envenenamiento.

Tras su muerte y posterior autopsia se reveló que la sustancia asesina era casi con total probabilidad el isótopo 210 del polonio, uno de los elementos radiactivos descubiertos por Pierre y Marie Curie. La investigación policial halló rastros de polonio-210 en la casa de Litvinenko, en Muswell Hill; también en el hotel Millennium de Grosvenor Square donde había ingerido el veneno en la taza de té y en un restaurante de sushi en el que se había reunido con el controvertido abogado italiano Mario Scaramella.

Derek Conlon, el pianista del bar donde fue envenenado Litvinenko, bebió de la misma taza tan sólo una hora más tarde. Incluso después de pasar por el lavavajillas, la taza contenía restos suficientes de polonio-210 como para que Conlon recibiera la tercera dosis más importante de todas los individuos que fueron expuestos, hasta 1500, y de los cuales 17 resultaron contaminados. Fueron necesarias más de 400 personas para seguir el rastro dejado por la sustancia radiactiva que terminaría acabando con la vida de Alexandr Litvinenko.

La radiactividad es el fenómeno por el que los núcleos atómicos se desintegran, emitiendo otras partículas o simplemente radiación. Si estas emisiones tienen la energía suficiente como para extraer los electrones de los átomos con los que se encuentren en su camino, entonces reciben el nombre de radiaciones ionizantes. Aunque existen varias clases diferentes de radiaciones ionizantes, las tres más comunes reciben el nombre de partículas alfa, rayos beta y radiación gamma. La primera consiste en núcleos atómicos del elemento helio (formados por dos protones y dos neutrones), la segunda corresponde a electrones ( o sus antipartículas, los positrones) propiamente dichos y la tercera son fotones de alta frecuencia (mayor que la correspondiente a los rayos X). Distintos núcleos de elementos radiactivos emiten distintas clases de radiaciones ionizantes.

En concreto, el polonio-210 (el 210 hace alusión al número total de protones y neutrones presentes en el núcleo atómico) es un emisor de partículas alfa (aunque también puede emitir débilmente radiación gamma). Se puede encontrar polonio-210 en el humo de los cigarrillos, en el agua potable y en los alimentos (tranquilos, únicamente en cantidades ínfimas), así como subproducto de la desintegración del radón gaseoso.

Todas las radiaciones ionizantes pueden caracterizarse por su poder característico de penetración. Así, las partículas alfa son tan pesadas que tan sólo son capaces de atravesar a duras penas una hoja de papel antes de ser detenidas. Los electrones de los rayos beta, al ser mucho más ligeros, pueden atravesar el papel, pero son detenidos por una fina lámina de metal. En cambio, la radiación gamma no tiene muchas dificultades para atravesar varios centímetros de hormigón.

¿Qué consecuencias tienen las afirmaciones del párrafo anterior con respecto al veneno que le fue suministrado a Litvinenko? Pues sencillamente que, al igual que todos los demás emisores de partículas alfa, el polonio-210 se muestra prácticamente inofensivo para un cuerpo humano cuando éste es expuesto a una fuente radiactiva externa, siendo la propia piel la que hace de barrera infranqueable.

Por el contrario, los efectos resultan aterradores cuando el polonio es ingerido o inhalado y opera desde el interior del cuerpo humano, donde puede afectar de forma indiscriminada a las células de órganos vitales como los pulmones, hígado o riñones y también a la sangre o la médula ósea. No menos decisivo, en lo que respecta a los potenciales daños provocados por la ingestión o inhalación, resulta el estado químico (en forma de nitrato, por ejemplo) o físico (el tamaño concreto de las partículas), ya que dependiendo del mismo la sustancia puede ser exhalada (en caso de que dichas partículas sean relativamente grandes) o puede terminar en los pulmones, incorporándose así al torrente sanguíneo (cuando, por contra, el tamaño es suficientemente pequeño).

En el caso de Alexandr Litvinenko, nunca llegó a averiguarse la cantidad exacta de polonio-210 que le fue administrada, aunque como veremos dentro de un momento este factor no se torna decisivo en absoluto. Lo que sí hay que tener en cuenta es que las partículas alfa tienen la capacidad de poder resultar, cuando se trata de pequeñas dosis, hasta 20 veces más dañinas que otras radiaciones ionizantes, como los rayos beta, los X o los gamma. En cambio, a dosis elevadas, el daño es similar.

Una forma de evaluar el perjuicio o daño causado al cuerpo de una persona por la radiactividad de un núclido consiste en cuantificar la dosis recibida y expresarla en una unidad denominada “rem“. Una dosis de 100 rem (también llamada 1 Gy, de la palabra inglesa Gray) no tiene prácticamente efectos sobre el organismo y suele pasar desapercibida. A partir de 200 rem (2 Gy) la persona caerá enferma casi con total seguridad. Esta dolencia recibe el nombre de radiotoxemia o envenenamiento por radiación. Suele ir acompañada de náuseas, vómitos, diarreas, caída del pelo, etc.

Cuando la dosis supera los 300-400 rem (3-4 Gy) la probabilidad de que acabe en muerte del sujeto alcanza el 50% (esta cantidad recibe el nombre de LD50). Aunque todo esto parece sencillo, la verdad es que no resulta tan evidente. En efecto, las dosis anteriores dependen de la forma en que sean adquiridas. Así, únicamente son válidos los valores proporcionados cuando se reciben en una única dosis. Sin embargo, un individuo puede soportar dosis de hasta 80 Gy (8000 rem) siempre que se administren éstas de forma gradual, a lo largo de varios días. Por ejemplo, en radioterapia pueden llegar a exponerse a los enfermos a dosis diarias de 1-2 Gy durante semanas.

Algunos parámetros básicos útiles a la hora de caracterizar la naturaleza radiactiva de una sustancia son la actividad, que representa el número de desintegraciones por unidad de tiempo (la velocidad a la que se desintegran los núcleos) y cuyo valor se expresa en una unidad denominada “becquerel” (en honor de Henri Becquerel, el descubridor de la radiactividad).

Un becquerel (abreviado Bq) equivale a una desintegración por segundo. La actividad específica es la actividad por unidad de masa y mide lo activa que es una determinada cantidad de sustancia radiactiva. Finalmente, la semivida de la sustancia es el tiempo que tarda ésta en desintegrarse hasta reducir el número de sus átomos a la mitad.

En cada desintegración de un átomo de polonio-210 se produce una partícula alfa, al mismo tiempo que el núcleo transmuta en otro de plomo-206. Un solo gramo de polonio-210 emite 167 billones de partículas alfa cada segundo. Su semivida es de 138 días (algo menos de 5 meses). Como todo proceso estadístico, la radiactividad se verá reducida a la mitad al cabo de este tiempo (una semivida); al cabo de dos semividas se habrá reducido a la cuarta parte y así, sucesivamente. Después de cinco semividas tan sólo restará algo más del 3% de la cantidad original. En unos dos años la muestra será prácticamente inactiva e inocua.

Cada partícula alfa que sale despedida de un núcleo de polonio-210 lleva consigo una energía de 5,4 MeV (unas 0,86 billonésimas de joule, la unidad de energía en el SI de unidades). Como una dosis radiactiva de tan sólo 1 Gy equivale a la absorción de 1 joule por cada kilogramo de peso de la persona, esto quiere decir que un hombre de 70 kg expuesto a 10 Gy, una dosis suficiente para que dicha persona comience a experimentar efectos gastrointestinales y trastornos en su médula ósea del todo similares a los experimentados por Alexandr Litvinenko, estará sufriendo el impacto de nada menos que 810 billones de partículas alfa.

Teniendo en cuenta que Litvinenko permaneció vivo tres semanas con el polonio-210 activo en el interior de su cuerpo, debió de estar sometido a una actividad de casi 470 millones de becquerels. Esta cantidad puede verse reducida si se tiene en consideración lo afirmado anteriormente y es que las partículas alfa pueden mostrarse entre 1 y 20 veces más dañinas que el resto de las radiaciones ionizantes.

Tomando un factor 4 como estimación sensata, la actividad de la muestra ingerida por el exagente del FSB ruso pudo haber sido de unos 118 millones de becquerels (118 MBq). Considerando la masa del núcleo del polonio-210, semejante actividad equivale a unos escasísimos 0,7 microgramos. En un solo grano de azúcar cabrían casi un millar de dosis como la anterior.

Ahora se comprende perfectamente por qué el asesino de Litvinenko escogió una sustancia como el polonio-210. Resultaba muy fácil de camuflar, ya que con un simple envoltorio de papel bastaría para que la radiación alfa no alcanzase a la persona que lo transportara. Posee una semivida intermedia, ni demasiado larga como para que la actividad no fuese suficientemente alta como para causar una muerte relativamente rápida, ni demasiado corta como para que el sicario hubiese podido verse apurado ante el posible agotamiento de la fuente radiactiva. Los 138 días de la semivida del polonio-210 resultan más que suficientes para que, una vez adquirido el veneno, aún se mantuviese con una actividad elevada en el momento de ser administrado a la víctima.

Hasta los asesinos demuestran, en ocasiones, conocimientos de física nuclear. Piénsalo dos veces antes de tomarte una taza de tu infusión favorita…

El accidente de Chernobyl

Sarcófago de Chernobyl

El accidente de Chernobyl tuvo lugar a la 1:23:58 AM (hora local) del 26 de abril de 1986. El accidente consistió en una serie de explosiones (primero de vapor y luego de otros productos de combustión nuclear) seguidas de una fusión del núcleo del reactor.

Las causas de este accidente nuclear, el mayor de la historia, se pueden atribuir al defectuoso diseño de la planta unido a la casi total ignorancia del personal sobre cómo afectaban sus acciones al funcionamiento de la planta. También hubo fallos de comunicación entre el personal de seguridad y los encargados de operación del reactor.

Ante todo, veamos someramente cómo funciona una central nuclear de este tipo:

En una cámara tenemos uranio enriquecido sufriendo una reacción nuclear. Ésta consiste en la emisión de neutrones por parte de los átomos de uranio. Cada vez que un átomo de uranio se escinde, emite tres neutrones y libera bastante energía, en forma de calor y radiación. Este calor se utiliza para generar vapor de agua que mueve una turbina que genera electricidad. Cada uno de los tres neutrones obtenidos de la fisión de un átomo de uranio sirve para fisionar (partir) otro átomo de uranio. Se obtiene una reacción en cadena. Es el mismo mecanismo que el de las bombas atómicas de la II Guerra Mundial. Pero como no queremos una bomba atómica, se controla la reacción, introduciendo en escena las llamadas barras de control, que absorben algunos neutrones y hacen que la reacción no vaya tan rápida. Una central nuclar de fisión es, hablando mal y pronto, una bomba atómica controlada. Así dicho parece que es una locura, pero se conoce muy bien el mecanismo y hay múltiples medidas de seguridad que, correctamente utilizadas, hacen prácticamente imposible que ocurra nada. Sólo si se obvian varias de estas medidas de seguridad simultáneamente, como ocurrió en Chernobyl, se empieza a estar en peligro. Nunca ha habido un accidente grave cuando se cumplían las normas de seguridad.

Aquella noche, aprovechando que el reactor se iba a cerrar después para una revisión de seguridad, se iba a llevar a cabo un experimento en el reactor 4 para ver si, tras un apagón, la inercia de la turbina principal sería capaz de generar energía suficiente para activar los sistemas de emergencia (en particular, las bombas de agua). El reactor contaba con dos motores diésel para activar los sistemas de emergencia, pero éstos no se activaban instantáneamente. La prueba consistía en ver si durante los segundos que tardaban en activarse los motores la turbina podría activar los sistemas de seguridad. Ese mismo experimento ya se había hecho en Chernobyl en el reactor 1 poco tiempo atrás (aunque con todas las medidas de seguridad conectadas), siendo el resultado negativo: la turbina, por sí sola, no consiguió activar los sistemas de seguridad hasta la entrada en funcionamiento de los motores diésel. Tras una serie de modificaciones en el reactor, se quería intentar otra vez.

Vista de la ciudad abandonada de Prípiat, engullida por la vegetación, con la central al fondo

Antes de empezar el experimento, se redujo la potencia de funcionamiento del reactor desde los 3200 MW a 1000 MW, para realizar el experimento en condiciones menos peligrosas. Sin embargo, debido a un fallo de coordinación entre operarios, la potencia del reactor siguió bajando y llegó a estar sólo en 30 MW. A tan baja potencia, se produce un exceso de Xenon-135 (135Xe), un producto de reacción que envenena la fisión, pues absorbe neutrones. A potencias mayores, el Xenon-135 se consume en la reacción. La reacción comenzó a detenerse, pero se decidió no cancelar el experimento. Habría hecho falta un buen rato para incrementar de nuevo la potencia del reactor hasta los 1000 MW originalmente previstos. Pero no se disponía de tanto tiempo. El experimento ya iba con retraso porque durante el día habían tenido que aplazarlo durante 9 horas, debido a un pico de demanda de energía eléctrica de Kiev. Los coordinadores del experimento trabajaban bajo la presión de sus superiores. Lo que se hizo fue subir la potencia sólo hasta 200 MW. Como a este nivel sigue habiendo demasiado Xenon-135, se retiraron, más allá del límite establecido por el reglamento de seguridad, las barras de grafito (que también moderan los neutrones), para que la reacción se viese menos moderada y pudiera seguir el experimento. Dejan dentro del combustible sólo 8 de las 30 barras mínimas exigidas por el reglamento. No sólo eso, sino que también se desconectaron todos los sistemas automáticos de cierre de reacción (SCRAM) del reactor. Es un fallo gravísimo de diseño el permitir que todos los sistemas automáticos de emergencia puedan ser desconectados por los operarios.

Y el experimento comenzó. Y fracasó. En el momento de desconectar la turbina de la red, la potencia de las bombas de agua cayó rápidamente. Al cesar la llegada de agua de refrigeración, comenzó a subir la temperatura del refrigerante del reactor, que comenzó a hervir. Y aquí aparece un nuevo fallo de diseño que los operarios desconocían o, si lo conocían, no tuvieron en cuenta.

La central tras el accidente

El reactor de Chernobyl, del tipo RBMK (moderado por grafito) estaba supermoderado. En un reactor submoderado, una disminución de la cantidad de refrigerante provoca, por efecto doppler, una disminución de la potencia. Esto se conoce como un “coeficiente de huecos negativo”. En un reactor supermoderado, la disminución de la cantidad de refrigerante provoca un aumento de la potencia de la reacción (coeficiente de huecos positivo). Esto significa que el agua del refrigerante no sólo sirve para disminuir la temperatura del reactor, sino también para detener los neutrones de la reacción. El agua líquida absorbe muy bien los neutrones, pero no así el vapor de agua. Cuando comenzó a evaporarse el agua del refrigerante dentro de las tuberías, la reacción comenzó a crecer descontroladamente. Se llegó a alcanzar un nivel de potencia de 30 GW, diez veces superior al establecido por las normas de seguridad.

Al cabo de unos segundos, se pulsó el botón de parada total del reactor (SCRAM). Pero ya era demasiado tarde. EL SCRAM activa la entrada de todas las barras de grafito en el combustible, para detener la reacción. Pero como habían sido retiradas más allá del límite de seguridad, tardaron más de 18 segundos en entrar. La temperatura del reactor había subido demasiado, y las barras de grafito que debían introducirse en el combustible nuclear se deformaron por la temperatura, pudiendo introducirse sólo hasta un tercio de su longitud. Además, estas barras tenían una característica, de nuevo obviada por los operadores: al entrar en el combustible, provocan un aumento transitorio de la potencia, seguido por la disminución de la misma. Ese primer pico (de 100 veces la potencia nominal del reactor) ayudó a que todo ocurriera aún más rápido. El agua evaporada reventó todas las tuberías, provocando una inmensa explosión. La explosión libera toda el agua refrigerante, provocando un incremento aún mayor de la potencia, que alcanzó 480 veces el valor nominal del reactor. Además, reventó el techo del reactor, que sólo estaba parcialmente blindado, provocando la entrada masiva de aire, y con él oxígeno, que hizo arder todas las barras de grafito introducidas en el combustible. En ese momento, una segunda explosión revienta el resto del reactor, lanzando a la atmósfera más de 8 toneladas de material radiactivo (entre 200 y 500 veces mayor radiactividad que las bombas de Hiroshima y Nagasaki), con una potencia de un billón de julios. Se ha dicho en casi todos los medios informativos que la potencia de la explosión fue 200 veces mayor que la de Hiroshima. Nada más falso. Si hubiera sido así, no habría quedado nada de la central. Lo que fue 200 veces más alto, como digo, fue la radiactividad.

Monumento en memoria de las víctimas en las inmediaciones de la central

El núcleo del reactor se funde: se convierte en una masa radiactiva que sigue soltando cantidades inmensas de radiación y calor. La explosión provoca más de 30 incendios, que los bomberos consiguen apagar a las 9 de la mañana, con un alto precio en vidas humanas. Más de 30 bomberos murieron ese mismo día por culpa de la radiación. Para evitar que la reacción nuclear siguiera funcionando, se emplearon helicópteros, que desde el día siguiente a la explosión, lanzaron sobre el núcleo del reactor más de 5.000 toneladas de distintos tipos de materiales.

Comenzaron vertiendo 40 toneladas de carburo de boro (otro moderador), para garantizar que no se reanudara la reacción de fisión. Continuaron con 800 toneladas de dolomita a fin de extinguir el fuego y refrigerar el núcleo, y con el mismo fin añadieron 2400 toneladas de granalla de plomo. Finalmente, añadieron 1800 toneladas de arena y arcilla con el objetivo de retener los productos de fisión. Esto último falló: todavía había demasiada radiación y la arena acabó fundiéndose y cristalizando.

Posteriormente se construyó un gigantesco sarcófago, hecho con 410.000 metros cúbicos de hormigón y 7.000 toneladas de acero; el sarcófago fue terminado en noviembre de 1986. Por cierto, que ahora está lleno de grietas y toca arreglarlo, pero como es tan caro nadie se quiere hacer cargo del tema.

El reactor dañado permanecerá radiactivo como mínimo los próximos 100.000 años. El accidente fue detectado el lunes 28 de abril de 1986, a las 9 de la mañana, en la central nuclear sueca de Forsmark, unos 100 kilómetros al norte de Estocolmo, donde los contadores Geiger registraban niveles de radiactividad 14 veces superiores a lo normal. Primero se pensó en un escape en la propia central (las primeras noticias de las agencias de prensa hablaban de un accidente en una central sueca), pero un exhaustivo control mostró que la central funcionaba perfectamente y que la radiactividad venía del exterior de la central.

Para finalizar esta entrada, podemos ver un interesante documental de Discovery Channel acerca del accidente:

Así funciona una central nuclear

Información extraída del blog La Pizarra de Yuri.

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Para comenzar esta entrada, nada mejor que una breve pero concisa explicación del funcionamiento de una central nuclear, extraída de la película El Síndrome de China:

Seguramente sabrás que una central nuclear es una fábrica de electricidad. Cualquier día típico en España, las centrales nucleares producen uno de cada cinco vatios que consumimos para mover nuestras vidas (¿te imaginas un mundo sin electricidad?). Esta cifra del 19%, que antes era mayor (hace quince años era del 35%), es ahora similar a la de los Estados Unidos o el Reino Unido. Por el momento, vamos servidos: España es, desde hace más de un lustro, exportador neto de electricidad (sí, exportador; y sí, desde mucho antes de la crisis: si te han dicho otra cosa, te han mentido. Observa que en los informes de la REE el saldo importador aparece en positivo y el exportador en negativo).

Una central nuclear es, además, un tipo particular de central térmica. Es decir: la energía eléctrica se produce generando calor. En las centrales térmicas corrientes se utilizan grandes quemadores a carbón, gas natural o derivados del petróleo como el gasoil, bien sea en ciclo convencional o en ciclo combinado, con o sin cogeneración. En todo caso se trata, básicamente, de calentar agua en unas calderas hasta que ésta se convierte en vapor con fuerza suficiente como para hacer girar una turbina según los ciclos de Carnot y Rankine. El eje rotativo de la turbina impulsa a su vez el de uno o varios alternadores, que son los que producen la energía eléctrica en sí. Cuando hablamos de estos grandes generadores instalados en las centrales eléctricas y conectados a potentes turbinas de vapor, se suelen denominar turboalternadores.

La central nuclear de Cofrentes (Valencia) vista desde el pueblo. Contiene bajo
la cúpula un reactor de agua en ebullición (BWR) que produce 1.092 MWe

La pura verdad es que no resulta un método muy eficiente: se pierde aproximadamente entre una tercera parte y las dos terceras partes de la energía térmica producida (y por tanto del combustible consumido) debido a las ineficiencias acumulativas de estos mecanismos y a las limitaciones teóricas del ciclo de Carnot. Toda central térmica del presente, nuclear o convencional, necesita producir entre dos y tres vatios térmicos para generar un vatio eléctrico. Esto es: uno o dos de cada tres kilos o litros de su valioso combustible –petróleo, gas natural, carbón, uranio– se malgastan en estropear cosas caras dentro de la instalación y ocasionar contaminación térmica en el exterior. Típicamente, una central nuclear capaz de generar mil megavatios eléctricos debe producir tres mil térmicos.

Así pues, la clave de toda central térmica consiste en calentar agua para producir vapor que haga girar unas turbinas y con ellas unos alternadores eléctricos. En el caso particular de una central nuclear, este calor se origina mediante la fisión de átomos pesados e inestables como algunos isótopos del uranio.

Cualquier cosa capaz de hacer girar el eje de un alternador producirá energía eléctrica

Fisión nuclear y reacción en cadena

Como sabes, existen algunas sustancias en la naturaleza que son radioactivas. ¿Qué quiere decir esto? Bueno, su propio nombre nos da una pista: radio-activas. O sea: no son totalmente inertes desde el punto de vista físico, como cualquier otro sólido, líquido o gas. Por el contrario, los núcleos de sus átomos presentan una actividad física que se expresa en forma de radiación; para ser más exactos, en forma de radiaciones ionizantes. Estas radiaciones son más energéticas y pueden causar más alteraciones en la materia que las no ionizantes, como las que emite una televisión de tubo, una antena de radio o un teléfono móvil.

¿Por qué se produce esta radioactividad? Para contestar a eso hay que responder primero a otra pregunta: ¿por qué algunos núcleos atómicos no son estables? Esto se debe a que la configuración de protones y neutrones en su núcleo es anómala y tiende a un estado de menor energía. Veámoslo con un ejemplo. La mayor parte del carbono que nos compone (a nosotros y a otro buen montón de cosas en este universo) es carbono-12 (12C). Se llama así porque tiene en su núcleo seis protones y seis neutrones: en total, doce partículas. Este es un núcleo estable, que no tiende espontáneamente a un estado de menor energía bajo condiciones corrientes. El hecho de tener seis protones en su núcleo es lo que hace que sea carbono; este número no debe variar o pasará a ser otra cosa.

Algunos isótopos del carbono: carbono-12, carbono-13 y carbono-14

Sin embargo, su número de neutrones sí que puede variar, y seguirá siendo carbono. Por ejemplo, cuando tiene seis protones y siete neutrones (total, trece partículas) estamos ante el carbono-13 (13C). El carbono-13 es también estable en condiciones estándar y, de hecho, aproximadamente el 1,1% del carbono natural (incluyendo el que forma nuestro cuerpo) pertenece a esta variante. Como sigue siendo carbono, sus propiedades químicas (y bioquímicas) son prácticamente idénticas; las físicas varían muy poco.

Si este núcleo presenta un neutrón más, entonces estamos ante el carbono-14 (14C), que constituye una billonésima parte del carbono natural y está compuesto por seis protones y ocho neutrones. ¡Ah! Aquí cambia la cosa. Esta combinación ya no es estable: tiende a perder energía (y algún neutrón) para transformarse en otra cosa. Sus propiedades químicas y bioquímicas siguen siendo las mismas, pero las físicas difieren sustancialmente. Entre estas diferencias, de manera muy notoria, surge la radioactividad. Con el paso del tiempo, estos núcleos de carbono-14 van a sufrir transmutación espontánea para convertirse en otra cosa. Por ejemplo, en una muestra de carbono-14, la mitad de sus átomos transmutarán en 5.730 años aproximadamente. Cualquiera de ellos puede hacerlo en cualquier momento, por mero azar.

El carbono-14 lo hace por desintegración beta negativa: uno de sus neutrones se reajusta, pierde una carga negativa (en forma de un electrón) y con eso deja de ser neutrón (sin carga) y pasa a tener una carga positiva, con lo que ahora es un protón. Dicho en términos sencillos: un neutrón (neutro, como su nombre indica) “expulsa un negativo” para “quedarse en positivo”. Y al “quedarse en positivo” ya no es un neutrón, porque ya no es neutro: se ha convertido en protón (que es positivo). Con lo que ahora tenemos en el núcleo siete protones y siete neutrones. ¿Hemos dicho siete protones? ¡Entonces ya no puede ser carbono! Acaba de transformarse en nitrógeno, un gas en condiciones estándar con propiedades físico-químicas totalmente distintas; para ser exactos, en nitrógeno-14 (14N), el nitrógeno común. Sí, como en la transmutación que soñaban los alquimistas y que finalmente resolvió la física nuclear. (Observa que durante este último proceso el número de partículas en el núcleo no ha cambiado. Lo que ha cambiado es su naturaleza y configuración.)

Uranio-235 altamente enriquecido. Rebajado con
uranio-238 y dispuesto en forma de pastillas,constituye
el combustible más frecuente de las centrales nucleares

¿Y qué pasa con el electrón (“el negativo”) que ha emitido? Pues que escapa hacia el exterior, y además lo hace con una cierta energía: 156.000 electronvoltios. Estamos ante la radiación beta. Ya tenemos nuestra radioactividad.

Los núcleos atómicos pueden decaer y desintegrarse de distintas maneras, lo que ocasiona los distintos tipos de radioactividad. Pueden hacerlo en forma de un pequeño grupo de dos protones y dos neutrones (o sea, un núcleo de helio-4), que se llama partícula alfa y constituye la radiación alfa. O como acabamos de ver, emitiendo un electrón o un positrón, lo que forma la radiación beta. O en forma de fotones muy energéticos, de naturaleza electromagnética, que da lugar a la radiación gamma y X. O lanzando neutrones libres, en lo que viene a ser la radiación neutrónica. Cada una de ellas tiene unos efectos y una peligrosidad diferentes, pero todas son distintas manifestaciones del mismo fenómeno: la radioactividad. Todas estas emisiones son capaces de desarrollar trabajo, hacer cosas; entre otras, producen calor. Este calor es el que vamos a utilizar para calentar el agua que moverá las turbinas y con ellas los generadores de electricidad.

Algunos núcleos resultan tan inestables que además son fisionables. Es decir: no se conforman con hacerse retoques aquí y allá, sino que se parten en otros núcleos más pequeños. Al hacerlo, despiden una notable cantidad de energía en forma de energía cinética de los fragmentos, fotones (radiación gamma) y neutrones libres. De manera espontánea, esto sólo ocurre con núcleos muy grandes y pesados, que pueden contener unas configuraciones de lo más raro. Entre estos se encuentra el torio-232 (232Th) o el uranio-238 (238U).

Unos pocos núcleos fisionables son además fisibles. Es decir: la energía que emiten cuando se rompen es tan alta, su estabilidad resulta tan pobre y su sensibilidad al impacto de los neutrones libres es tan elevada que pueden fisionarse entre sí muy rápidamente, intecambiando neutrones una y otra vez. Cuando esto sucede, estamos ante la reacción en cadena: la fisión espontánea de un solo núcleo puede romper varios más, que a su vez rompen muchos más, y así hasta que se agote el material fisible. Hay muy pocos isótopos que reúnan estas condiciones; en la práctica, sólo dos sirven para producir energía de fisión a gran escala. Uno está presente en la naturaleza: el uranio-235 (235U). El otro hay que producirlo artificialmente: se trata del plutonio-239 (239Pu). Hay algunos más, todos ellos sintéticos, como el uranio-233 (233U).

La reacción en cadena. Un neutrón fragmenta un núcleo fisible, lo que produce

más neutrones que fisionan los de alrededor, y así sucesivamente hasta que se

agota el material o la reacción se contamina demasiado. Cada una de estas

fisiones produce energía que se plasma, entre otras cosas, en forma de calor

Masa crítica

Hecho este inciso, sigamos. ¿Cómo se consigue la reacción en cadena? Pues es muy sencillo: simplemente acumulando el suficiente material fisible. Sí, sí, si echas el suficiente uranio-235 enriquecido o plutonio-239 en un cubo, él solito se activará y comenzará a producir energía. De hecho, así ocurren los accidentes de criticidad, como los dos del famoso núcleo del demonio en el Laboratorio Nacional Los Álamos.

¿Cómo es esto posible? Sencillo. En cualquier masa de material fisible hay siempre algún átomo sufriendo fisión espontánea, que vimos más arriba. Si no hay mucho material, los neutrones generados escapan al medio exterior y la reacción en cadena no se produce. Pero cuando se alcanza cierta cantidad de material fisible, la probabilidad de que estos neutrones alcancen a otros núcleos durante su fuga se incrementa; entonces, estos núcleos fisionan y producen más neutrones. Ya tenemos la reacción en cadena.

En consecuencia, por el simple hecho de echar suficiente material fisible en una piscina de agua, éste sufrirá una reacción en cadena y el agua se calentará. Usando uranio-235 puro, bastaría con unir las dos mitades de una esfera de 52 kg dentro de una balsa y tendrías tu reactor nuclear. Claro, la cosa no es tan sencilla. Para empezar, tú no quieres hacer eso; porque si lo haces, obtendrás una excursión instantánea de energía nuclear y con ella uno de esos bonitos accidentes de criticidad abierta que se parecen a una bomba atómica floja aunque no sean realmente una bomba atómica. Y luego, ¿cómo lo paras?

La Pila Chicago-1, en Estados Unidos, donde Enrico Fermi y Leó Szilárd
consiguieron la primera reacción en cadena autosostenida de la historia

El primer reactor nuclear de la historia fue la Pila Chicago-1, creada por Enrico Fermi y Leó Szilárd: un precario montaje de madera que soportaba capas alternas de grafito mezclado con seis toneladas de uranio puro junto a otras 34 de óxido de uranio. El grafito es un potente moderador neutrónico capaz de ralentizar los neutrones rápidos producidos por la fisión y transformarlos en neutrones térmicos (los alemanes tuvieron un error con el grafito y por eso no pudieron completar nunca un reactor operativo). Esto tiene dos efectos. El primero es que facilita la fisión entre todo ese material disperso: los neutrones rápidos son demasiado energéticos y tienden a escapar al exterior, mientras que los térmicos están en su punto justo para mantener la reacción en cadena. El segundo es que lo puedes utilizar para acelerar y decelerar la reacción a tu gusto. Sin embargo, la Pila Chicago-1 sólo usaba el grafito para la primera función; la segunda quedaba asegurada mediante unas barras de cadmio, que absorbe los neutrones. Esto dio lugar al peculiar puesto de trabajo del hombre del hacha, quien debía cortar la cuerda para que estas barras cayeran de golpe si todo saliera mal. A las 3:25 de la tarde del día 2 de diciembre de 1942, esta Pila Chicago-1 situada en la ciudad estadounidense del mismo nombre produjo la primera reacción en cadena sostenida de la historia de la humanidad. Comenzaba así la Era Atómica.

Las centrales nucleares modernas

Tomemos como ejemplo la Central Nuclear de Cofrentes (Valencia), que es la que tenemos más cerca de Albacete. Cofrentes es un diseño estadounidense, desarrollado por General Electric, que se llama de reactor de agua en ebullición (BWR). Es el segundo diseño más popular entre los utilizados comúnmente en Occidente, sólo por detrás del reactor de agua a presión (PWR). Veamos una representación esquemática de este BWR:

Diseño esquemático BWR de la Central Nuclear de Cofrentes (Valencia). (Iberdrola) (Clic para ampliar)

Vamos a concentrarnos en la parte central derecha de la imagen anterior, que es donde se genera la energía y se halla distribuida del siguiente modo:

Distribución general de los edificios de reactor, combustible y turbinas en la Central Nuclear de Cofrentes. (Clic para ampliar)

Si nos fijamos específicamente en el reactor, donde se produce la energía térmica que luego convertiremos en eléctrica. Ya dijimos que las centrales térmicas son muy poco eficientes: este reactor en particular genera 3.237 megavatios térmicos; sin embargo, la potencia final resultante es de 1.092 megavatios eléctricos. Eso es un 33,7%, apenas un pelín más de la tercera parte. Expresado de otra manera, el 66,3% de la producción (o sea, del valioso combustible nuclear) se pierde por las vías ya mencionadas (sin contar la emisión neutrínica que se funde casi el 5% antes incluso de empezar a producir energía térmica).

Detalle esquemático del reactor nuclear de Cofrentes.
1.- Venteo y rociador de la tapa. 2.- Barra para izado
 del secador. 3.- Conjunto del secador de vapor. 4.- Salida
 de vapor. 5.- Entrada para rociadores del núcleo. 6.-
Conjunto de separadores de vapor. 7.- Entrada de agua de
alimentación. 8.- Distribuidor de agua de alimentación. 9.-
Entrada de la inyección de refrigerante. 10.- Tubería de rociadores
del núcleo. 11.- Distribuidor para rociadores del núcleo. 12.-
Guía superior. 13.- Bombas de chorro. 14.- Envolvente del núcleo.
 15.- Elementos combustibles. 16.- Barra de control. 17.- Placa
soporte del núcleo. 18.- Entrada de agua de recirculación.
 19.- Salida de agua de recirculación. 20.- Soporte de la vasija.
 21.- Blindaje del reactor. 22.- Accionadores de las barras
de control. 23.- Tuberías de accionamiento hidráulico de las
 barras de control. 24.- Detectores internos de neutrones

El reactor es una vasija de acero SA-533 GrB con revestimiento interior inoxidable, de 21,3 metros de altura por 5,53 de diámetro; el grosor mínimo del acero asciende a 13,6 cm, para soportar una presión máxima de 87,5 kg/cm2 (unas 84,7 atmósferas). Los reactores BWR utilizan agua destilada corriente como refrigerante y como moderador, por lo que aquí no nos encontramos con grafito ni agua pesada ni nada de eso; pero, por esta razón, requiere para funcionar uranio ligeramente enriquecido en el isótopo fisible 235U. En el caso particular de Cofrentes, utiliza uranio enriquecido al 3,6% (el llamado uranio natural tiene un 0,7% de 235U).

Este combustible está organizado en forma de pequeñas esferas o perdigones de dióxido de uranio, introducidos en varillas y ensamblajes de un material que se llama zircaloy. El zircaloy es una aleación compuesta en su gran mayoría por zirconio. El zirconio, un metal, tiene una característica peculiar: es muy transparente a los neutrones. O sea: los neutrones que aseguran el sostenimiento de la reacción en cadena pueden pasar libremente a su través, saltando de barra en barra.

Para el uranio natural, el agua corriente (agua ligera) es un absorbente neutrónico y bloquea la reacción en cadena. Sin embargo, con este uranio enriquecido al 3,6%, la radiación neutrónica es lo bastante intensa para mantenerla y entonces el agua ligera actúa de moderador como si fuera grafito o agua pesada. Esto presenta varias ventajas significativas. La primera es que el agua ligera destilada sale enormemente más barata y accesible que el agua pesada. Al mismo tiempo, no presenta el riesgo de incendio del grafito (en Chernóbyl, el incendio principal fue un incendio de grafito). Sirve para transportar el calor producido. Y, adicionalmente, el flujo y temperatura del agua se pueden utilizar en el control de la reacción.

Pero el control principal corre por cuenta de 154 barras de carburo de boro, un poderoso absorbente neutrónico con poca tendencia a crear isótopos raros como resultado de esta absorción. Cuando se insertan estas barras entre las de combustible, atrapan los neutrones producidos por la fisión del uranio presente en estas últimas y deceleran o interrumpen la reacción en cadena. Al extraerlas, permiten la circulación de los neutrones y el reactor se acelera.

La lógica del invento resulta bastante sencilla. Hemos quedado en que la mera acumulación de un material fisible como el uranio-235 inicia espontáneamente una reacción en cadena, cuya intensidad depende fundamentalmente del enriquecimiento y de la densidad; esta reacción se produce porque los neutrones emitidos en cada fisión espontánea pueden alcanzar otros átomos de uranio-235, haciéndolos fisionar a su vez, y así sucesivamente.

En un reactor recién cargado pero aún parado tenemos las barras de combustible introducidas en el agua, lo que debería iniciar de inmediato esta reacción en cadena espontánea; sin embargo, hemos metido por entre medias las barras de control, el absorbente neutrónico, con lo que los neutrones no pueden saltar de barra en barra y por tanto la reacción no se produce o lo hace con una intensidad muy pobre.

Entonces, para poner en marcha la central comenzamos a extraer las barras de control (de absorbente neutrónico). Las fisiones espontáneas en los núcleos de uranio-235 (o, para el caso, plutonio-239) comienzan a lanzar neutrones en todas direcciones, y específicamente hacia las demás barras de combustible.

Estos neutrones producidos por la fisión son mayoritariamente neutrones rápidos. Los neutrones rápidos tienen una capacidad relativamente pobre de provocar nuevas fisiones; ya dijimos que, por explicarlo de algún modo, pasan demasiado deprisa para tener un efecto. Pero entonces se encuentran con el moderador, que tradicionalmente era grafito o agua pesada y aquí es agua destilada corriente. Cuando el uranio está poco enriquecido, el agua actúa como absorbente neutrónico –igual que si fuera una enorme barra de control– y los detiene por completo, interrumpiendo la reacción. Pero cuando el uranio está algo más enriquecido (como en este caso, al 3,6%), el agua actúa como moderador neutrónico: es decir, los ralentiza hasta convertirlos en neutrones térmicos, óptimos para provocar nuevas fisiones.

Así que al extraer las barras de control y dejar a las de combustible envueltas en agua, la reacción en cadena comienza a acelerar, calentando este agua de su alrededor. Mediante una compleja combinación de barras de control y flujo del agua, se puede ajustar la reacción en cada zona exacta del núcleo con gran precisión.

De este modo, la temperatura del agua circundante aumenta rápidamente. En la gran mayoría de los reactores nucleares, esta agua moderadora-controladora-transportadora se encuentra contenida en un circuito cerrado con circulación forzada que nunca entra en contacto directo con el exterior (o no debe hacerlo, vamos). Este circuito cerrado que pasa por dentro del reactor se llama circuito primario.

En un reactor de agua en ebullición, el agua de este circuito primario se halla a unas 70 o 75 atmósferas de presión (en Cofrentes está a 70,1). Esto permite que entre en ebullición cuando la temperatura alcanza unos 285ºC (los reactores de agua a presión se mantienen a casi 160 atmósferas, lo que no deja que haya ebullición). Así se forma rápidamente vapor en la parte superior de la vasija, que circula por unas canalizaciones hacia la turbina de alta presión. Ya tenemos energía. Ahora hay que convertirla en electricidad.

Cuando este vapor a elevada presión y temperatura llega a la turbina de alta presión, la hace girar sobre su eje siguiendo las leyes de Carnot y Rankine que mencionamos más arriba. Y con ello hace girar un alternador que produce energía eléctrica, exactamente como cualquier otra clase de central térmica y la inmensa mayoría de los generadores. De ahí, el vapor –que aún mantiene una cantidad importante de energía aprovechable– pasa a las turbinas de baja presión, cuyos alternadores producen más electricidad. Toda esta corriente es remitida a los transformadores exteriores y de ahí a la red de 400.000 voltios para su distribución comercial.

Ahora ya sólo queda asegurarnos de que el agua vuelve al reactor para mantener el ciclo sin fin, más fría y de nuevo en estado líquido. Esta es la función de los condensadores, que son, en esencia, cambiadores de calor. Los condensadores se mantienen fríos con agua procedente de algún río o mar próximo, que viaja por su propio circuito: el circuito secundario. Así, cuando el agua del circuito primario pasa por estos condensadores, pierde temperatura suficiente como para volver al estado líquido por completo y regresar al reactor. Ambos circuitos no entran nunca en contacto, garantizando que la contaminación radioactiva ocasionada al pasar por el reactor permanezca contenida en el primario.

Finalmente, el agua del secundario –que se ha calentado al pasar por los condensadores– es enfriada en las torres de refrigeración. Así se forman esas características nubes de vapor blanco que podemos ver en la imagen de arriba.

En mi opinión, las centrales nucleares de fisión son una buena manera de producir la necesaria electricidad. Lo que pasa es que tienen sus limitaciones. En realidad, no son ni la pesadilla que creen unos ni la panacea que creen otros. De manera muy resumida, es cara, es incierta, tiene sus riesgos y resulta poco flexible en los mercados liberalizados. Resulta tremendamente significativo que el 89% de los reactores que se construyen en la actualidad pertenezcan a empresas monopolísticas estatales o paraestatales, mientras sólo seis unidades representan una apuesta privada.

De hecho, la energía nuclear de fisión ha sido la más subvencionada de toda la historia: sólo en los Estados Unidos, representó el 96% de los subsidios totales al desarrollo energético entre 1947 y 1999. El coste de instalación por kilovatio es varias veces mayor que el de, por ejemplo, una central de ciclo combinado a gas natural. El precio en el mercado del kilovatio final no sale tan ventajoso. Y tampoco garantiza la independencia en tecnologías energéticas: por razones de liberalización y deslocalización de los mercados, existen componentes esenciales de las centrales nucleares que únicamente se fabrican en Japón, China y Rusia. Las mayores minas de uranio sólo están en Canadá, Australia, Kazajstán, Rusia, Namibia y Níger: muchos menos países que productores de petróleo o gas. Si se opta por combustible reprocesado, únicamente quedan reactores regeneradores a gran escala en Rusia.

En suma: después de décadas de cultura de la seguridad, ni milagro ni diablo. Sólo una fuente de energía más, al menos en el presente orden socioeconómico, que nos obliga a seguir investigando otras maneras de extraerle a la naturaleza la energía que necesitamos, y necesitaremos en el futuro.