‘Energía Nuclear’

¿Ciencia, dice usted? No me haga reir

Podríamos discutir horas sobre lo que podemos considerar o no considerar Ciencia. Muchos consideran que se reduce únicamente al empirismo, muchos otros creen que Popper y su falsacionismo estaban en lo cierto. Otros creen que Popper no acertó completamente y no fue hasta Kuhn que la discusión se cerró. Algunos otros dirán que la descripción epistemológica más acertada es la de Lakatos o que la Ciencia es, en realidad, un complejo anárquico como el descrito por Feyerabend. Podríamos discutir durante horas y conviene leer al gran Juanjo Ibáñez cuando de epistemología se trata. Pero hay una cosa que no me negarán: para hacer Ciencia hay que saber sumar, al menos.

Un amable lector me remitió a un artículo publicado en ABC con el maravilloso título: “Siete razones por las que la energía nuclear nunca será suficiente“. Yo he querido hacer mis comentarios al respecto, pero quedaba muy largo ponerle el título: “Múltiples razones por las que el artículo “Siete razones por las que la energía nuclear nunca será suficiente” es una auténtica bazofia“. Bien es cierto que mi refutación va hacia el artículo publicado en ABC y no hacia el estudio original que no he podido encontrar. No creo que el periodista que lo ha reproducido se lo haya inventado, en cualquier caso, vamos allá.

  1. El artículo pretende haber demostrado que no se puede abastecer el 100% del consumo eléctrico de la humanidad con energía nuclear. ¿Y qué? ¿Es que acaso alguien pretende tal cosa? Todos los que nos dedicamos al mundo de la energía sabemos que en un sistema eléctrico hay que tener, por múltiples motivos, un mix diversificado de numerosas fuentes. Es difícil encontrar  un técnico que defienda un sistema eléctrico 100% nuclear porque, francamente, no es lo deseable desde el punto de vista estratégico. Aunque sería técnicamente posible (Francia es casi un ejemplo de ello), cosa que no pueden decir otras tecnologías, por cierto. Es decir, lo que pretende demostrar con el artículo YA lo sabemos todos. Niego la base fundamental del artículo por irrelevante. Es una tautología superflua que huele a que alguien necesitaba financiación urgente y llamar la atención. Nadie ha pedido un mundo 100% nuclear, ergo no es necesario “demostrar” que no se puede.
  2. Dice el artículo: “En la actualidad existen 440 reactores nucleares comerciales en uso en todo el mundo“. FALSO: En la actualidad existen menos de 400 reactores operacionales. Esos datos, por favor.
  3. Luego argumenta que todos esos reactores únicamente tienen una potencia de 375 GW. Con este número (que a la mayoría del público no le dice nada) intenta inducir que esa potencia es muy pequeña y que se podría prescindir de ella tranquilamente. Lo que el autor olvida mencionar es que, con esa pequeña potencia se produjo en 2010 el 12% del total de electricidad en el mundo. Muy superior a la contribución de la totalidad de las energías renovables si descontamos la hidráulica. Es el claro ejemplo de la falacia del continuo muy utilizada, por ejemplo, para posicionarse a favor del cierre de la central nuclear de Garoña. Primero se hace creer que la contribución de algo al todo es muy pequeña para, a continuación, argumentar que se puede prescindir de ello. Si esto fuera cierto, no se podría montar ni un panel solar o un molino de viento porque la contribución de cada uno de ellos al todo (incluso de un número grande de ellos) es despreciable para el conjunto del sistema eléctrico. Garoña únicamente produce el 2% de la electricidad de España, por tanto puede cerrarse. Bueno, esto es cierto, pero en realidad produjo en 2011 más del doble que TODA la energía termosolar de España sin llevarse, además, los 426 millones de euros que ésta se llevó en subvenciones. Si el argumento es válido para Garoña también lo es para los paneles solares. ¿Los quitamos todos? Cualquier central térmica o de ciclo combinado tiene una potencia similar a Garoña, ¿las quitamos todas? Conviene tener en mente que en el problema eléctrico no hay soluciones mágicas. Todas las tecnologías, con la cantidad que sea, contribuyen al mix eléctrico y todas son necesarias. Pero claro, si uno argumenta que una central de casi 500 MW es prescindible porque produce poca electricidad tendríamos que cerrar casi todas las centrales de España, quitando algunas nucleares y algo de carbón y gas. Falacia del continuo.
  4. El señor Abbot Derek señala en su estudio que “el consumo mundial de electricidad es de unos 15.000 Teravatios“. FALSO. Para empezar y por enésima vez, la energía se mide en TWh, no en TW. Si bien este ENORME error se lo achaco al periodista de ABC que hizo corta pega de la noticia y no al estudio original…espero. Como iba diciendo, los datos son falsos. Según los últimos datos de que disponemos (leer aquí), el consumo de electricidad en 2010 fue de 21.325 TWh, es decir, un 42% superior a lo que dice el estudio.
  5. El artículo dice: “Para satisfacer una demanda de 15.000 TW, utilizando sólo energía nuclear, necesitaríamos alrededor de 15.000 reactores nucleares“. FALSO. Obviando nuevamente el error gravísimo de confundir TW con TWh (potencia con energía), mediante una simple división obtenemos que cada reactor nuclear de los de Abbot produciría una energía de 1 TWh. Teniendo en cuenta que el factor de carga mundial de los reactores durante los últimos 20 años se situó en torno a un 80% (datos), implicaría que la potencia media de cada uno de esos hipotéticos 15.000 reactores sería de 142 MW. Esto da tanta risa que ya podríamos dejar de analizar el artículo. Hasta el reactor nuclear de Zorita, de tecnología de los años 50, tenía una potencia superior a esos 142 MW. Sin ir más lejos, Garoña, esa central tan vieja y tan obsoleta produjo en 2011  casi 4 veces la cantidad de electricidad que Abbot asume. Los reactores que se instalan desde hace ya 30 años no bajan de los 900 MW. En la actualidad los reactores son de entre 1.000 y 1.600 MW. Es decir, para abastecer los 15.000 TWh del artículo nos harían falta unos 2.000 reactores. Quedando demostrado que el autor (o el periodista de ABC) tiene serias dificultades para justificar los números que utiliza, prosigamos.
  6. Intenta demostrar a continuación que no se pueden construir 15.000 reactores nucleares basándose en la utilización del suelo. Argumenta para ello que un reactor nuclear requiere unos 20 km cuadrados de superficie. Bien, la energía nuclear es la que menos superficie ocupa por unidad de energía producida. Por tanto, con CUALQUIER otro tipo de tecnología sería peor. Para la energía solar no hacemos los cálculos porque nos daría la risa, obviamente. Rodeando la central nuclear de Almaraz, en Cáceres, no vemos otra cosa que paneles solares con un cartel que pone: “22 MWp”. Es decir, una central solar que ocupa mucho más suelo que Almaraz produce, EN TODO UN AÑO, la misma electricidad que produce Almaraz EN 18 HORAS. El argumento de la ocupación del suelo, por tanto, no parece muy sólido. El autor lo aplica a la energía nuclear y lo obvia para el resto de tecnologías, eso es ser objetivo.
  7. Ahora va con la vida útil. Como una central nuclear opera unos 50 años y necesitamos unas 15.000 de ellas, habría que construir una central cada día y esto, obviamente, es imposible. Bueno, aún asumiendo que este dato fuera verdadero y obviando el hecho de que ya hemos demostrado que necesitamos casi 10 veces menos reactores de los que dice el autor, parece claro que no se puede construir una central nuclear cada 10 días.  Sin embargo, el autor está nuevamente manipulando. No hay que construir una central cada 10 días, sino abrir una central cada diez días, que no es lo mismo. Puedes estar 5 años construyendo cada central siempre y cuando construyas simultáneamente un número suficiente de ellas para abrir una cada 10 días. Aproximadamente tendríamos que estar construyendo 250-300 centrales nucleares a la vez. Ya cambia la cosa, ¿verdad? China abre una central de carbón de 500 MW cada dos días desde el año 2003. ¡¡¡¡Cada dos días!!!! Ahora mismo en el mundo se están construyendo 62 reactores nucleares, así que no sería para tanto. Habría que multiplicar por 4 ó 5 la capacidad de la industria nuclear. Pero esto no es lo relevante, la cuestión es: ¿y del resto de tecnologías? Se tarda más de un año en construir un ciclo combinado, dos años en construir una termosolar de 50 MW. ¿O es que las demás tecnologías se construyen de forma instantánea? Nuevamente, esgrime argumentos contra la energía nuclear que olvida cuando se trata del resto de tecnologías. Nada objetivo, ¿verdad?
  8. Luego argumenta acerca de los residuos y de los accidentes. Es curioso como, cuando se trata de energía nuclear, los argumentos son distintos. Habla de 11 accidentes con fusión total o parcial del núcleo. Tres de ellos muy graves (TMI, Chernobyl y Fukushima). Misteriosamente se le olvida mencionar que dos de ellos no dejaron víctimas mortales directas debido a la radiación y las consecuencias del otro tuvieron poco que ver con la tecnología nuclear y sí con otras cosas propias del soviet way of life. Ahora bien, cogemos accidentes de hace 30 ó 40 años y establecemos que, en el futuro, la probabilidad de que suceda algo similar seguirá siendo la misma. Curioso ejercicio de estadística, ciertamente. Imaginen que para estimar las futuras muertes por accidente de tráfico tomáramos como origen el número de accidentes de tráfico de los últimos 40 años. Es, sencillamente, estúpido. Los coches antes no tenían ABS, ni airbags, ni ESP, ni habitáculo deformable, ni nada. Si hiciéramos el canelo con los datos, como hace el autor, la conclusión sería que cuantos más coches hubiera, más muertos habría. La realidad, en cambio, va en sentido contrario. Históricamente el número de fallecidos continúa descendiendo a pesar de haber cada vez más y más coches. ¿Por qué? Por las mejoras en seguridad. El autor considera como punto de partida que la seguridad de la industria nuclear ha sido la misma desde sus inicios y nunca mejorará, lo cual es sencillamente ridículo.
  9. Sigue con la eterna cantinela de las armas nucleares y la proliferación. Reto al autor a que me diga el proceso mediante el cual es capaz de separar el plutonio-239 del plutonio-240 del combustible nuclear de un reactor civil convencional de agua ligera como los 15.000 que menciona en su artículo. Ya se lo digo yo, ese método no existe. Lo he dicho una y mil veces, NO se utilizan los reactores comerciales para hacer armas, es simplemente innecesario y terriblemente complicado. Hay métodos más sencillos, que son los que se utilizan.
  10. Luego aborda a la abundancia del uranio que es, como todo buen argumento Malthusiano, fácilmente refutable. Volvemos a lo mismo una y otra vez. Cuando se habla de tecnologías renovables siempre se supone que van a evolucionar hacia nuevas eficiencias, que tendrán una rampa de precio decreciente, que mejorarán de forma continua con el tiempo. Sin embargo, cuando hacen las cuentas con la energía nuclear toman la tecnología de 1950 y no admiten ninguna evolución. Los reactores del futuro serán reactores rápidos y no son una utopía, como algunos argumentan. Tenemos reactores rápidos desde hace más de 60 años. El primer reactor que encendió una bombilla, de hecho, era un reactor rápido. Estos reactores utilizan también el uranio-238 como combustible y no solo el uranio-235 que utilizamos ahora y que tiene únicamente un 0,7% de abundancia en la naturaleza. Automáticamente, por tanto, tendremos combustible (con las reservas actuales) para unos 4.000-5.000 años. No sé si al autor le sirve, pero yo lo considero bastante sostenible.
  11. Y luego ya, lo de los metales exóticos no tiene desperdicio. Según él, los componentes de un reactor nuclear se hacen con unos materiales rarísimos que escasean mucho. Curiosamente son los mismos materiales que se emplean en la construcción de TODAS las demás centrales, incluyendo las eólicas, gas, carbón, etc. Es decir, un poquito de por favor. Sin tierras raras no habría casi ningún dispositivo eléctrico, ni renovables, ni nada. Sobre las tierras raras y su escasez he escrito varias cosas en el pasado, por ejemplo este artículo.
  12. Finalmente el autor se quita la careta y nos dice que la solución a todos los males pasa por construir centrales termosolares. Volviendo a sus propios argumentos, se tardan unos dos años en construir 50 MW de potencia de esta tecnología. ¿No tiene el autor nada que decir al respecto? ¿Podemos instalar unas cuantas de estas cada día? ¿O es que para las nucleares el argumento es válido pero para las termosolares no? ¿Acaso las termosolares surgen como champiñones en el campo de manera espontánea?
En fin, la misma cantinela de siempre…datos falsos, datos amañados, manipulaciones estadísticas, asignaciones erróneas de probabilidades, utilización de argumentos a favor de una tecnología que luego niega para las demás tecnologías, lugares comunes que no demuestra,  elusión de la carga de la prueba. Cuando entenderán que necesitamos TODAS las fuentes de energía y que no podemos prescindir de NINGUNA. Qué ganas de plantear disyuntivas falaces, de verdad…
Etiquetas:

El Síndrome de China en Fukushima

A medida que el tiempo va transcurriendo, más y más datos y análisis nos conducen a entender los eventos que tuvieron lugar en la central nuclear de Fukushima. Para mucha gente resulta muy difícil comprender cómo, tantos meses después, aún no se conocen los detalles de lo sucedido ni las condiciones exactas en las que se encuentran los reactores. La respuesta es sencilla, cuando uno pierde las referencias no sabe dónde está. Si por ejemplo viaja usted en avión, sería incapaz de decir a qué velocidad está volando, lo sabe únicamente porque tiene un medidor de velocidad. Pero ¿y si el medidor no funcionara? ¿y si proporcionara datos erróneos? Eso es lo que sucede en Fukushima, debido al desarrollo del accidente se perdió una gran parte del instrumental que sirve para establecer la situación de un reactor nuclear.

La pasada semana TEPCO publicó un informe en el que se establecía, con un nivel de detalle mayor, el estado del combustible en el interior de los reactores 1, 2 y 3. El informe se basa, fundamentalmente, en datos medidos de temperaturas, presiones, tipos y concentración de gases, así como en sofisticados códigos de simulación. Las conclusiones del informe son bastante concluyente: el 100% del combustible del reactor 1 podría haberse fundió unas pocas horas después del comienzo del accidente, allá por el 11 de marzo. El daño en los otros dos reactores no habría alcanzado a la totalidad del núcleo, siendo del orden del 60% – 70%, aproximadamente. (más…)

Etiquetas:
Categorias: Energía Nuclear

¿Qué pasa en Fukushima (Parte 11)? Xenon encontrado en el reactor 2

ACTUALIZACIÓN: El misterio está resuelto. La presencia de Xenon se debe a las fisiones espontáneas de Curio-242 y Curio-244. Esto descarte totalmente la recriticidad en el interior del reactor, tal y como apuntábamos en este artículo.

A medida que las condiciones en Fukushima mejoran (las temperaturas, las presiones y las tasas de dosis disminuyen) pueden ir implementándose nuevas medidas que aceleren el calendario previsto para la central nuclear. Entre esas medidas, el pasado 28 de octubre comenzó a operar un sistema de purificación de los gases en el interior de la contención primaria del reactor número 2. Ayer, se realizaron análisis de los gases que se extraían mediante ese sistema y parece ser que se ha encontrado Xenon. De hecho, dos isótopos distintos, el 133 y el 135.

Lo que dice la nota de TEPCO es (traduzco al vuelo): “Se encontró que existe una posibilidad de que los radionuclidos de vida corta (xenon 133, 135 ) fueran detectados“. Es decir, no están seguros de que los resultados sean concluyentes porque los isótopos del xenon pueden haberse confundido por error con algunos otros durante el análisis. Independientemente de la duda, y ante el hallazgo, se tomaron las medidas pertinentes. TEPCO comenzó a las 2:48 de la madrugada la inyección de ácido bórico en la vasija del reactor, finalizando a las 3:47 (hora de Japón). Posteriormente se repitieron los análisis, cuyos resultados salieron hace apenas unas horas y se vio que no es posible detectar Xenon-133 mientras que el Xenon-135 persisten en los análisis. Por tanto, se duda de los resultados de los mismos y se ha ordenado que se repitan las medidas para aclarar la situación. Entre tanto, las condiciones del reactor número 2 no han cambiado, sigue refrigerándose, permanece a temperaturas por debajo de 100 ºC y su presión no ha aumentado. Tampoco se han observado variaciones en la tasa de dosis en la central. Todo permanece igual.

Hasta aquí la información, ahora la interpretación. Los isótopos del Xenon aparecen en el interior de un reactor nuclear como productos de la fisión de los núcleos de Uranio-235. Es decir, se necesitan reacciones de fisión para que haya Xenon. Por otra parte, el Xenon-133 tiene una vida media de unos 5 días mientras que el Xenon-135 la tiene de unas 9 horas. Dado lo corto de sus vidas medias, es difícil que el Xenon detectado sea un remanente de las primeras etapas del accidente y se deduce, por tanto, que están teniendo lugar reacciones de fisión en el combustible fundido que permanece en el interior del reactor. De ahí la decisión de inyectar ácido bórico en la vasija, para disminuir la población de neutrones que inducen las reacciones de fisión.

La cantidad detectada de Xenon es realmente pequeña, indicando que la tasa de reacciones de fisión es pequeña. Conviene aclarar que la presencia de reacciones de fisión no implica una recriticidad en el reactor, como algunos medios de comunicación apuntan. Las reacciones de fisión son un proceso natural que puede tener lugar allí donde hay un núcleo susceptible de ser fisionado. Tienen lugar en la naturaleza y no es preciso una reacción en cadena para ello. Debido a la geometría de un corium fundido, la gran porción de impurezas presentes en el mismo, la no existencia de moderador neutrónico en el interior del corium y el gran aporte de venenos neutrónicos inyectados en el reactor se hace francamente difícil que tenga lugar una recriticidad en el interior del mismo. Es muy factible, sin embargo, que existan regiones en el interior del reactor donde estén teniendo lugar reacciones de fisión.

Lo importante es vigilar los parámetros del reactor: temperatura, presión y tasas de dosis emitida. Todos indican un comportamiento estable del mismo. Por tanto esperaremos a los nuevos resultados de los análisis antes de seguir especulando sobre el tema.

Etiquetas:

Terremoto en Virginia: impacto sobre las centrales nucleares

Manuel Fernández Ordóñez

Hoy, a las 13:51 hora local (19:51 en Madrid) un terremoto de magnitud 5.8 sacudió buena parte de la costa este de Estados Unidos. El epicentro se situó a 6 km de profundidad, a 61 km de Richmond (Virginia) y a 135 km al suroeste de Washington DC. Numerosas centrales nucleares sintieron la aceleración del suelo producida por el seísmo y todas ellas se han comportado según lo previsto en sus diseños. A continuación trataré de establecer una situación preliminar de las mismas, según las informaciones oficiales de las que dispongo ahora mismo procedentes de la Nuclear Regulatory Commission (NRC).

La central nuclear más cercana el epicentro es la de North Anna, en Virginia. Se trata de una central con dos reactores nucleares del tipo PWR de diseño Westinghouse. El primero de ellos entro en operación en 1978 y tiene una potencia de 973 MW eléctricos. El segundo de ellos entró en operación en 1980 y tiene una potencia de 994 MW eléctricos. Conviene aclarar que ambos recibieron la extensión de vida de operación hasta los 60 años. La siguiente foto corresponde a dicha central nuclear.

El terremoto ocasionó una pérdida de la electricidad que llega a la propia central nuclear, parando las bombas de refrigeración de los reactores y originando la parada inmediata de los mismos. Las barras de control se insertaron y la reacción en cadena se detuvo tal y como está diseñado para que suceda. Al perder la electricidad exterior a causa del terremoto los generadores diésel de emergencia tuvieron que arrancar de manera automática para proporcionar la corriente alterna necesaria para hacer funcionar los sistemas de seguridad que permiten extraer el calor residual de los núcleos de los dos reactores. Los generadores diésel arrancaron tal y como establece el diseño de la central sin ningún tipo de problema. Las leyes norteamericanas establecen que la central tiene que notificar un comunicado de Alerta a la NRC al quedarse sin electricidad del exterior y estar funcionando con los diésel de emergencia. Así lo hizo la central, que notificó el suceso poco después de las 14:00 (hora local). El nivel de Alerta está en el segundo escalón de un total de cuatro para la NRC.

De los 4 generadores diésel que posee la central de North Anna, 3 funcionan correctamente y un cuarto no está disponible (con dos es suficiente para operar la central). En el propio emplazamiento tienen combustible para operar los diésel durante 3 días, pero trayendo combustible del exterior puede operar de manera indefinida. De todos modos, la electricidad exterior se recuperará lo antes posible.

Muchas otras centrales en varios estados han registrado también las aceleraciones del suelo debido al terremoto. Todas ellas han notificado a la NRC un suceso de “Unusual Event” que se situaría en el primer escalón de los cuatro tipos de sucesos para la NRC. Estas centrales son las siguientes: Surry (Virginia), Shearon Harris (Carolina del Norte), D.C.Cook y Palisades (Michigan), Peach Bottom, Three Mile Island, Susquehanna y Limerick (Pensilvania) y Salem, Hope Creek y Oyster Creek (New Jersey).

Todas estas centrales siguen operando de manera estable y no se ha notificado daño alguno en ninguna de ellas. Todas están siendo inspeccionadas en profundidad, pero por el momento no se ha notificado ningún tipo de anomalía.

Ahora mismo y por el momento la situación es de total normalidad en las centrales nucleares americanas. Reitero, ahora mismo y por el momento. Si luego acontece algo inusual que no se nos acuse de tratar de ocultar la realidad. Al igual que en Fukushima, manejo la información oficial disponible en cada momento. Seguiremos todas la novedades e iré informado de las mismas a través de Twitter: @fdezordonez.

Etiquetas:
Categorias: Energía Nuclear

¿Qué pasa en Fukushima (Parte 9)? Más sobre la Fusión del Núcleo del Reactor 1

El último artículo lo dedicamos a discutir las implicaciones del hallazgo de TEPCO acerca de los niveles de agua reales en el interior de la vasija. Cuando los trabajadores entraron en el edificio del reactor 1 hace más de una semana, se dieron cuenta de que los niveles de agua en la vasija del reactor eran, en realidad, más bajos de lo que habían mostrado los indicadores en la sala de control. En ese momento saltó la noticia a todos los medios de comunicación porque sabemos que un núcleo sin agua es un núcleo fundido. Sin embargo, tal y como escribí entonces, el nuevo hallazgo era casi irrelevante porque el núcleo probablemente llevaría fundido desde las primeras horas del accidente. Haber corroborado el hecho de que el núcleo del reactor se hubiera fundido no tiene ninguna transcendencia para la evolución del accidente. Tendrá transcendencia para los trabajos a desarrollar de aquí en adelante por TEPCO y su planificación para la refrigeración a medio plazo de los reactores.

Ayer domingo, TEPCO sacó un estudio preliminar sobre el estado del reactor 1 que confirma nuestras sospechas acerca de la fusión del núcleo desde el primer día del accidente. Las conclusiones principales de este informe son las cuatro siguientes:

  1. Después de calibrar el nivel de agua en el reactor 1 se dieron cuenta de que estaba por debajo de lo que habían creído hasta ahora.
  2. A pesar de ello, como la temperatura de la vasija del reactor 1 está entre 100 ºC y 120 ºC se está consiguiendo una refrigeración estable.
  3. Los resultados de un análisis provisional indican que las pastillas de combustible se fundieron y cayeron a la parte de abajo de la vasija del reactor poco tiempo después de que el tsunami alcanzara la planta de Fukushima.
  4. Sin embargo, como el reactor ha estado continuamente refrigerado mediante la inyección de agua, un evento que conduzca a la emisión de grandes cantidades de materiales radiactivos es improbable.

En el citado estudio preliminar de TEPCO aparecen algunas gráficas muy interesantes. Esta primera corresponde a la evolución del nivel de agua en la vasija del reactor durante los dos primeros días del accidente:

Evolución del nivel de agua en el interior de la vasija del reactor 1 de Fukushima Dai-ichi. Fuente: TEPCO.

Esta gráfica muestra claramente cómo, en el momento en que el Sistema del Condensador de Aislamiento dejó de funcionar, el nivel de agua en la vasija del reactor comenzó a descender. El Condensador de Aislamiento (IC) era el único sistema capaz de refrigerar el núcleo del reactor 1 una vez que se perdieron los generadores diésel de emergencia. Sin embargo, el sistema deja de funcionar cuando la temperatura del agua en el condensador se eleva tanto que, o bien no puede seguir enfriando el vapor o bien la presión en el condensador es tan elevada que hay que ventear el condensador, quedándose sin agua.

Sea como fuere, en un momento dado, el IC dejó de funcionar y el núcleo perdió completamente la refrigeración. En ese momento el agua de la vasija comenzó a calentarse, posteriormente a convertirse en vapor y, por tanto, el nivel de agua en la vasija comenzó a descender. Como podemos observar en la figura, cuando el terremoto tuvo lugar, el nivel de agua en la vasija estaba unos 5 metros por encima de la parte superior del combustible nuclear (lo normal). Tras la pérdida del IC el nivel de agua desciende rápidamente y, en apenas 3 horas, alcanza la parte superior del combustible. Una hora y media después ya había descendido lo suficiente como para dejar totalmente descubierto el combustible. Es decir, apenas 5 horas después de perder la refrigeración en el reactor, el combustible nuclear se había quedado ya descubierto y sin refrigeración alguna.

Desde el punto de vista del combustible, disponemos de esta otra gráfica, donde se representa la evolución de la temperatura en el propio núcleo del reactor:

Evolución de la temperatura del núcleo del reactor 1 de Fukushima Dai-ichi. Fuente: TEPCO.

Cuando tiene lugar el terremoto, el reactor número 1 detiene su operación. Pasa entonces del 100% de potencia térmica a detenerse, quedando menos de un 10% de su potencia en forma de calor residual. De ahí la caída que se observa en la temperatura del núcleo inmediatamente después al terremoto. Posteriormente, durante unas horas, la temperatura permanece constante puesto que el combustible se encuentra cubierto de agua. Cuando se pierde el IC y el nivel de agua comienza a bajar, la temperatura del núcleo sigue permaneciendo estable hasta que el nivel de agua alcanza la parte superior del combustible. En ese momento comienza a calentarse de forma inevitable, y sigue haciéndolo a medida que el nivel de agua continúa bajando. En poco tiempo (un par de horas) el combustible alcanza una temperatura cercana a los 2.800 ºC produciéndose la fusión del mismo. En este momento comienza la fusión del núcleo del reactor 1, en la tarde-noche del viernes 11 de marzo.

Estas gráficas confirman, por tanto, lo que sospechábamos: que el núcleo lleva fundido desde el primer día. Esto lo teníamos bastante claro ya desde hace tiempo, pero estos nuevos datos nos sirven para establecer el porcentaje de núcleo fundido. En un principio se habló del 75%, luego del 55% (todo esto eran estimaciones) y ahora, finalmente, parece que el núcleo está totalmente fundido. Aunque estos datos son también provisionales, no lo olvidemos. Aquí será todo provisional hasta que salga el informe oficial dentro de muchos meses.

Lo importante, lo único importante ahora es que, a pesar de que el núcleo esté fundido parece que se está refrigerando adecuadamente. La vasija del reactor tiene una temperatura que se encuentra entre 100 ºC y 120 ºC, indicando que el combustible fundido que se encuentra en el fondo de la vasija se está refrigerando.  En la gráfica siguiente podemos observar las mediciones de 12 sensores distintos de temperatura instalados en el reactor número 1 de Fukushima. 10 de ellos corresponden a temperaturas de la propia vasija, mientras que otros 2 corresponden a temperaturas de la piscina de supresión:

Evolución de las temperaturas en la vasija del reactor 1 de Fukushima Dai-ichi. Fuente: TEPCO.

Como podemos observar en la figura, todos los sensores indican que la temperatura de la vasija ha ido disminuyendo en el último mes, situándose todas ellas en el mencionado rango entre 100-120 ºC. Todas ellas, además, muestran una tendencia similar. La conclusión fundamental de estos datos, por tanto, es que el combustible fundido está siendo suficientemente refrigerado en el interior de la vasija. Esta análisis desarrollado por TEPCO es, como hemos dicho, preliminar y podrá ser revisado y modificado de acuerdo a datos más actualizados. De momento esto es lo que tenemos.

Etiquetas:
Categorias: Energía Nuclear

¿Qué pasa en Fukushima (Parte 8)? Fusión de Núcleo

Manuel Fernández Ordóñez

Escribo esto muy rápido debido al gran número de cuestiones y preguntas que ha suscitado y me han hecho en twitter. Disculpen, por tanto, la mala redacción debida a la celeridad en la escritura.

Como saben, hace aproximadamente una semana los trabajadores de TEPCO entraron en el edificio del reactor número 1 después de dos meses sin poder hacerlo. Después de filtrar buena parte del aire en el interior del edificio, los niveles de actividad disminuyeron lo suficiente para permitir la entrada al mismo. La pretensión era hacer una inspección del estado de un gran número de tuberías con el propósito de acelerar las labores de refrigeración del reactor 1. Para ello se instalará un sistema de refrigeración externo que sacará agua de la vasija, la pasará por un cambiador de calor que se instalará a tal efecto y luego se devolverá a la vasija de nuevo. De este modo se conseguirá enfriar el reactor completamente.

El hecho de haber entrado en el edificio del reactor ha servido para confirmar, de algún modo que desconocemos, que el nivel del agua en el interior de la vasija era muy bajo, menor de lo que se pensaba. No está muy claro por qué no podían saber el nivel de agua desde la sala de control. Tal vez no funcionen correctamente los indicadores de nivel que van a la sala de control y estén dando datos erróneos, falseando el nivel del líquido. O tal vez suceda cualquier otra cosa.

La cuestión es que, a tenor de las noticias, parece que el núcleo se fundió ayer cuando, en realidad, el núcleo lleva dos meses fundido. El núcleo del reactor número 1 se quedó con un nivel muy bajo de agua unas pocas horas después de que el tsunami que impactó contra la central nuclear dejara inoperativos los generadores diésel de emergencia. En el momento en el que las barras de combustible se quedan descubiertas comienza la generación de hidrógeno por oxidación del circonio, como ya explicamos en otro artículo. Si no consigues volver a cubrir con agua el combustible, éste alcanza una temperatura de 2.800 ºC (aproximadamente) y las propias pastillas de combustible de óxido de uranio se funden como si fueran una vela de cera. Este proceso comenzó, por tanto, la misma madrugada del viernes 11 al sábado 12 de Marzo, el día del terremoto.

Lo que no estaba claro era el porcentaje del núcleo que estaba fundido, qué cantidad del mismo había quedado descubierta. En un primer momento, TEPCO estimó el daño al núcleo en un 75 %. Hace unos días (el 27 de Abril) TEPCO rebajó ese nivel de daño, dejándolo en un 55%. Estas estimaciones se hicieron basándose en los niveles de radiación detectados y en otros parámetros. Al entrar en el edificio del reactor se dieron cuenta de que el nivel del agua en la vasija estaba más bajo de lo que debería a tenor de la cantidad de agua que están inyectando. De hecho, consiguieron confirmar que el nivel de agua está por debajo de los elementos combustibles. Es decir, que todo el combustible nuclear está descubierto. Si todo el combustible nuclear está descubierto, probablemente todo el combustible nuclear esté fundido (dependiendo del tiempo que lleve descubierto). Pero damos por hecho que lo está.

El combustible fundente adquiere una consistencia viscosa, parecida a la lava de un volcán y se precipita hacia el fondo de la vasija del reactor.  En ese momento, al estar el fondo de la vasija lleno de agua, el combustible comienza a enfriarse nuevamente. TEPCO sospecha que, antes de enfriarse, pudo haber agujereado el fondo de la vasija y el agua que inyectan en la misma se está fugando directamente a la contención primaria. La conclusión es que el combustible está en el fondo de la vasija y cubierto con agua. ¿Por qué estamos casi seguros de esto? Porque la temperatura del fondo de la vasija es bastante baja (unos 115 ºC, aproximadamente) indicando que sea lo que fuere que hay allí abajo, está refrigerado.

Pero conviene aclarar que, desde el punto de vista de la evolución del accidente, no ha pasado nada nuevo. El núcleo no se fundió ayer, no ha cambiado nada desde ayer a hoy. Ayer simplemente fueron conscientes de ello al poder confirmar los niveles de agua. El combustible fundido estará en el fondo de la vasija (o parte en la contención primaria), pero no es determinante si la cantidad que está fundida es el 55%, el 80% o el 100%, el resultado final no difiere mucho en realidad. Lo importante es que la temperatura en la parte inferior de la vasija es baja y, por tanto, lo que hay en ella está “frío”. Ahora tendrán que analizar si el plan de refrigeración que habían diseñado pueden seguir utilizándolo a tenor de esta confirmación o tienen que replantearse el modo de enfriamiento. Tal vez en lugar de recircular el agua de la vasija tienen que recircular el de la contención primaria, por ejemplo. Seguiremos las evoluciones.

Etiquetas:
Categorias: Energía Nuclear

¿Qué pasa en Fukushima (Parte 7)? Explosiones de Hidrógeno

Manuel Fernández Ordóñez

Son varios los lectores que me han pedido que explique con más detalle lo referente a las explosiones de hidrógeno que tuvieron lugar en la central nuclear de Fukushima Dai-ichi. Estas explosiones pueden suceder cuando el hidrógeno alcanza una concentración determinada en presencia de oxígeno. Estas condiciones se dieron en los edificios del reactor de las unidades 1 y 3 los días 12 y 14 de Marzo, respectivamente.

Para entender el proceso de formación de hidrógeno en el interior de un reactor nuclear hay que empezar por describir cómo es el combustible nuclear y cómo se dispone en el interior del reactor. Como ya sabemos, el combustible nuclear está constituido por uranio en forma de óxido (UO2) enriquecido en el isótopo uranio-235. Este óxido de uranio se fabrica en forma de pastillas que tienen un volumen similar a un dado de parchís. Estas pastillas, a pesar de ser tan pequeñas, tienen un poder energético enorme y cada una de ellas equivale a 700 kilos de carbón, produciendo energía durante más de 4 años (esto se lo demuestro otro día en otro artículo). En la siguiente figura pueden ver cómo son las pastillas de UO2 del combustible nuclear.

Pastillas de combustible nuclear y vaina de combustible

En un reactor nuclear como el número 1 de Fukushima hay, aproximadamente, 14 millones de pastillas de UO2 como las que pueden ver en la imagen. Estas pastillas se disponen en el interior de la vasija del reactor de una forma determinada, puesto que la geometría es un factor determinante en el funcionamiento de un reactor nuclear. Para ello, se meten en unos tubos de un material llamado Zircaloy, que jugará un papel fundamental en la formación de hidrógeno. Luego volveremos a ello. En la figura anterior pueden ustedes ver también cómo son estos tubos de Zircaloy que albergan en su interior las pastillas de combustible.

Las varillas/vainas de Zircaloy (en inglés Fuel Rods) tienen una longitud aproximada de 4 metros y se agrupan en lo que conocemos como Elemento Combustible (en inglés Fuel Assembly). En la imagen siguiente pueden ustedes ver la pinta que tiene un elemento combustible de un reactor del tipo BWR. En el reactor número 1 de Fukushima hay 400 elementos combustibles similares a los que se muestran en la imagen. Los reactores 2 y 3, al tener más potencia que el 1, tienen más elementos combustibles. En concreto 548.

Elemento combustible de un reactor BWR. Fuente Nuclear Fuel Industries.

Una vez definida -muy superficialmente- la tecnología correspondiente al combustible nuclear les propongo entrar de lleno en harina. Como ya he mencionado, las varillas que alojan las pastillas de óxido de uranio se fabrican con un material denominado Zircaloy. Este nombre viene de unir (en inglés) las palabras Zirconium y Alloy, es decir, Aleación de Circonio. Este material se eligió porque el circonio tiene una propiedad que le hace ser muy interesante desde el punto de vista de la tecnología nuclear: que no les hace ningún caso a los neutrones. Sabemos que la energía nuclear se basa en una reacción en cadena que se sustenta gracias a los neutrones emitidos en las reacciones de fisión. Para que la reacción en cadena tenga lugar, los neutrones deben viajar libremente por el núcleo del reactor y no ser absorbidos por nada. Los aceros tradicionales tienen en su composición metales que poseen la habilidad de comerse los neutrones, siendo por tanto ineficientes desde un punto de vista nuclear. No nos interesan los aceros tradicionales, son perjudiciales para nuestros intereses. Por esta razón se eligieron las aleaciones de circonio para construir las vainas de combustible nuclear.

Pero como todas las cosas en la vida, la elección del Zircaloy también tiene una desventaja. Y ésta es que el circonio reacciona con el agua a muy alta temperatura, oxidándose y produciendo hidrógeno. Veamos esto con más detalle. Desempolven sus recuerdos de química elemental y presten atención a la siguiente reacción química:

Zr + 2 H2O —-> ZrO2 + 2 H2

Si recuerdan, esto denota que el circonio reacciona con el agua y produce óxido de circonio (ZrO2) e hidrógeno.  Esta reacción tiene lugar a muy alta temperatura, aproximadamente a unos 1.200 ºC. Teniendo en cuenta que, en operación normal, un reactor como el número 1 de Fukushima trabaja a menos de 300 ºC, la oxidación masiva del Zircaloy no tiene nunca lugar en el interior de un reactor. Pero pueden darse determinadas condiciones que hagan que se alcancen las temperaturas necesarias para que la oxidación del Zircaloy y, por tanto, la generación de hidrógeno tengan lugar. ¿Cuáles son esas condiciones? Que las vainas de combustible se queden sin refrigeración.

Recordemos que, aún cuando se detiene el reactor nuclear y se para la reacción en cadena, el combustible nuclear (las pastillas) siguen generando una gran cantidad de calor. Si ese calor no se extrae de algún modo, puede tener lugar una situación de riesgo para la integridad de las vainas de combustible. Esto pasó precisamente en Fukushima cuando la central se quedó sin electricidad y los sistemas de refrigeración del reactor dejaron de funcionar. Vamos a intentar hacer una secuencia esquemática de lo que sucedió:

  1. Los sistemas de refrigeración de emergencia dejan de funcionar. El núcleo está inundado de agua, pero como el combustible nuclear genera mucho calor el agua comienza a calentarse.
  2. A medida que el agua se calienta y hierve, la cantidad de vapor en la vasija del reactor aumenta. Pero como no hemos inyectado más agua (porque no funcionan los sistemas) el nivel de agua líquida en la vasija disminuye a medida que se va convirtiendo en vapor.
  3. Conforme aumenta la cantidad de vapor en la vasija, también aumenta la presión en el interior de la misma. Cuando esa presión es muy elevada, automáticamente se abren unas válvulas que expulsan el vapor hacia la piscina de supresión.
  4. Con el tiempo, el nivel de agua en la vasija del reactor sigue bajando y, a su vez, la piscina de supresión también se va calentando y aumentando su presión ya que no para de recibir vapor procedente de la vasija.
  5. Llega un momento en que el nivel del agua en la vasija ha llegado hasta los elementos combustibles, que comienzan a quedar al descubierto y, por tanto, sin refrigeración.
  6. Llega un momento también en el que la piscina de supresión tiene una presión tan elevada que se abren unas válvulas de seguridad para expulsar vapor de agua a la contención primaria (a la bombilla).
  7. Al quedar las vainas de combustible sin refrigeración, su temperatura comienza a aumentar considerablemente y es sólo cuestión de tiempo que se alcancen los 1.200 ºC y comience la oxidación del Zircaloy, produciéndose hidrógeno. Cuando esto suceda, las vainas terminarán rompiéndose y liberando material radiactivo (especialmente el gaseoso, como el Yodo-131) al interior de la vasija.
  8. Como la presión sigue aumentando, la vasija sigue enviando el vapor (mezclado ahora con hidrógeno y gases radiactivos) a la piscina de supresión.
  9. Pero como la piscina de supresión también tiene una presión muy alta, la alivia enviando el vapor (contaminado) y el hidrógeno hacia la contención primaria (la bombilla). En la siguiente figura pueden observar cómo el combustible dañado libera partículas radiactivas que van a parar a la piscina de supresión y de ésta, a su vez, a la contención primaria:
  10. Y aquí llega la clave del asunto. Es sólo cuestión de tiempo que la presión en el interior de la bombilla sea también tan elevada que supere la presión para la que fue diseñada. Obviamente, antes de que eso suceda, habrá que aliviar la presión en el interior de la misma abriendo unas válvulas y expulsando parte de los gases interiores hacia afuera. Eso fue precisamente lo que se hizo en Fukushima. Cuando la presión alcanzó un nivel determinado, se abrieron unas válvulas y se comenzó a ventear vapor hacia el exterior de la contención primaria. En concreto hacia la parte superior del edificio del reactor. Pero con ese vapor iba también material radiactivo e hidrógeno proveniente de la oxidación del Zircaloy. La siguiente figura esquematiza la situación que estamos describiendo:

El hidrógeno no es explosivo si no está en presencia de oxígeno. Esto no sucede en el interior de la vasija, ni en la piscina de supresión ni en la contención primaria, que se mantiene en una atmósfera inerte de nitrógeno precisamente para evitar este tipo de explosiones. Pero en cuanto se procedió al venteo, el hidrógeno alcanzó la parte superior del edificio del reactor que tiene una atmósfera como la de la calle, es decir, con oxígeno. En un momento dado, la concentración de hidrógeno alcanzó el 4% y, al combinarse con el oxígeno del aire hizo saltar en mil pedazos todo el techo del edificio de la unidad número 1. En la unidad número 3 pasó exactamente lo mismo, pero dos días más tarde. En la piscina de combustible del reactor 4 no está muy claro lo que ha pasado. Ha sido una explosión de hidrógeno, pero ahora se dice que no parece probable que la piscina se quedara sin agua y que los elementos combustibles se llegaran a descubrir. Así que no está muy claro el origen de la oxidación y la procedencia del hidrógeno en este caso.

Dudas y cuestiones sin aclarar en todo este proceso hasta las explosiones:

  1. ¿Por qué no estaban preparados para ventear hidrógeno en caso de accidente? Sí lo están, en el edificio del reactor debería haber unos recombinadores de hidrógeno que evitaran que se alcanzara una concentración explosiva. El por qué no hicieron su trabajo todavía es una incógnita (probablemente se hubieran quedado sin baterías, como los sistemas de seguridad).
  2. Sabiendo que el Zircaloy se había comenzado a oxidar ¿Por qué no ventearon directamente a la calle en lugar de al interior del edificio del reactor? De este modo no se hubiera alcanzado una concentración explosiva de hidrógeno. Ésta es una pregunta que tampoco tengo clara. Supongo que será posible alinear el venteo con una línea directamente al exterior, pero desconozco los detalles en esa central.
  3. Sabiendo que les había  explotado el edificio del reactor 1 ¿Por qué no hicieron algo para evitar que sucediera lo mismo en el reactor 3? Con haber subido el edificio y quitar parte de las chapas de la parte superior del techo habría bastado. De hecho, esto lo hicieron en los reactores 5 y 6 cuando se les empezaron a calentar las piscinas de combustible. Tampoco tengo la respuesta a esta pregunta. Tal vez era imposible entrar en el edificio del reactor, lo desconozco. Es obvio que cuando no lo hicieron sería por algo.

Como conclusión, dejar rotundamente claro que las explosiones que tuvieron lugar fueron explosiones de hidrógeno y no explosiones nucleares, como se escribió en muchísimos medios de comunicación esos días. Para cualquier duda son bienvenidos a comentar lo que consideren oportuno.

Etiquetas:
Categorias: Energía Nuclear

¿Qué pasa en Fukushima (Parte 6)? Las toneladas de agua radiactiva

Manuel Fernández Ordóñez

Hace unos días publiqué un artículo en el que analizaba el impacto del tsunami al alcanzar la costa en la zona de la central nuclear de Fukushima Dai-ichi (pueden leerlo en este enlace). A partir de las marcas que dejó el agua en las paredes de los edificios de la central y las cotas de altura de los mismos, fue posible estimar que el tsunami sumergió todo lo que encontró a su paso hasta una altura de 15 metros. Postulamos que la ola inicial tuvo que tener una altura mucho mayor de esos 15 metros. En esta imagen se ve el momento en el que el tsnuami impacta de lleno contra la central nuclear y cómo salta por encima del edificio de turbinas.

(más…)

Etiquetas:
Categorias: Energía Nuclear

Accidente de Fukushima (Parte 0): El Tsunami

Manuel Fernández Ordóñez

Rebuscando entre los cientos de documentos oficiales sobre el accidente de Fukushima encontré una notificación sobre el tsunami que siguió al terremoto del día 11 de Marzo. Como el tsunami fue el evento iniciador que desencadenó el accidente (al dejar la central sin ningún tipo de corriente alterna) me gustaría hacer una pequeña explicación sobre la magnitud del mismo y su impacto sobre la central nuclear. Tal vez este análisis debería haber sido anterior al artículo previo donde comenzamos con la cronología del accidente, por esa razón lo he titulado como Parte 0.

Como ya sabemos, el terremoto tuvo lugar a las 14:46 del viernes 11 de Marzo. Apenas 50 minutos después, a las 15:41, el tsunami impactó contra la central nuclear de Fukushima Dai-ichi. Existe un vídeo grabado por uno de los trabajadores de la central nuclear en el que se puede ver el momento del impacto del tsunami contra el edificio de turbinas de la central. Lo podéis ver en este enlace. A partir de ese momento, los generadores diésel de emergencia dejaron de funcionar y TEPCO presentó el primer suceso notificable a su organismo regulador. Los hechos que voy a mostrar en este artículo demuestran que el tsunami era un muro de agua con una altura aproximada de 15 metros en la zona de la central. Se ha demostrado que, en otros puntos de Japón, el tsunami alcanzó alturas de hasta 38 metros.

TEPCO hizo pública la siguiente vista esquemática de la central de Fukushima Dai-ichi (hagan click para agrandar). Lo interesante de este esquema son las cotas de las alturas (disculpen por el inglés, no he tenido tiempo para modificarla).

(más…)

Etiquetas:
Categorias: Energía Nuclear

Accidente de Fukushima (Parte I): Las Primeras Horas

Manuel Fernández Ordóñez

Ahora que la tasa de información proveniente de Fukushima ha disminuido mucho. Ahora que los parámetros de los reactores 1, 2 y 3 llevan muchos días estables y parece que han conseguido frenar el vertido de agua contaminada al mar ha llegado el momento de revisar todos los datos desde el principio y tratar de analizar y explicar la secuencia de hechos que desencadenaron el accidente en la central de Fukushima Dai-ichi. Si bien en mi último artículo prometí escribir algo sobre la piscina de supresión, creo que es mejor comenzar a analizar la secuencia del accidente y comentar lo que haga falta de la piscina cuando lleguemos a ella puesto que no merece la pena dedicarle un artículo completo. A lo largo del análisis del accidente iremos viendo cómo hay muchas preguntas para las que no tengo respuesta aún y que se aclararán cuando se elaboren los informes oficiales, pero para eso quedan aún muchos meses. Así que tenemos que ir tirando con lo que hay.

Sitúense ustedes en el pasado 11 de marzo a primeras horas de la tarde. En ese momento fue cuando empezó todo.

  • 14:46 (día 11 de marzo): El terremoto más grande la historia de Japón sacude la parte este del país. Alcanzando 9.0 en la escala de Richter, es el segundo terremoto más grande de la Historia. Debido al terremoto, las centrales nucleares afectadas detienen inmediata y automáticamente su operación. Entre ellos los reactores 1, 2 y 3 de Fukushima Dai-ichi, los únicos que estaban en funcionamiento. Debido al terremoto, además de pararse todas las centrales nucleares, lo hacen también la mayoría de centrales productoras de electricidad de otras tecnologías (térmicas, hidráulicas, etc). Más de 4 millones de hogares se quedan sin electricidad y, por supuesto, la central nuclear de Fukushima Dai-ichi también. Al quedarse sin suministro eléctrico, arrancan automáticamente los generadores diésel de emergencia que están diseñados para eso. Hasta aquí todo iba con normalidad y como estaba previsto. (más…)
Etiquetas:
Categorias: Energía Nuclear