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.

Recordemos que la propiedad fundamental de las reacciones de fisión que tienen lugar en el combustible nuclear es que producen calor. En las condiciones que pueden tener lugar en un accidente nuclear, ese combustible puede quedarse sin refrigeración y comenzar a calentarse. Si no se pone remedio, el combustible alcanzará temperaturas cercanas a los 3.000 ºC y se fundirá. Para que nos entendamos, este hecho implica que el combustible nuclear se funde como lo hace la cera de una vela caliente y se caerá al fondo de la vasija del reactor como lo hace la cera de la vela. Esto se conoce como “fusión de núcleo” y no tiene absolutamente nada que ver con que en el reactor tengan lugar reacciones de fusión, como puede leerse por ahí.

Lo que sucedió en el reactor 1 de Fukushima fue precisamente eso, el combustible alcanzó temperaturas muy elevadas, perdió su integridad estructural, se fundió y, convertido en una especie de lava metálica (conocida como “corium“), se fue al fondo de la vasija como lo hacen las gotas de cera fundida de una vela. En esta imagen pueden ver parte del combustible fundido en el accidente de Chernobyl (conocido como “pata de elefante”), que descendió a niveles inferiores del edificio del reactor a través de distintas tuberías.

La famosa “pata de elefante” formada por el combustible fundido bajo el reactor número 4 de Chernobyl. Fuente: desconocida.

La incultura popular, siempre tendente a pensar lo mejor en cada situación, asocia el hecho de una fusión de núcleo con el “Síndrome de China“, famosa película de James Bridges de 1979. En ella, el combustible fundido de una central nuclear americana, desafiando todas las leyes de la termodinámica, iría fundiendo toda la Tierra a su paso hasta llegar a las antípodas de EEUU (que se supone que eran China, aunque en realidad están en medio del Oceano Índico). La realidad es que el corium es una masa metálica a alta temperatura que se va enfriando poco a poco en contacto con otros materiales hasta volver a solidificarse, exactamente igual a lo que sucede en la cera con nuestra analogía de la vela. Pueden buscar en la red infinidad de fotos del corium del accidente de TMI o del de Chernobyl.

A pesar de esto, fueron algunos los medios de comunicación los que escribieron que el combustible había atravesado las contenciones de los reactores de Fukushima  y llevaría, por tanto, unos meses camino de sus antípodas. En este caso algún lugar del Atlántico cerca de Buenos Aires. Dejando las estupideces yuyulógicas tipo Iker Jiménez a un lado, el último estudio establece que la situación más desfavorable ha tenido lugar en el reactor 1. Parte del combustible fundido habría sido capaz de atravesar el acero de la vasija del reactor y precipitarse hacia el fondo de la contención primaria, también conocida como drywell o bombilla. En la siguiente figura pueden ver esquemáticamente lo que estoy comentando.

Visión esquemática de un reactor BWR como los de Fukushima. La ubicación posible del combustible fundido se representa en la figura. Fuente: TEPCO.

Por explicarlo sencillamente, el fondo de la “bombilla” consta de un espesor de 2,6 metros de hormigón especial hasta llegar a la pared de acero esférica que forma la contención primaria. Según el estudio de TEPCO, el combustible fundido habría logrado atravesar unos 70 centímetros de este hormigón, faltándole aún casi 2 metros hasta llegar al acero. Los cálculos mas desfavorables postulan que el corium podría haber alcanzado una profundidad de unos 2 metros en el hormigón, faltándole entonces poco menos de un metro hasta llegar a la pared de acero de la contención primaria, de la bombilla.

Si el corium hubiera llegado hasta la pared de acero de la contención, aún tendría que haber atravesado ésta. Y si lo hubiera conseguido, bajo ella tenemos aún otros 8 metros de hormigón de características especiales que tendría que atravesar para encontrarse con la tierra bajo el emplazamiento del reactor. Es decir, lo más probables es que haya fundido aproximadamente 1 metro de hormigón, pero aún le quedaban unos cuantos metros más y otra pared de acero para salir al exterior.

Actualmente parece claro que el combustible fundido está ya en condiciones sólidas y refrigerado. Recordemos que la contención primaria está inundada de agua en los tres reactores y los sensores de temperatura indican (todos ellos) valores ampliamente por debajo de 100ºC. En el caso de los reactores 2 y 3, es posible que una pequeña parte del combustible fundido pudiera haber atravesado también las vasijas de los reactores y haberse depositado en el fondo de la contención primaria. Sin embargo, el grado de fusión del núcleo y los cálculos y mediciones realizadas invitan a pensar que la mayoría del corium se depositó en el fondo de la vasija del reactor sin salir de ella. Posteriores estudios arrojarán más luz sobre estos hechos.

El gasoducto consiste en dos tuberías paralelas que serán capaces de transportar 55.000 millones de metros cúbicos de gas al año. Hoy se inaugura la primera de las dos tuberías que tendrá una capacidad de 27.500 millones de metros cúbicos anuales. La segunda parte del gasoducto espera inaugurarse a finales del 2012. Este tubo transportará gas, principalmente, de los campos de Yuzhno-Ruskoye, en Siberia, con una capacidad de producción de 25.000 millones de metros cúbicos anuales.

El origen de este proyecto, sin embargo, estuvo marcado por la polémica. Alemania realizó una fuerte presión política para que el proyecto se hiciera realidad cuando Gerhard Schröder era canciller alemán. Apenas un mes y medio después de abandonar la cancillería en favor de Angela Merkel, Schröder se convirtió en superjefazo de la empresa que iba a construir el gasoducto NordStream, perteneciente al gigante Ruso Gazprom… ¿casualidad, verdad? Las críticas, por supuesto, no se hicieron esperar. Se publicaron artículos bastante duros al respecto, pueden leer éste en el Washington Post o este otro en la BBC.

Sin embargo las críticas más duras, sin lugar a dudas, fue las que le dedicó el miembro del partido demócrata estadounidense Thomas Lantos, por aquel entonces miembro del Comité para Asuntos Exteriores. En Junio de 2007 se desmarcó con unas declaraciones espectaculares en las que decía: “Me he referido a él como una prostituta política, ahora que acepta cheques de Vladimir Putin. Pero las prostitutas de mi distrito se han quejado, así que no seguiré utilizando esa expresión“.

En España, que es lo que nos importa, estamos perdiendo una oportunidad enorme de convertirnos en una referencia del gas en Europa. Tenemos unas  instalaciones gasísticas de referencia mundial, con una capacidad de regasificación de gas natural licuado impresionantes. Sin embargo, para darle salida a nuestro gas (proveniente del Norte de África) necesitamos más conexiones con Europa. Es necesario realizar un esfuerzo negociador grande con Francia. Alemania nos está tomando la delantera, pero este nuevo gasoducto no está disminuyendo la dependencia de Rusia, el origen del gas sigue siendo el mismo y no se está diversificando su origen, lo cual sigue siendo un error fundamental en la Unión Europea. Tenemos que aprovecharlo.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Como sabemos, los edificios de turbinas de la central nuclear (excepto los reactores 5 y 6) tienen parte de sus sótanos inundados de agua. Más aún, de agua altamente contaminada radiactivamente. TEPCO estima que hay, aproximadamente, unas 70.000 toneladas de agua estancada bajo las turbinas y las tasas de dosis rondan los 1.000 mSv/h. Con esos niveles de radiación no es posible trabajar, puesto que el límite que pueden recibir los trabajadores de Fukushima se sitúa en 250 mSv, los cuales recibirían en 15 minutos. La imposibilidad de trabajar en esas condiciones ha retrasado mucho, muchísimo, las labores de recuperación de los sistemas de seguridad de la central para poder llevar los reactores a parada fría. Por ello, y porque parte de esa agua contaminada se estaba vertiendo al mar, la máxima prioridad en los trabajos en Fukushima es sacar toda esa agua de los edificios de turbinas.

La pregunta clave aquí es ¿y esa agua de dónde ha salido? La prensa en general se apresuró a decir que las contenciones de los reactores 1, 2 y 3 no habían resistido y que se estaba escapando el agua del interior de los mismos (siempre negatifo, nunca positifo…que diría Van Gaal). Todo el mundo pensaba (y mucha gente lo sigue pensando) que el agua del mar que estaban inyectando en el interior de los reactor, tal y como la inyectaban salía directamente al edificio de turbinas. Pues no, esa agua fue metida allí por el tsunami y, posteriormente, se contaminó con agua proveniente del interior de los reactores. Las 70.000 toneladas no provienen de los reactores puesto que, en ese caso, la tasas de dosis sería aún muchísimo mayores.

Pero ¿cómo llegó esa agua hasta allí? La explicación se sigue mucho más fácilmente con la ayuda de la siguiente figura (perdón por el inglés). Localicen ustedes la palabra “Trench” en el dibujo. Se trata de una trinchera, un túnel que comunica el edificio de turbinas con el exterior. ¿Y este túnel para que se usa? Pues se utiliza para meter cables y tuberías en el edificio de turbinas.

Observen esta otra figura. Aquí se ven perfectamente las trincheras (porque son varias) del reactor 3. Cuando el tsunami llegó e inundó todo el perímetro de la central, el agua se metió en las trincheras y alcanzó los edificios de turbinas, inundando los sótanos de la parte baja de los mismos. Otro detalle que nos puede ayudar a entender lo sucedido es que localicen en la figura anterior el Generador Diésel de emergencia. Fíjense que está situado en el interior del edificio de turbinas y en la parte baja del mismo. También quedaron inundados, de ahí que dejaran de funcionar cuando llegó el tsunami. Conviene aclarar que el agua no entró únicamente por las trincheras, entró también por las puertas de los edificios de turbinas.

Fue el tsunami, por tanto, el que metió la mayor parte de esas 70.000 toneladas de agua bajo las turbinas. Pero ¿por qué está esa agua contaminada? ¿Cómo se ha contaminado? En un principio se barajaron dos hipótesis: que fuera agua de las piscinas de combustible o que fuera agua del interior del reactor. Aún hoy no está del todo claro de dónde ha venido la contaminación, pero casi con total seguridad del interior de los reactores. Todos los edificios de turbinas están contaminados, pero eso no implica que todos los reactores hayan tenido pérdidas porque los edificios de turbinas están comunicados de dos en dos. Hay un edificio para los reactores 1 y 2 y otro edificio para los reactores 3 y 4. Por tanto, el agua contaminada que se encuentra en la unidad 1 puede venir perfectamente de una pérdida en el reactor 2 (de hecho es lo que se sospecha).

Si vuelven a mirar la segunda figura del artículo, podrán observar que hay unas tuberías que conectan la vasija del reactor con la turbina. Esas tuberías corresponden a la línea de vapor principal y la de agua de aporte a la vasija (que ya explicamos en este artículo). Mi hipótesis principal en el caso de los reactores 1 y 3 es que, si hay alguna pérdida, se está produciendo por esas tuberías o por alguna de las válvulas que aíslan el reactor de la turbina. Con las explosiones pudieron haberse dañado de algún modo. En el caso del reactor 2 la cosa es diferente porque es probable que la piscina de supresión del reactor esté dañada y puede estar perdiendo agua, pero está sin comprobar.

Lo peligroso de esa agua fue que, durante unos días, una de las trincheras estaba filtrando el agua directamente al mar con la consecuente contaminación del mismo. Afortunadamente pudieron aislar y detener la fuga el pasado día 5 de Abril. A partir de ese día la actividad medida en el agua del mar ha ido decreciendo  y únicamente se han detectado valores por encima de los permitidos por las autoridades en una especie de pescado, el pez lanza. El resto de muestras de pescado y marisco arrojan valores por debajo de los límites legales. La pesca de pez lanza ha sido prohibida temporalmente.

La estrategia que se está llevando a cabo es sacar esa agua de los edificios de turbinas para poder evitar posibles nuevas fugas al mar y comenzar con las labores de restablecimiento de los sistemas de seguridad de la planta. Llevan ya unos días bombeando agua a unos tanques destinados a tal efecto y han decidido comenzar con el reactor 2 (el más contaminado). El nivel en las trincheras ha comenzado a descender en ese reactor pero ha aumentado ligeramente en los reactores 1 y 3. Desde aquí seguiremos las evoluciones de estos trabajos, ya saben, en el twitter: @fdezordonez

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).

Comenzando por la izquierda, pueden observar una leyenda que pone “Base level O.P. Om”. En España, cuando se dan las altitudes, siempre se pone algo así como “237 metros sobre el nivel medio del Mediterráneo en Alicante”. Seguro que lo han visto escrito en muchas placas de altitud. En Japón se hace de manera análoga, sólo que en lugar de referirse al mar Mediterráneo lo hacen con respecto a “Onahama Port”, de ahí el O.P. Ése es, por tanto, el nivel cero.

Cuando el tsunami llegó, lo primero que se encontró fue un dique que levantaba 5,7 metros por encima del nivel medio del agua. Lo pueden ver en la figura denotado como “Seawell”. Es un dique que puede observarse en casi todas las fotos aéreas que se han publicado de Fukushima. ¿Por qué este muro tenía una altura de 5.7 metros? Pues porque el organismo regulador japonés (NISA) estableció que con esa altura era suficiente. Conviene dejar claro que no es el dueño de la central nuclear el que decide cuál es la altura a la que va a construir ese muro. Es el organismo regulador (es decir, un estamento del Gobierno de Japón) el que estudia y aprueba los análisis de seguridad. Sabemos que en la historia de Japón ha habido muchos tsunamis, muchos de ellos mayores de 5,7 metros, pero en los registros históricos de la zona en la que está la central probablemente no los haya. ¿Que visto con perspectiva es evidente que ese muro era pequeño? Pues sí, efectivamente. Sin embargo, todos los estudios de seguridad establecían que con esa altura era suficiente. Si dichos estudios de seguridad hubieran establecido que se necesitaba más altura el muro sería más alto porque, de lo contrario, TEPCO no hubiera obtenido el permiso de explotación de la central.

Hay otra cuestión para la que aún no tenemos respuesta: ¿Se estropearon los generadores diésel por el impacto del tsunami o se estropearon porque se inundaron? Esto es importante porque, tal vez, diera exactamente igual la altura del muro porque el agua hubiera inundado la central de todos modos. Conviene matizar un hecho, el tsunami llegó a toda la costa noreste de Japón, creo que más de 200 km de costa. Tal vez, con un muro más alto, el tsunami no lo hubiera “saltado”, pero lo hubiera “bordeado” igualmente y el resultado final hubiera sido similar. Como ven, todo son condicionales, todo son “tal vez”, todo son “hubieras”. Y es que, como les dije el otro día, hay muchas preguntas para las que no tengo respuesta. Las respuestas vendrán con los informes oficiales, pero para eso faltan todavía muchos meses.

Siguiendo con la discusión de los hechos, el suelo de la central nuclear (los reactores 1, 2 3 y 4) se sitúa 10 metros por encima del nivel medio del mar, tal y como pueden observar en la figura (en rojo pone “Height in Site O.P. +10m (Unit 1~4)”). La realidad es que el tsunami inundó todo con una altura de 5 metros por encima del suelo de la central. Es decir, que el tsunami tuvo una altura media de 15 metros sobre el nivel del mar. La siguiente serie de fotos, publicada por TEPCO, muestra cómo quedó la zona después de que el nivel del agua volvió a retirarse hacia el mar:

Estas fotos son realmente impresionantes, especialmente la segunda de ellas, donde se ve cómo los coches estuvieron flotando por la central nuclear como si fueran corchos. Las dos fotos que pueden ver a continuación establecen el nivel que alcanzó el agua en la zona de la central. El agua dejó marcas en las paredes de los edificios 4-5 metros por encima del nivel del suelo. Es decir, 14-15 metros sobre el nivel medio del mar. Es de suponer que si el agua inundó toda la zona con una altura de 15 metros, el frente de la ola tendría bastante más altura.

El tsunami fue el que inundó los sótanos de los edificios de turbinas. Los miles de litros de agua que hay bajo las turbinas fueron metidos allí por el tsunami. Posteriormente, alguna fuga en los reactores (especialmente) en el número 2, hizo que esa agua se contaminará radiactivamente. Es decir, el agua que hay en los edificios de turbinas no es (en su mayoría) agua que se ha fugado de los reactores, sino agua que entró allí merced a la inundación producida por el tsunami y que, posteriormente, se contaminó con agua de los reactores. El resultado es que, ahora, toda esa agua está contaminada y está siendo bombeada a una instalación temporal donde podrá ser tratada y filtrada.

En la central nuclear de Fukushima Dai-ni el efecto del tsunami fue similar, pero las consecuencias no fueran ni remotamente parecidas por una sencilla razón: no perdieron la electricidad exterior. Si bien el nivel del agua no fue tan elevado como en Fukushima Dai-ichi, alcanzó 12 metros sobre el nivel medio del mar. En la siguiente foto pueden ustedes observar cómo estaba la zona antes de la llegada del tsunami y cómo estaba entrando el agua cuando el tsunami llegó. Para mí, esta foto es un documento gráfico impresionante, ver cómo el agua estaba rodeando el edificio de la central e inundándolo todo. Tengan en cuenta que esta foto corresponde a la parte trasera de la central, no la que está situada frente al mar. Desconozco a ciencia cierta si los generadores diésel de emergencia quedaron también dañados a consecuencia del tsunami porque no he seguido de cerca la evolución de la central de Fukushima Dai-ni, por razones obvias. Será también, sin duda, objeto de futuros artículos al respecto.

Como pueden ustedes comprender, las cosas no son tan simples como decir que el tsunami fue superior a la base de diseño de la central o que el terremoto fue muy superior al diseño de las centrales. No es tan simple como decir que se perdió la electricidad exterior o si arrancaron o no los generadores diésel de emergencia. ¿Que el tsunami era más alto que la base de diseño? Sí, pero en Fukushima Dai-ni también y no pasó nada. ¿Que el agua inundó todo el perímetro de la central nuclear? Sí, pero en Fukushima Dai-ni también y no pasó nada. ¿Por qué en Fukushima Dai-ichi se perdió la electricidad exterior y en Fukushima Dai-ni no? Esta es una buena pregunta. El tsunami fue similar en las dos centrales, ambas se inundaron por completo, en una no pasó absolutamente nada mientras que en la otra llevamos unas cuantas semanas de accidente. Las cosas no son simples y necesitan ser analizadas con calma.

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.
• 15:41 (día 11 de marzo): Aproximadamente 50 minutos después del terremoto los generadores diésel de emergencia dejaron de funcionar. Ahora sabemos que se debió al tsunami que impactó contra la central justo a esa hora. La NHK hizo público un vídeo grabado por un trabajador de la central en el que se ve cómo un tsunami de unos 15 metros impacta contra los edificios de turbinas. Recordad que la central tenía una base de diseño para tsunami de unos 6 metros. En ese momento se quedaron completamente sin corriente alterna para alimentar los sistemas convencionales de refrigeración del reactor. En los tres reactores arrancó el sistema de refrigeración de emergencia de aislamiento, el RCIC, que no necesita corriente alterna exterior y que ya explicamos en este artículo.
• 15:42 (día 11 de marzo): TEPCO notifica a las autoridades que se han quedado sin corriente alterna tanto del exterior como sin generadores diésel de emergencia. La legislación establece que ciertos sucesos en una central nuclear son notificables, es decir, tienen que ser notificados de inmediato al organismo regulador de cada país. TEPCO lo hizo un minuto después de quedarse sin generadores diésel. Entre otros, se avisa al Ministerio de Economía, Comercio y Turismo, al Gobernador de la Prefectura de Fukushima, al alcalde de la ciudad de Okuma y al alcalde de la ciudad de Futaba. Estaban en una situación de emergencia, pero reversible si se recuperaba la electricidad exterior.
• 16:36 (día 11 de marzo): TEPCO notifica a las autoridades que no es capaz de confirmar si el agua de refrigeración está entrando en los reactores 1 y 2. Después de ver varios documentos estos días, creemos que más o menos a esa hora dejó de funcionar el sistema RCIC del reactor 1, pero no sabemos por qué, si es porque se acabaron las baterías (en sólo 1 hora????) o por otras causas. Esta es la primera pregunta para la que no tengo respuesta: ¿A qué hora y por qué dejó de funcionar el RCIC del reactor número 1? Cuando el RCIC dejó de funcionar, el reactor comenzó a refigerarse mediante el Condensador de Aislamiento.

Entre las 16:36 de la tarde y las 22:00 de la noche no hubo ningún dato oficial más. Lo que suponemos es que al tener una refrigeración deficiente, el nivel de agua en el reactor 1 habría comenzado a descender paulatinamente al evaporarse agua en el interior de la vasija. Debido a esto, a su vez, la presión en el interior del reactor habría comenzado a aumentar.

• 22:00 (día 11 de marzo): El Gobierno de Japón ordena la evacuación de la población en 3 km alrededor de la central de Fukushima Dai-ichi. Esta fue una medida preventiva establecida en los protocolos de seguridad. Hay que tener en cuenta que, en ese momento, tenían 3 reactores nucleares parados pero con los sistemas de refrigeración funcionando de manera deficiente en, al menos, 2 de los 3 reactores. El tiempo ha demostrado que esta medida de evacuación fue del todo acertada.
• 00:00 (día 12 de marzo): El reactor 1 está siendo refrigerado mediante agua del condensador de aislamiento, pero se confirma que el nivel de agua ha bajado y que parte de los elementos combustibles pueden estar descubiertos y tener algún daño. El reactor 2 está siendo refrigerado mediante el sistema RCIC, pero el parte oficial dice que “la situación actual no está clara” (no estaban convencidos de que el RCIC estuviera refrigerando adecuadamente porque el nivel de agua en la vasija había bajado, aunque ahora permanecía estable). En el reactor 3 el sistema RCIC está funcionando perfectamente y no había nada extraño en este reactor.
• 03:00 (día 12 de marzo): La presión en la vasija de contención del reactor 1 alcanzó 840 kPa, un valor muy elevado teniendo en cuenta que la presión de diseño es de 400 kPa. Con una presión tal alta tenían que implementar medidas para dismiunirla y esas medidas consistían en ventear parte del gas hacia el exterior. Se alcanzó una presión tan alta por un doble motivo: por un lado la refrigeración era deficiente y se estaban alcanzando altas temperaturas que aceleraban la evaporación de agua y, por tanto, la presión. Por otro lado, al quedarse parte del combustible descubierto, se alcanzó una temperatura lo suficientemente elevada como para que comenzaran las reacciones de oxidación del circonio que compone las varillas donde está alojado el combustible de uranio. Fíjense ustedes en la reacción de oxidación: Zr + 2H2O –> ZrO2 + 2H2. Esta reacción, que tiene lugar cuando la temperatura alcanza los 1.200 ºC, hace que el agua oxide el circonio produciendo hidrógeno. La acumulación de hidrógeno hace, a su vez, que aumente la presión en el interior de la vasija del reactor.
• 04:30 (día 12 de marzo): A esta hora se detecta, por primera vez, un aumento de la radiación en el exterior. Mientras que el nivel normal del fondo radiactivo natural es del orden de 0,07 uSv/h en Fukushima, se midieron valores de 0,59 uSv/h y 0,38 uSv/h en dos puntos en el interior del perímetro de la propia central nuclear. En los datos oficiales no aparecen por ninguna parte la hora a la que comenzaron a ventear la contención del reactor 1, pero es más que probable que el aumento del nivel de radiación está ocasionada por el venteo y no por otra causa. En cuanto se detecta radiación más alta de lo normal, TEPCO notifica el suceso a las autoridades.
• 07:00 (día 12 de marzo): El Gobierno japonés ordena la evacuación de la población en 10 km alrededor de la central nuclear. Se aumenta el radio de evacuación preventiva debido a la medición de radiación fuera de los reactores.
• 11:00 (día 12 de marzo): Las cosas empeoran aún más en el reactor 1, primero falló el sistema RCIC y ahora la refrigeración mediante el Condensador de Aislamiento había dejado de funcionar (probablemente porque se ha saturado). Lo que hacía este sistema era recibir el vapor proveniente de la vasija en un tanque muy grande de agua. El vapor se enfría y se condensa de nuevo en agua. Es evidente que este sistema deja de funcionar cuando el agua del tanque está demasiado caliente como para condensar el vapor de nuevo en agua. Eso pasó a las 11 de la mañana. Ahora ya no había nada que enfriara el reactor y el nivel de agua en el interior de la vasija seguiría bajando paulatinamente.
• 14:30 (día 12 de marzo): Terminaron las labores de venteo en el reactor 1. Se supone que llevaron la presión en la contención primaria de nuevo por debajo de 400 kPa.
• 15:29 (día 12 de marzo): Se midió la tasa de dosis más alta hasta el momento 1,015 mSv/h en el perímetro de la central. Al medirse radiación debida al Yodo-131 y Cesio-137 era ya evidente que parte del combustible había sufrido daños y se estaban liberando aerosoles provenientes del combustible nuclear.
• 15:36 (día 12 de marzo): Tiene lugar una explosión de hidrógeno en el edificio del reactor número 1 cuyas consecuencias han podido ver ustedes en innumerables fotos a lo largo de estos días. A pesar de la espectacularidad de la explosión y el daño sufrido por el edificio del reactor, la contención primaria no sufrió daños en su integridad y mantuvo su hermeticidad. Esto, en sí mismo, es una de las cosas más impresionantes que he visto en mi vida, que después de esa explosión la contención estuviera intacta es algo más que digno de mención (aunque la explosión del edificio del reactor 3 fue todavía más impresionante). Si bien la explosión captó los titulares de toda la prensa mundial como sinónimo de catástrofe nuclear, conviene reiterar una vez más que lo acontecido no fue una explosión nuclear sino una explosión de hidrógeno, una explosión química. La parte nuclear del reactor no se vio afectada por la explosión y la radiación no aumentó debido a ella. Llenó los titulares de todo el mundo, pero en realidad fue probablemente lo menos grave que pasó aquel día.  Aquí dejo una foto de cómo quedó el edificio del reactor 1:

Cuando uno mira todos los informes oficiales de ese día, en todos ellos aparece que a las 15:36 hubo un terremoto que provocó una explosión. Aún a día de hoy no sé si hubo un terremoto o fue directamente la explosión y todos pensaron que era un terremoto. La cuestión es que hay una duda fundamental: ¿Por qué fue la explosión a las 15:36? La explosión fue originada por la acumulación de hidrógeno en la parte de arriba del edificio del reactor. Ya hemos explicado que ese hidrógeno proviene de las reacciones de oxidación del circonio y proviene, por tanto, del venteo de gases de la contención primaria para disminuir su presión. Pero, si el venteo finalizó a las 14:30, ¿por qué tiene lugar la explosión casi una hora después? Esta es la segunda pregunta para la que no tengo respuesta. Además de otras de tipo técnico como ¿por qué no ventearon directamente al exterior en lugar de al edificio del reactor si sabían que el nivel de agua en la vasija era bajo? ¿No había recombinadores de hidrógeno en el edificio del reactor?

La explosión no originó, como hemos dicho, un aumento de radiación en el exterior del edificio. De hecho, desde que finalizaron de ventear la contención a las 14:30, las tasas de dosis en la central habían estado disminuyendo, demostrando que la emisión de material radiactivo correspondía, en su mayoría, a aerosoles.

• 19:11 (día 12 de marzo): El Gobierno japonés ordena la evacuación de la población en 20 km alrededor de Fukushima Dai-ichi y en 10 km en Fukushima Dai-ni.
• 20:20 (día 12 de marzo): Comienzan la inyección de agua de mar y ácido bórico en el reactor número 1. Los reactores 2 y 3 siguen en refrigeración con el sistema RCIC, que había fallado en el reactor 1 hacía ya casi 28 horas. En éstos seguía funcionando, de momento…
• 22:15 (día 12 de marzo): A esta hora se detiene la inyección de agua en el reactor 1 porque ha habido un nuevo terremoto y se ha establecido una alerta de nuevo tsnuami. Los trabajadores que estaban en la calle, a pie de reactor, fueron evacuados por la alerta.

En el siguiente artículo seguiremos desde aquí, cuando comienza el domingo 13 de marzo. A partir de este momento, la situación en el reactor 1 no ha cambiado mucho hasta el día de hoy. Siguen inyectando agua en el reactor desde entonces (primero agua de mar y luego agua dulce) y los parámetros en el mismo nunca han vuelto a sobrepasar los límites de diseño en todo este mes. Les espero en el próximo artículo y ya saben que si quieren seguir las nuevas noticias diarias desde Fukushima no las actualizo aquí, sino en el twitter: @fdezordonez.