Física para mi madre 1 – El reactor nuclear

Fukushima

Una de las cosas que me gustaban de mi profesión es que nadie te daba la murga con preguntas. Si te presentas en un grupo y dices que eres médico, puedes apostar a que al menos uno te hará alguna pregunta sobre un dolor de espalda, o si debe tomar tal medicamento contra la tendiditis. Si eres abogado, lo mismo alguien te intenta sacar una consulta gratis sobre cómo protestar una multa. Y si eres político, prepárate a oír “qué hay de lo mío” hasta la extenuación. Pero cuando digo que soy físico, nadie me viene con ah, qué bien, precisamente tengo un cuerpo en caída libre con aceleración aproximadamente constante, y me preguntaba cuánta energía cinética acumula a los tres metros, despreciando rozamientos.

Llegó Fukushima, y menuda semanita llevo. Entre este blog y Twitter (donde acecho bajo el nick de @elprofedefisica), he tenido consultas a montones. Compañeros, conserjes, extraños totales, todos buscando información (salvo algunos que buscaban bronca). No siempre he podido responder a todos, lo siento.

Incluso mi propia madre me llamó hace un par de noches para preguntarme qué estaba pasado. Para que entiendan el alcance de este último detalle, me limitaré a decir que me pasé años intentando convencerla inútilmente de que las bombillas de bajo consumo son una buena idea; sólo cambió de idea cuando su cuñada le dijo lo bien que le iban las que compró para el chalé. Así que, si hasta mi madre pide información, es que el panorama informativo está muy mal.

He intentado calmar esa sed de información. Mis seguidores de Twitter darán buena fe de ello, así como mis lectores en Amazings y en este mismo blog. A pesar de ello, los acontecimientos se precipitaban y he estado demasiado ocupado en seguir la crisis japonesa para poder dar una visión de conjunto. Ahora voy a hacerlo. De modo que aquí comienza el primer artículo de la serie Física para mi madre (y sí, ya sé que suena demasiado parecido al título del artículo La física de los tsunamis explicada para abuelitas, de Sergio Palacios, pero como no lo ha registrado, que se chinche).

Comenzaré por explicarte, mamá, cómo es el reactor nuclear de Fukushima; luego pasaré a narrarte lo que sucedió y cómo hemos llegado hasta hoy; por último, te diré lo que creo que va a pasar. Antes, un aviso: ni se te ocurra leer los comentarios que hay más abajo. En el debate nuclear, hay detractores con argumentos, pero también muchos talibanes con mala leche. Y esos tiran con bala. Ahora que pienso, voy a desactivar los comentarios de este artículo, así que si después de leerlo tienes dudas, me llamas y te lo explico.

¿Lista, mamá? Pues allá vamos.

Hay dos centrales en Fukushima: Fukushima Daiichi (uno) y Fukushima Daini (dos). Fukushima Daiichi es una central nuclear ubicada en Japón, que consta de seis reactores. Está al nordeste de la principal isla, dando al Océano Pacífico. Un reactor nuclear es como una central de gas o de carbón: produces calor, calientas agua, y su vapor alimenta las turbinas que producen electricidad. La diferencia está en cómo lo hace. En un reactor nuclear, lanzas neutrones contra átomos de uranio. Cada átomo se separa en dos trozos (que forman los famosos residuos radiactivos) y produce energía. Sencillo. También funcionan así las bombas atómicas, pero con dos importantes diferencias. La primera es que lo que tenemos en un reactor es una reacción controlada, para que no se nos vaya de las manos. (la explosión de Chernobil fue química, no nuclear). La segunda, muy importante, es que un reactor nunca puede explotar en un estallido nuclear. El uranio (o plutonio) que contiene no está lo bastante enriquecido.

Aquí tienes un diagrama del reactor nuclear de Fukushima, en corte:

Como ves, hay muchos elementos y muchos numeritos, pero tranquila, que te iré comentando lo más relevante. Fíjate en esas barritas rojas marcadas con el número 1. Ahí se alberga el combustible, hecho por pequeñas pastillas de óxido de uranio encapsuladas en barras. Las barras están rodeadas por el refrigerante (en este caso agua), que se lleva el calor para transferirlo a los generadores de electricidad, que no aparecen en el dibujo. Las barras constituyen lo que suele llamarse núcleo del reactor.

Por supuesto, ya sabemos que los residuos radiactivos son peligrosos. Por eso, hay diversas medidas de protección, que funcionan en capas, como una cebolla. En primer lugar, las pastillas de combustible nuclear, cuya temperatura de fusión 2.800ºC. Esas pastillas, del tamaño de una moneda, están selladas dentro de tubos de Zircaloy, una aleación capaz de soportar temperaturas de hasta 1.200ºC; son, repito, las barritas rojas con el número 1. En tercer lugar, tenemos la vasija del reactor (o vasija de presión), que aparece en amarillo. Es una especie de olla a presión, de grueso acero, capaz de resistir grandes presiones. Eso es útil porque este reactor usa agua en ebullición.

La vasija de presión, a su vez, está contenida en la estructura de confinamiento, la cuarta capa. Está mostrado con los números 10 y 19. Se trata de una estructura de acero y cemento de enorme grosor, diseñado para mantener la radiactividad confinada en caso de una ruptura de la vasija. En la parte inferior (número 20) tenemos la quinta línea de defensa, la base: varios metros de cemento para contener el núcleo del reactor incluso si se hubiese fundido. Alrededor de la base está una piscina circular llamada toro, esos dos círculos en la parte inferior, con el número 18. No es que haya corridas allí. Lo que pasa es que es una estructura en forma de donut (recuerda que el dibujo es un corte), y los matemáticos llaman toro a la forma de un donut. !Y luego nos llaman raros a los físicos!

Todo lo anterior está encerrado en el edificio del reactor, cuyas paredes aparecen con el número 21. Fíjate que en la parte superior, por encima de la estructura de confinamiento, se encuentra un hueco abierto. Es donde está la grúa (26). Es donde sucedieron las explosiones de hidrógeno, pero no adelantemos acontecimientos.

Hay otros elementos de seguridad que debo mencionarte. Uno de ellos son las barras de control (número 39), que se usan para detener la reacción nuclear cuando sea necesaria. Luego tenemos los sistemas de refrigeración, un conjunto de bombas hidráulicas. Si has oído algo esta semana, ha sido de esos sistemas. No aparecen en el dibujo, pero estarían a la derecha de la pared 21 (bueno, o a la izquierda, tanto da). Es muy importante que el sistema de refrigeración funcione bien, no sólo para extraer el calor en condiciones normales, sino para extraer el calor residual en caso de emergencia. De otro modo, todo podría calentarse hasta que la vasija se fundiera, y eso no es bueno. Por eso hay el sistema es redundante: hay bombas de emergencia por todos lados.

Finalmente, fíjate en la piscina rotulada con el número 5. Es la piscina de refrigeración. Allí se guardan las barras con el combustible nuclear gastado, que se almacenan durante varios años para que vayan soltando el calor residual sin peligro para la gente. En su momento, se empaquetan y se trasladan a un almacén de residuos nucleares de alta actividad.

A excepción del búnker subterráneo de Obama, un reactor nuclear es la estructura más sólida del mundo. A pesar de ello, en este momento Fukushima concentra las miradas y la preocupación del mundo entero. En el siguiente artículo, te explicaré lo que sucedió.


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