jueves, 31 de marzo de 2011

Fukushima. ¿Y si se formase una masa crítica?

Demon Core. Una esfera subcrítica de Plutonio de 6,2 kg
que produjo varios accidentes de criticidad en 1945-46.
“Una central nuclear no puede explotar como una bomba atómica”. Algo así me contaron de pequeño cuando fui de visita a una central nuclear.
Que no haya hongo nuclear no significa que no se pueda producir una situación supercrítica y una guarrada radiactiva colosal.  De hecho, cuando empezaron a arder las piscinas de combustible, probablemente estuvimos cerca. Veamos.

Las reacciones fisión se producen cuando un núcleo fisible (Uranio, Plutonio, ...) absorbe un neutrón y se rompe en dos frangmentos liberando más neutrones. Estos neutrones (muy rápidos) pueden escapar de la masa de material fisible o ser absorbidos por otro núcleo produciendo otra fisión y más neutrones. Cuanta más material fisible hay alrededor, más fácil es que los neutrones producidos acaben impactando en otro nucleo, produciendo más neutrones.
Una masa crítica de un elemento fisible (U, Pu u otros) es la mínima cantidad del elemento que consiente mantener una reacción en cadena (produce tantos neutrones como absorbe). Si tenemos menos masa será un sistema sub-crítico y si tenemos más será súper-crítico.
La masa crítica depende de muchas cosa: el material fisible empleado, la geometría en que se dispone el material, la presencia de moderadores, reflectores…Por ejemplo: es más fácil formar una masa critica con Plutonio 239 puro (basta una esfera de 10 kg) que con Uranio 235 (hacen falta 52 kg) o con Plutonio 240 (40 kg) . Si en vez de una esfera es un cubo hará falta más. Si la forma fuese de una barra larga y delgada, nunca se llegaría a la masa critica, por muy larga que fuese. Si en vez de Uranio puro es oxido de Uranio (como se usa en los reactores) hace falta todavía más. Si intervienen moderadores de neutrones (como el agua, que hacen las fisiones mas probables) hace falta menos…. Resumiendo, es un mundo complejo. Gestionar masas críticas sin que se desmadren (yendo a supercríticas) es la base de la tecnología de control de reactores. Gestionar masas críticas para que se desmadren lo más posible antes de desintegrarse es la base de la tecnología nuclear militar. 
En los primeros años de la tecnología nuclear ocurrieron varios accidentes de criticidad. La gente que experimentaba con las sustancias fisibles formaba masas críticas por accidente y se freían a radiaciones antes de que la masa se deformase y perdiese la criticidad. El último incidente de este tipo ocurrió en Japón en 1999 cuando unos operarios usaron por error (algunos dicen que por pereza, para evitar echar viajes) un recipiente demasiado grande para una solución de uranio que llego a ser critica. Con el calor generado se evaporó la solución, se perdió la masa crítica, acabó el incidente de forma espontánea pero los operarios se frieron (y fallecieron).
A lo que íbamos:
Tanto en el núcleo del reactor como en las piscinas de Fukushima hay toneladas de combustible. Sabemos que se ha fundido parcialmente por falta de refrigeración. Si volviese a perderse el control de la refrigeración y volviésemos a la situación del día 15 o 16 podría formarse un magma fundido (corium) de combustible, acero, cemento y todo lo que pille que podría fluir y acomodarse en modo tal que formase una masa crítica, por ejemplo, en el fondo de la piscina. Si eso ocurriese partiría una reacción en cadena no controlada que nadie sabe como podría evolucionar. Experimentar con esferas de uranio puro es fácil, pero hacerlo con chorros fundidos de cemento, uranio, circonio y acero, no tanto. Hay poca experiencia practica en el campo. Si ocurriese algo así, es difícil imagina durante cuanto tiempo permanecería crítica ni como evolucionaría, pero seguramente produciría mucho calor, vapores, humos y puede que alguna explosión convencional si se mantiene confinada en un espacio cerrado. Si esto pasara, la nube radiactiva y las “salpicaduras” del magma serían tan malas, si no peores, que las de Chernobil.
Mirando a España la situación de las piscinas es aún peor (pero sin accidente, claro). Contienen todo el combustible gastado de décadas y cuando llegaron a la capacidad limite se inventaron un sistema de “doble fila” para meter cuatro veces más en el mismo espació sin producir criticidad. El potencial catastrófico en el (muy, muy, muy) improbable caso de falta continuada de refrigeración en las piscinas es alto.
Lo malo (o lo bueno) del accidente de Fukushima es que nos ha enseñado a pensar que las cosas pueden andar peor que en el peor de los escenarios previstos. Por ejemplo, para un BWR como los de Fukushima, el “Desing Basis Accident” (el accidente más grave imaginable para el que se prepara el diseño) no debía producir ningún daño al reactor ni fuga radioactiva y, sin embargo, mira como han quedado los pobrecitos reactores 1 al 4.

sábado, 26 de marzo de 2011

Los "civiles" de Libia

Hace una semana se juntaron los jefes euro-atlánticos y algunos otros compinches para ponerse de acuerdo en cómo dar una zurra a Gadafi. El lema era “En apoyo del pueblo Libio”. Otra ronda de bombas humanitarias. Como en varias de las guerras de los últimos años hay algunas cosas que no cuadran.

Los civiles desarmados.

En todas las fotos los he visto bastante armados, y no con azadas, sino con armas de fuego, algunas de ellas bastante gordas. Más bien diría que se trata de una guerra civil donde por un lado hay un ejercito bien armado y por otro unas milicias que se arman como pueden. Es una guerra; no me parece una masacre de civiles indefensos sea la mejor definición. Si va a ser legitimo meternos en guerras civiles, por qué esta si y tantas otras no? Como vamos a asegurarnos de quienes son los buenos si es que los hay?

El ejercito masacra a los civiles.
Hasta el día 19, Gadafi tenia el cielo en su poder y podía haber bombardeado no solo a las tropas rebeldes sino los centros de las ciudades rebeldes. Sin embargo, que yo haya escuchado, no ha habido un bombardeo civil indiscriminado. Para ser un carnicero desalmado, tiene más cuidado con las armas pesadas que, por ejemplo, el querido presidente georgiano Saakashvili que bombardeo la capital de Osetia del Sur con el visto bueno de occidente en 2008.

La gente de Libia está harta de la miseria.

El éxodo de obreros extranjeros de los primeros días es un elemento interesante. Un país que es capaz de absorber cientos de miles de trabajadores inmigrantes (hasta de China y Bangladesh!) seguramente ofrece mas oportunidades a su gente que los vecinos (Egipto y Tunez) que exportan esa mano de obra. El régimen será sin duda cleptócrata, pero debía robar algo menos que sus vecinos amigos de occidente.

Ojo, no es que tenga ninguna simpatía por Gaddafi ni por su régimen. Estas reflexiones son una consecuencia tipo “Pedro y el lobo” hacia los políticos y los medios de comunicación de occidente. En cada uno de los conflictos recientes han contado patrañas para justificar sus intereses con un cinismo y doble rasero vergonzante y al final uno se carga de escepticismo.

Al hilo de lo contado, un par de artículos interesantes sobre los dobles raseros en Libia:

Y si los buenos no son tan buenos?

La fisión de un sistema enfermo

Cosas que nadie ha aclarado sobre Fukushima.

Llevo pegado a la pantalla del ordenador siguiendo los accidentes de Fukushima desde que empezaron. Es tarea frustrante porque la información de la fuente original (TEPCO) llega con cuentagotas, poco clara y probablemente maquillada. Estos pocos datos disponibles son triturados, manoseados y, a menudo, tergiversados en cascada por los medios de comunicación.
Los periodistas deben estar haciendo cursos acelerados de tecnología nuclear pero casi siempre enredan más que aclaran buscando un titular con pegada. Durante estos días me he hartado de escuchar en la tele y leer en la prensa informaciones confusas, bienintencionadamente erróneas y maliciosamente sensacionalistas. Los pocos comentarios más o menos consistentes provienen de entrevistas a profesores.
A pesar del aluvión de artículos y comentarios, hay muchas cosas que nadie ha explicado, por ejemplo: 

Hidrógeno.
Los edificios del reactor (una nave convencional que hace de cáscara más exterior) reventaron por explosiones de hidrógeno apenas un día después del terremoto. Muchos puntos oscuros:
 
     De donde venia el hidrógeno?

Que yo sepa el hidrógeno solo se pudo producir dentro del núcleo al reaccionar el vapor de agua con las vainas de zircaloy de los elementos de combustible sobrecalentados… Ese tipo de sobrecalentamiento del núcleo implica su fusión. Si a las 24 horas del accidente había suficiente hidrógeno como para pulverizar un edificio, significa que el núcleo se fundió a las pocas horas del maremoto. Si eso es así, por qué solo se habló de fusión del núcleo hasta varios días mas tarde? 

    Como llego el hidrógeno al edificio del reactor?

Si la contención primaria hubiese funcionado (A,B), el hidrógeno debería haberse quedado dentro o ser venteado a la atmosfera por las altas chimeneas. Cómo llego al espacio entre las piscinas (C) y el techo del edificio (D) donde explotó? Si esto es correcto, significa que la contención primaria se ha roto, cosa gravísima y que de momento nadie ha aclarado. Si no está rota? Por donde escapo el hidrogeno? Que más ha escapado o está escapando? 


 
Piscinas: Las piscinas no son muy difíciles de manejar; son simples piscinas. El combustible gastado sigue generando calor, pero con relativa lentitud.

     Por qué se secaron las piscinas de combustible usado (C)?

 Era perfectamente previsible que si no se refrigeraba el agua, tras una semana, acabaría hirviendo y evaporándose… una vez el combustible gastado quedase al aire se llegaba a un escenario de emisiones catastróficas que impedirían aproximarse a la zona (momento de los helicópteros). Era obvio que si llegábamos a ese punto iba a ser muy difícil acercarse a los edificios para manejar el resto de problemas. Por qué no se priorizó el relleno de las piscinas antes de que el combustible quedase expuesto?


Y la pregunta del millón: De dónde procede la radiación que sigue escapando?
 
De momento nadie ha explicado si viene de vapores, gases, humos, partículas,...? De que parte escapan: piscinas, núcleo, contención,...?

Si no saben lo qué es, difícilmente pueden plantearse como frenarla, además, si no se pueden acercar a las áreas más problemáticas debido a la elevada radicion, no veo como van a aclarar cual es la fuente. Tienen algún plan?

lunes, 21 de marzo de 2011

Fukushima y el Almacen Temporal Centralizado (ATC)

Aunque es prematuro hacer ciertos discursos sobre los reactores en España y el resto del mundo, no han faltado declaraciones y polémicas, sobre todo políticas, al respecto. Mucho menos prematuro y mas relevante me parece el discurso sobre el Almacen Temporal Centralizado (ATC) sobre el que no he oído nada estos días. Por que es más relevante? Veamos.
En Fukushima las cosas fueron peor que por el “worst case scenario” desde el principio. Toda la refrigeración normal y de emergencia falló y los núcleos se fundieron el primer día después del terremoto (no el tercero o cuarto, esto lo explicare en otro blog). Aun así, la contención primaria (B) (no confundir con el edificio (D) que es solo una cáscara) no se ha roto y parece que lo mas grave que ha pasado ha sido el venteo de gases del interior de la contención. Ojo, los gases se disuelven en la atmosfera y la mayoría de elementos gaseoso tienen vidas muy cortas con lo que desaparecen rápido. Otra cosa sería el escape de partículas radioactivas (provenientes de una explosión o un incendio de combustible) que terminan tarde o temprano depositándose en el suelo, en la hierba o en dentro de un pulmón.
Los accidentes de Fukushima harán que la industria aprenda y replantee muchos sistemas de seguridad que ahora han fallado. Sin embargo, incluso en reactores de los que se ha perdido totalmente el control y que han llegado a fusionarse, los sistemas de contención parecen haber funcionado razonablemente bien. No ha habido muertos directos ni indirectos (de momento) por radiación. Para lo gravísimo que ha sido todo, no está nada mal.
Sin embargo, las cosas se pusieron realmente feas desde el punto de vista de una contaminación grave (partículas, nubes radioactivas) cuando fallaron, no la contencion (B), sino las piscinas de combustible gastado (C) y es aquí donde esta la paradoja. Todas las medidas de protección y barreras de contención se diseñan para que no pueda escapar lo que hay en el núcleo del reactor (A), o sea, el combustible usado, que es de lejos lo más peligroso. Sin embargo, una vez gastado, ese mismo combustible super radiactivo se dejan en una piscina (C) fuera de la contención primaria (B) y que esta mucho menos protegida y contenida que el núcleo!
En otras palabras: lo peor que puede pasar a una central nuclear es que se rompan las barreras y quede expuesto el interior del núcleo (lo que paso en Chernobil) pero eso mismo puede pasar si se seca o se rompe la piscina de combustible gastado que apenas esta protegida!
Mirando atrás imagino que antes de la catástrofe de Japón, los ingenieros que durante décadas han diseñado reactores no se imaginaban que las cosas se pudiesen poner tan feas en una simple piscina. El reactor en funcionamiento (A) está a altísima presión y temperatura y es imaginable que algo estalle. Para evitarlo están todas las contenciones primarias. La piscina del combustible usado (C) es eso, una simple piscina a temperatura ambiente y presión atmosférica. Basta refrigerar el agua que contiene para que todo vaya bien. En circunstancias normales se puede pasear junto a esa piscina sin riesgo. El agua bloquea la radiación y esa es barrera suficiente. El problema es que lo que contiene el reactor y lo que contiene la piscina es sustancialmente igual de infernal.
En Fukushima, las piscinas (no refrigeradas durante casi una semana) han terminado por calentarse y evaporar dejando el combustible expuesto. Puede que se hayan fundido o incluso ardido algunos elementos. Los picos de radiación que llevaron a evacuar a todo el personal el día 15 y 16 llegaron cuando las piscinas dejaron escapar cantidades serias de radiación. Fue entonces cuando la cosa parecía realmente fuera de control, cuando se llamó a helicópteros para intentar rellenar desde el aire el agua que evaporaba. Un infierno.
En España, la inmensa mayoría del combustible gastado lleva 30 años acumulándose en piscinas en las centrales nucleares. Son cargas y cargas de reactores gastadas, a remojo en los 8 reactores españoles. Mejor que estén ahí porque así no tenemos que tratar con la patata caliente de donde ponerlos, no? Mejor dejarlos donde no dan que hablar que aislarlos uno en hormigón y ponerlos en un lugar seguro. O no.
Aquí no tenemos maremotos, pero viendo los edificios desventrados de Fukushima me han venido a la mente algunos test que se hicieron después del 11-S. Si un avión grande impacta contra una central nuclear, parece ser que el edificio de contención resiste, pero que pasa con las piscinas de combustible? En Fukushima las piscinas estaban sobre el edificio de contención bajo el triste techo convencional del edificio exterior. Ese techo no soportaría ni una bomba ni un impacto de avión! Y ahí donde estaban almacenadas toneladas de combustible gastado!

Mi opinión sobre la energía nuclear siempre ha sido: “estaría bien si supiésemos que hacer con el combustible gastado”. Seguimos sin tener ni idea de que hacer a largo plazo (seguirá siendo problemático después de decenas de miles de años). El ATC no es la solución definitiva, pero mientras se encuentra (si es que la llegamos a encontrar) el combustible estará mucho mas seguro ahí que pegadito a los reactores en funcionamiento.