Accidente nuclear en Fukushima, lo que debes saber

La catástrofe nuclear de Fukushima liberó una gran cantidad de radiación, que actualmente no ha sido solucionada.

¿Qué debes saber sobre el accidente ocurrido en Fukushima?

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El terremoto ocurrido generó olas de hasta 40 metros de altura.

¡Quienes no recordarán el terrible día en que ocurrió el terremoto cerca de Japón! Ubicado justamente en la costa noreste del Océano Pacífico, el día 11 de marzo de 2011. Dicho terremoto, de magnitud 9,0 en la escala de Richter, originó al poco tiempo después, un maremoto (o tsunami) con olas de hasta 40 metros de altura. Dentro de las pérdidas y consecuencias que ocasionó, comentamos aquí la de la Central Nuclear de Fukushima, que quedó gravemente afectada luego de que el tsunami impactara contra ella, terminando con la inactividad total del complejo que representaba.

La Ubicación

La Prefectura de Fukushima, ubicada en la región de Tōhoku, en Japón, cuenta con dos Centrales Nucleares: La Central Nuclear Fukushima I (en actividad desde 1971) y, 11 kilómetros al sur, la Central Nuclear Fukushima II (en actividad desde 1982).

lugar de la catastrofe nuclear de Fukushima
Ubicación de las centrales nucleares de Fukushima. Imagen tomada de GoogleMaps y editada por Jesús Bruzual.

Ambas plantas nucleares funcionan con reactores de agua en ebullición (BWR). Este tipo de sistema significa que el material radiactivo que genera la reacción nuclear, liberando energía, está en contacto directo con el agua que sirve de refrigerante y moderador, esta última evaporándose por las altas temperaturas alcanzadas y trasladando ese vapor a una turbina, cuyo giro genera la corriente eléctrica. ¿Cómo funciona esto?.

Conceptos Previos

Proceso de fisión nuclear
Proceso de fisión nuclear en un isótopo de Uranio-235. Tomado de Wikimedia Commons. Imágen de Fastfission

Cuando ocurre la fisión nuclear, no solo se libera energía, también se libera radiación: neutrones libres (que siguen el proceso de fisión de los demás átomos, generando así la reacción en cadena), rayos gamma, partículas alfa y partículas beta. La radiación más peligrosa para el ser humano son los rayos gamma, por su poder de penetración tan alto ante diferentes materiales por la gran cantidad de energía que poseen, dañando los núcleos de las células.La fisión nuclear consiste en romper, dividir, separar el núcleo de un átomo de un elemento, haciendo que neutrones colisionen contra éste. Cuando esto ocurre –la división del núcleo del átomo– se produce una liberación de grandes cantidades de energía manifestada como calor.

Para que no se produzca una reacción en cadena de forma descontrolada, se suele usar sustancias o materiales moderadores, que se encargan de absorber los neutrones libres para que no se produzcan la fisión de átomos salvo los que se necesitan, para obtener así una cantidad de calor necesaria y controlada.

Sobre su funcionamiento

 

La Planta Nuclear de Fukushima I tiene seis reactores nucleares, las cuales tienen una capacidad de generación eléctrica total de 4,7 Gigavatios (Gw).

Cada reactor nuclear de dicha planta son del tipo BWR. Para entender mejor su funcionamiento usaremos la siguiente ilustración:

Partes de un reactor nuclear del tipo BWR
Partes de un reactor nuclear del tipo BWR. Tomado de Wikimedia Commons. Autor: RobbyBer

La vasija (1) contiene el combustible, un material radiactivo, el cual por medio de una fisión nuclear controlada –controlada por las barras de control (3) y el agua que funciona como refrigerante- libera grandes cantidades de calor, lo que evapora el agua que está en contacto con ella. Este vapor de agua (6) se dirige hacia unas turbinas (8 y 9) que giran por la acción de la presión que ejerce el vapor de agua generado sobre sus aspas, que a su vez giran al generador de corriente (10), obteniéndose así la corriente eléctrica (18).

El vapor de agua que entra por las turbinas (8) y (9,) salen de estas y llegan a un contenedor (12), que se encarga de que dicho vapor de agua se convierta otra vez en agua líquida (es decir, condensación). Esto se logra al tomar agua fría de la playa, trasladarla por medio de tuberías (13) que pasan dentro de contenedor (12), enfriando así el vapor de agua que sale de las turbinas.

Nótese que toda central nuclear siempre es construida a la orilla de la playa, precisamente para contar con una fuente continua de agua.

El vapor de agua ya condensado vuelve a entrar dentro de la vasija conde se encuentra el material radiactivo para continuar con el proceso una y otra vez.

El reactor nuclear debe estar encerrado en un cuarto de contención para evitar el escape de radiación al exterior.

Se ha de aclarar que, el agua al estar en contacto directo con el material radiactivo, estará contaminada con radiación. Es por ello, que tanto la vasija que contiene el material radiactivo, como todo el circuito que tiene la turbina, deben estar aislados, encapsulados, por medio de un “cuarto de contención” que se encuentra representado por los muros grises de la figura anterior. Estas paredes son elaboradas de grueso concreto y metal. En el sistema del tipo BWR el agua que sirve para la condensación del vapor del agua (que entra por medio de la tubería 13) es la única que está libre de contaminación radiactiva.

Lo más importante en el reactor nuclear es el enfriamiento del núcleo, para evitar el mayor y más temido inconveniente: La fusión del núcleo.

El mayor cuidado en los reactores nucleares lo abarca la refrigeración del núcleo (es decir, el material que genera la reacción nuclear). Éste al generar grandes cantidades de calor y por ende altas temperaturas, debe ser enfriado para prevenir el mayor y más temido inconveniente para los trabajadores en dichas centrales: la fusión del núcleo.

La fusión del núcleo no es más que el derretimiento de todo el material radiactivo debido a la elevación de la temperatura descontroladamente. De derretirse completamente el núcleo y debido a las altas temperaturas que alcanza, este traspasaría toda estructura: la vasija, las gruesas paredes de concreto y metal del cuarto de contención, e incluso podría llegar al subsuelo. Ni hablar de toda la contaminación radiactiva que saldría al medio ambiente, al salir el núcleo de donde está contenido.

Animación del funcionamiento de un reactor nuclear BWR
Animación del funcionamiento de un reactor nuclear BWR

Una de las “soluciones” que se usa en torno al problema del calentamiento del núcleo para evitar la fusión del mismo es que, al ocurrir esto, la presión dentro de la vasija donde se encuentra este, aumenta. Para disminuir ese exceso de presión que podría afectar la integridad física de la estructura que lo contiene ocasionando la liberación de radiación al exterior, se busca abrir las válvulas de presión y dejar salir ese exceso al aire. Obviamente se deja salir contaminación radiactiva al medio ambiente. Pero considerando la gran cantidad de radiación que se liberaría si ocurriera la fusión del núcleo, el hecho de liberar esta presión es un mal considerado menor.

La fusión total nunca ha ocurrido en la historia. En cambio, sí ha ocurrido la fusión parcial del núcleo.

Las centrales nucleares, al ser construidas a la orilla de la playa deben poseer en sus costas un rompeolas (muro de contención) lo suficientemente altos para evitar que, en el caso de presentarse un tsunami, puedan ingresar, chocar y dañar la infraestructura correspondiente a la central.

Los fallos de la central que generaron el desastre nuclear de Fukushima

 

Reactores de la central que generaron el desastre en fukushima
Ubicación de los reactores de la central de Fukushima I. Tomado de Wikimedia Commons. Autor: Shigeru23
  • La central nuclear contaba con un pequeño muro de contención de 6 metros de altura en su costa, cuando se sabía el que presentaba la zona de hasta 38 metros de altura. Esto permitió que éste pasara fácilmente hasta el complejo, cuando las olas llegaron a los 10 metros de altura en la central.
  • El día del terremoto, sólo 3 de los 6 reactores de la planta estaban en funcionamiento: los reactores 1, 2 y 3.
  • Cuando ocurrió el terremoto, el sistema de emergencia de los reactores se activó, lo que hizo que estos se desactivaran y, por lo tanto, se paró la producción de electricidad. Sin embargo, las centrales nucleares están condicionadas para usar electricidad externa y por medio de generadores de emergencia para el sistema de enfriamiento del núcleo y el cuarto de control, pero esta se vio afectada y falló cuando llegó el tsunami. Al ocurrir esto, se perdió el control de la central y de sus reactores.
  • Al perderse el control de los reactores, se perdió el control en la refrigeración del núcleo, ocasionando que la presión dentro de los reactores aumentara. Se vio la necesidad de liberar el exceso de presión (gases radiactivos) al aire de los reactores. En vista de ello, seguía el aumento en la temperatura del núcleo, lo que derivó a la fusión parcial del mismo en dos reactores (confirmándose posteriormente la fusión parcial en los tres reactores), así como también una serie de explosiones que ocasionaron la ruptura de la estructura de contención de uno de los reactores afectados.

 

Decisiones que se tomaron 

 

Al detectarse la presencia de radiación en las zonas aledañas a la central, se procedió a la evacuación de la población en los centros urbanos cercanos a la misma. La evacuación fue gradual, llegando a ser la misma hasta en un radio de 40 kilómetros. Según cifras extraoficiales, la evacuación de la población llegó hasta los 200.000 habitantes.

Áreas que fueron evacuadas después del accidente en Fukushima
Áreas de Fukushima que fueron evacuadas tras el accidente en Fukushima. Imagen tomada de Wikimedia Commons. Autor: ConradMayhew

Así mismo, procedieron a tratar de enfriar y controlar la radiación en el interior de los reactores suministrando agua marina con ácido bórico. De igual forma, a la población se le suministró yoduro de potasio que sirve para contrarrestar la radiación que se acumula en las glándulas tiroides de una persona que ha sido expuesta a radiación.

Después del accidente en Fukushima, se han enviado robots a estudiar las condiciones estructurales de los reactores dañados (sobre todo el reactor número 2, que es el que presenta más fallas y liberación constante de radiación al exterior), para proceder al desmantelamiento y confinamiento de los reactores. Sin embargo, el nivel de radiación es tan alto que el robot que más ha estado en funcionamiento desde que pisa la central nuclear ha sido por dos horas. Esto debido a la radiación gamma presente, que hace que los cables se vuelvan frágiles y pierdan elasticidad, afectándose también los circuitos que los componen. Grandes compañías como la Hitachi y la Toshiba se encuentran desarrollando robots que puedan aguantar esas grandes cantidades de radiación.

Radiactividad presente después del accidente en Fukushima

 

Se estima que hay un poco más de 500 toneladas de desechos de material radiactivo en la central. Este arroja radiación al exterior debido a las fisuras presentes en los reactores nucleares afectados, así mismo del vertido de agua al mar.

La radiación, según fuentes oficiales, en la central nuclear llega cerca de los 600 sierverts por hora. Para hacerse una idea de la gravedad de dicho valor, un ser humano muere tras la exposición de 8 a 10 sierverts de radiación.

Últimos hallazgos en Fukushima

Hace poco se encontró, por medio de las sondas robóticas, que en el reactor 2 de la central de Fukushima I hay una brecha de 2 metros de diámetro en la estructura de contención, por donde se está escapando radiación al exterior. Dicho agujero fue originado por los productos de la fusión del núcleo.


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Conclusión

Actualmente Japón solo tiene funcionando 3 de 42 centrales nucleares operativas, esto debido a todo el incidente generado por el desastre radiactivo en Fukushima. Este será un duro golpe que el país deberá superar pasado muchos años. Se estima que el desmantelamiento y “limpieza” de Fukushima I durará entre 30 y 40 años, cuya inversión será muy costosa (estimándose por el orden de los 35 mil millones de dólares). Actualmente según canales informativos, Japón está optando por importar a otros países combustible y gas, de manera momentánea, para la generación de la corriente eléctrica que consume el país.

Accidente nuclear en Fukushima, lo que debes saber
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Licenciado en Educación mención Matemática, graduado en la Universidad de Los Andes (Venezuela). Actualmente estudiante de Ingenieria Eléctrica.

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