Energía nuclear

Submarino clase Juliett Primeros pasos con energía nuclear:
El coste del submarino Nautilus, botado en 1954, fue de 50 millones de dólares. La aplicación de reactores permitió a los primeros submarinos rebasar los 20 nudos. El primer reactor del Nautilus duró para un recorrido de 100.500 km. Cuando atravesó el océano Artico demostró que la profundidad bajo el Polo Norte era de 4.023 m, mucho mayor de lo que se había pensado. Un segundo submarino nuclear bastante mayor, el Triton circunnavegó el Globo en ochenta y cuatro días entre febrero y mayo de 1960 siguiendo la ruta de Magallanes. La Unión Soviética botó el rompehielos Lenin en 1953. Poco antes los EE.UU. habían puesto la quilla a su primer barco nuclear de superficie, y en julio de 1959 se botaron el Long Beach (un crucero) y el Savannah (un buque mercante). El Long Beach estaba provisto con dos reactores nucleares. Apenas transcurridos diez años desde la botadura de los primeros barcos nucleares, los EE.UU. tenían ya sesenta y un submarinos nucleares y cuatro buques nucleares de superficie, unos navegando y otros en costrucción o en proyecto autorizado para futura construcción. Sin embargo, el entusiasmo por la propulsión nuclear se extinguió también, exceptuando si acaso los submarinos. En 1967 se retiraba el Savannah cuando cumplía los dos años de vida. Su mantenimiento costaba tres millones de dólares cada año, cifra que se estimaba excesiva. En junio de 1954 la URSS hizo construir el primer reactor nuclear para uso civil: producción de energía eléctrica. Fue uno pequeño todavía, su capacidad no rebasó los 5.000 kW.

Calder Hall (1956):
En octubre de 1956 Gran Bretaña puso en marcha su planta atómica Calder Hall con una capacidad superior a los 50.000 kW, la primera planta de energía nuclear comercial del mundo. Dos reactores Windscale refrigerados por aire y regulados por grafito constituyeron la primera factoría británica de plutonio 239 con concentración para armas, construidos para el programa británico de los últimos años 40 y 50. En 1957 se incendió uno de los dos reactores gemelos de Widscale, produciendo el peor accidente (20.000 curies de Yoduro-131 radiactivo) hasta Chernobil (7 millones curies). Calder Hall tenía 4 reactores Magnox con capacidad para generar 50 MWe de energía cada uno. En 1995 el gobierno anunció que los trabajos de enriquecimiento de plutonio con fines militares había terminado. La estación fue clausurada en 2003. Su reactor más antiguo había estado 47 años en funcionamiento. La central inactiva está en el centro Sellafield, operado por British Nuclear Fuels Limited (BNFL) y propiedad desde 2005 de la Nuclear Decommissioning Authority. Alberga las plantas de reprocesado de combustible nuclear Thorp y Magnox.

El 26 de mayo de 1958 la Westinghouse dio fin a un pequeño reactor con una capacidad de 60.000 kW para la producción de energía eléctrica en la localidad de Shippingport (Pensilvania). A finales de 1986 hay 394 instalaciones nucleares funcionando en 26 países. Producían 270.232 MW, aproximadamente el 17% de la producción mundial de energía. Suecia es partidariaria de desmantelar sus centrales. Francia tenía 44 y proyectaba 17 más. Japón poseía 34 y planes de prodicir de esta forma el 40% de su energía. La URSS es el tercer mayor productor. Sus 50 centrales produjeron en 1986 una potencia bruta de 29.300 millones de vatios. Como consecuencia de los accidentes sufridos por diversos barcos de guerra desde 1956 hasta 1989, ocho reactores nucleares completos, con todo su combustible, y 50 armas nucleares, se encuentran en el fondo de diversos mares del globo.

Combustible nuclear:
El uranio 235, al experimentar la fisión, emite dos o tres neutrones (uno de los cuales se utiliza para mantener la reacción nuclear), y proporciona energía. El urani 238 puede experimentar fisión pero existe más posibilidades de que absorba un neutrón y que dé uranio 239. Este último es radiactivo y da, sucesivamente, el neptunio 239 y el plutonio 239. Esta transformación de uranio 238 en plutonio 239 en un reactor es muy importante puesto que el propio plutonio 239 es fisible. Se dice entonces que el uranio 238 es fértil. Existen dos elementos naturales cuyo empleo como combustible en un reactor nuclear presenta gran interés: el uranio y el torio. El uranio natural es una mezcla de tres isótopos, el uranio 238 (99,28%), el uranio 235 (0,71%) y el uranio 234. El torio 232 es fértil y da uranio 233 fisible, pero su uso en energía nuclear ha sido muy limitado. Los combustibles actuales contienen uranio esencialmente, con una proporción más o menos importante de uranio 235 y, eventualmente, de plutonio. Se presenta a menudo bajo la forma de óxidos cerámicos.

Ciclo del combustible:
Comprende las diferentes operaciones que aseguran el aprovisionamiento de combustible de los reactores. Las principales etapas del ciclo del combustible de los reactores de agua ligera son la extracción y la concentración del uranio, su conversión en hexafloruro, su enriquecimiento en una instalacion de separación isotópica, la fabricación de pastillas de óxido y la realización de las barras y de sus conjuntos, la carga en el reactor y la producción de energía, la descarga seguida de un período de desactivación y finalmente el reprocesado en el curso del cual los residuos radiactivos se separan de las materias aprovechables, uranio y plutonio, que no se han consumido. Los residuos son tratados, acondicionados y almacenados. El plutonio recuperado encuentra su óptima utilización en los reactores de neutrones rápidos reproductores.

Misil Trident lanzado desde un submarino Enriquecimiento del uranio:
El uranio está enriquecido (en uranio 235) en cantidades como 3,25%. En el caso de las armas nucleares el enriquecimiento que se busca es superior a 95%. Los procedimientos de enriquecimiento se fundan en métodos de separación isotópica basados en las pequeñas diferencias que existen entre las propiedades físicas y fisicoquímicas de los isótopos de un mismo elemento o de los compuestos formados por estos isótopos. La aplicación a escala industrial de los procedimientos de enriquecimiento concierne principalmente a las materias necesarias para el desarrollo de la energía nuclear, especialmente el agua pesada y el uranio enriquecido. El uranio que se utiliza para fabricar el combustible de la mayoría de reactores nucleares está enriquecido con en isótopo de masa atómica 235. Un primer procedimiento industrial de separación isotópica utiliza las propiedades de la difusión gaseosa. El hexafloruro de uranio gaseoso con dos especies moleculares tiene un factor de separación teórico de sólo 1,004 y el real se aproxima al 0,002. Se necesitan numerosísimas etapas de difusión en serie para conseguir la separación. Las grandes instalaciones está situadas en EE.UU. la antigua URSS y Gran Bretaña. Este procedimiento requiere un gran número de centrifugadoras trabajando en paralelo. La planta de Tricastin en Francia procesaba una cuarta parte de la producción mundial. Antes de la reducción de los programas nucleares civiles se extraía mucho uranio en Wyoming, Colorado y Utah. Más tarde Canadá se convirtió en el primer suministrador de mineral. En Europa se extrae sobre todo en Francia, España y Portugal. A pesar de las fuertes protestas australianas y neozelandesas Francia anunció en 1983 la reanudación de las experiencias nucleares en Mururoa. En 1972 el velero Greenpeace actuó contra las pruebas nucleares francesas en Bikini. Ese mismo año se creaba la organización internacional Greenpeace, con delegación en España desde 1984. La Agencia Internacional de la Energía Atómica (A.I.E.A.) es un organismo internacional de la ONU fundado en en 1957 para coordinar las actividades relativas a la utilización de la energía atómica para uso no militar. Tiene su sede en Viena. Sus funciones son las de promover la investigación para el desarrollo ded la utilización de la energía nuclear en todos sus aspectos de seguridad, disponibilidad de materias primas, facilidades financieras para proyectos de instalación de centrales nucleares, etc. También da asistencia técnica a los países menos desarrollados. Los países signatarios de los tratados de no proliferación de armas nucleares (1968, tratado de Tlatelolco, 1969), acuerdan cláusulas de salvaguardia con la AIEA, algunos con restricciones; en 1978 lo hizo Gran Bretaña y posteriormente EE.UU. (1980) y Francia (1981).

Accidente de Harrisburg (28/03/1979):
La causa de la avería se debe a un fallo humano. Se estropeó el sistema de ventilación y se desconectó manualmente el sistema alternativo. Un prolongado sobrecalentamiento provoca la fusión de las juntas y desencadena un situación de máxima gravedad. El peligro de que el vapor radiactivo provoque una explosión se planteó una semana después del accidente. La población huye de forma masiva. Los coches colapsaron las carreteras de salida. La red telefónica se saturó. La conclusión de la comisión de investigación señala que aunque la avería se debió a causas técnicas, el fallo decisivo fue humano. En un radio de 80 km se prevé un incremento de 10 muertos más por cáncer. No se menciona la contaminación del río Susquehanna por 1,5 millones de litros de aguas radiactivas. Se retiraron 5 reactores del mismo tipo que el averiado.

Accidente de Chernobil (26/04/1986):
En la central situada a 130 km de Kiev, un experimento se descontroló y una explosión de hidrógeno destruyó la carcasa del reactor, las barras de combustible se fundieron liberando radiaciones de hasta 50 millones de curios (de 30 a 40 veces más que la radiactividad de la bomba de Hiroshima). El accidente se produjo a causa de una serie de fallos de funcionamiento debidos a defectos de construcción del reactor y a la falta de dispositivos de seguridad. El reactor en el que se produjo el accidente es del tipo RBMK-1000, de tubos a presión, con una potencia térmica de 3.200 MW y una potencia eléctrica de 1.000 MW. La reacción se controla con grafito. La noticia se da a conocer el 28 de abril a las 21:08 hrs. Un día antes en Polonia y en la mañana del 28 en Suecia se habían registrado altos valores de radiactividad. Se informó de 32 muertos y 580.000 afectados. Fuentes extranjeras suman miles de muertos de cáncer. Una superficie de 200.000 km cuadrados queda contaminada por la radiación. En junio se empieza a construir un sarcófago empleando 300.000 m cúbicos de hormigón y 6.000 toneladas de metal. el 30 de noviembre queda acabado. Durante una prueba con un turboalternador la parada de emergencia no funciona. El reactor alcanzó una potencia de 5.500 Mw. El medio refrigerante se evaporó en amplias superficies y la temperatura del combustible ascendió rápidamente. La potencia de reacción se hizo 100 veces mayor que el valor nominal de 2.300 MW. se destruyó la parte superior del reactor. Partes del reactor incandescentes salen despedidas del interior del mismo y a las tres horas se produce otra explosión. Debido a la combustión del grafito y al calor residual se generó un empuje vertical que lanzó al aire sustancias radiactivas hasta una altura de 1.700 metros. La corriente atmosférica las transportó a muchos lugares de Europa.

Moratorias:
La llegada de G.Bush a la presidencia planteó la posibilidad de derogar la moratoria establecida desde la década de 1980. A mediados de 2002 el número de centrales nucleares comerciales en el mundo ascendía a 438 unidades, con una capacidad total de unos 351 gigawatios. Se hallaban en construcción otras 32, destacando las de China (ocho nuevas), Ucrania (cuatro), Corea del Sur (cuatro) y Japón (tres). El número de centrales cerradas permanentemente superó el centenar. En la siguiente década estaba previsto un cierre mayor debido al fin de la vida útil de muchas instalaciones (alrededor de 30 superaban los 30 años de servicio) y a la decisión de algunos países, como Alemania, de clausurar sus 19 centrales antes de 2020. Suecia, que también decidió en referéndum ponerles fin, pospuso el cierre de un segundo grupo hasta 2003. No se construyeron nuevas plantas ni en América del Norte ni en Europa occidental después de la moratoria que instauró Francia a mediados de la década de 1990, cuya duración estaba prevista al menos hasta 2003 (luego prorrogada). En el resto del mundo aumentaron las instalaciones hasta alcanzar un 12% del suministro energético (año 2000). En 2001 había 104 centrales en EE.UU. (30,9% del total), 59 centrales en Francia (16%), 54 en Japón (12,8%), 33 en Gran Bretaña y 30 en Rusia. Las nueve centrales españolas producían 7.600 Mw en 2000 (27% del consumo nacional). En 2002 el Consejo de seguridad nuclear decidió el cierre de Zorita para el 2006.