La contaminación por plutonio

Actualidad sobre el descontrol de reactores en Fukujima
La contaminación por plutonio


(Radio Bemba, 30 de marzo de 2011)

Presentación del problema:

El lunes 28 de marzo de 2011 el Primer Ministro de Japón admitió que había agua contaminada con plutonio en varios puntos alrededor del reactor nuclear de Fukujima. Ésta es una situación nueva, que agrega la posibilidad de contaminar el agua del mar cercano a ese sitio, a través de fugas que no habían sido identificadas.

Los reactores nucleares de la central de Fukujima se descontrolaron a raíz del terremoto del 11 de marzo de 2011, seguido de un tsunami que averió las instalaciones de la central. Por esa razón, en programas previos explicamos cómo funcionan estos sistemas para generar energía, y prestamos atención al proceso de formación de Iodo, Xenón y Cesio mediante emisiones sucesivas de radiación beta en la cual se va destruyendo un neutrón para dar lugar a un protón.

En esas ocasiones hablamos con especial interés del Cesio 137, que emite radiación beta durante al menos 70 años, lo cual contamina seriamente los alimentos. En esas ocasiones nuestra atención estuvo dirigida al riesgo de los peces depredadores, que acumulan más Cesio que las presas que consumen y mencionamos el caso del atún de aleta azul, que en 10 meses atraviesa el Océano Pacífico, pasando de las costas de Japón a las de California y Baja California.

Ahora atenderemos el problema del plutonio, cuya presencia en cantidades masivas ha sido finalmente reconocida por las autoridades competentes en Japón. Según el diario francés, L'Humanité, el Primer Ministro de Japón, Naoto Kan, habló de una alerta máxima para evitar que la central accidentada de Fukushima provoque una catástrofe ecológica debido a la posible contaminación masiva del agua de mar con el plutonio que fue encontrado en cinco sitios distintos.

Según Sakae Muto, vicepresidente de la empresa Tepco, propietaria de la central nuclear, hasta el lunes no habían determinado el origen del plutonio contaminante, ya que dos de los cinco sitios en los que fue encontrado no están en contacto con la atmósfera. Sin embargo, el diario L'Humanité agregaba que en opinión de expertos, cuyo nombre no reveló, el plutonio debía provenir de las barras de combustible usado.

Según el mismo diario, la Autoridad de Seguridad Nuclear Francesa habría afirmado que, en el nuevo escenario que se presentaba, la zona de contaminación se extendería mucho más allá de la zona de 30 kilómetros de seguridad que ha sido establecida. Citó además una declaración del Presidente de esa dependencia, quien habría comentado que la nueva distancia a considerar podría ser de 100 kilómetros de distancia medidos desde la planta en Fukujima hacia todas las direcciones para trazar un círculo que indicaría la zona de riesgo.
Fuente: http://humanite.fr/27_03_2011-du-plutonium-sous-la-centrale-de-fukushima-%E2%80%8E-468762

¿Qué es el Plutonio?

El plutonio es un elemento químico transuránico y radiactivo. Su color original es blanco plateado y adquiere un color amarillento cuando se oxida en contacto con el aire.
Se llama elemento transuránico porque ocupa el número 94 de la tabla periódica, después del Neptunio, que ocupa el sitio número 93.

Conviene recordar que los elementos químicos descubiertos de manera natural en nuestro planeta son 92, siendo el último de ellos el uranio. En cambio, el neptunio y el plutonio resultaron en los laboratorios como resultado de experimentos realizados por los científicos.
También procede explicar que el lugar que se les asigna en la tabla periódica, identificándolos con números como lo estamos haciendo, significa también el número de protones en el núcleo, que tienen carga eléctrica positiva. Como consecuencia, incluye también el número de electrones en su exterior, con carga eléctrica negativa y que tiene que coincidir en cantidad para contrarrestar el número de cargas positivas en el núcleo.
Muchos elementos tienen isótopos y se llaman así porque su única diferencia es el número de neutrones en el núcleo. Por ejemplo el plutonio 239 tiene 145 neutrones en su núcleo, en cambio, el plutonio 244 tiene 150 neutrones.

Cuando se pone en contacto con aire húmedo produce compuestos que expanden su volumen hasta en un 70%, mismos que pueden incendiarse espontáneamente sin que medie más calor que el resultante de la radiactividad del plutonio.

El plutonio es un veneno radiactivo que se acumula en la médula ósea y emite su radiación de partículas alfa, que son núcleos de átomos de helio formados por dos protones y dos neutrones.

Estas partículas alfa, que salen desde el interior de las células de los organismos vivos, producen daños sobre los cromosomas de las células, dañando su ADN y su sistema para reproducirse, con lo cual aparecen células cancerosas que dan lugar a cáncer de hígado, de pulmón y los huesos.

Como expresamos antes, el Plutonio tiene varios isótopos, siendo el más estable de todos ellos el plutonio 244 porque tiene una vida media de 80 millones de años. En cambio, el plutonio 239 tiene una vida media de 24 100 años, pero el más peligroso es el Plutonio 241 que es el único que emite radiación beta, la más difícil de detener de todas, como explicamos en el programa anterior.

¿Cómo se produce el plutonio?

El plutonio no fue encontrado de manera natural en nuestro planeta porque todos sus isótopos tienen vidas medias demasiado cortas para la edad que tiene la tierra. De modo que si alguna vez se formó, desapareció en menos de un millón de años.

El que existe ahora se ha formado en los reactores nucleares que fueron diseñados con fines bélicos primero y con propósitos de producción de energía eléctrica después. Allí hay barras con 97% de uranio 238 y 3% de uranio 235. Además, se necesita una fuente inicial de neutrones que al golpear a los átomos de uranio 235 pueden partirse y generar energía.

Cuando los neutrones golpean al uranio 238 y son absorbidos, se convierte en uranio 239.
En el interior del Uranio 239 se produce el decaimiento de un neutrón, que pasa a ser un protón a la vez que emite un antineutrino y un electrón, lo cual se llama radiación beta negativa. Así se forma un nuevo elemento, cuyo nombre es Neptunio 239.

En el Neptunio 239 ocurre una nueva radiación beta negativa, haciendo que la mitad de estos átomos pasen a ser Plutonio, reduciéndose la cantidad del Neptunio a la mitad en solamente cuatro días y medio, dando lugar a la misma cantidad de núcleos de Plutonio.

¿Cuánto Plutonio se produce en un reactor nuclear?

Esta pregunta fue contestada por Cameron Reed, quien escribió un artículo intitulado “Entendiendo la producción de Plutonio en los Reactores Nucleares” y se publicó en la revista Physics Teacher en abril del año 2005.

Reed afirma que una planta nuclear típica, capaz de producir un gigawatt de energía, produce 200 kilogramos de Plutonio por año. Este tipo de centrales eléctricas producen 66% más energía que la existente ahora en Puerto Libertad en Sonora.

La mitad de esos 200 kilogramos son de Plutonio 239, lo cual alcanza para producir 9 bombas atómicas similares a la que fue lanzada sobre Nagasaki, Japón, el 9 de agosto de 1945.

Reed plantea que los neutrones en un reactor nuclear pueden tener tres destinos posibles: primero) golpear un núcleo de Uranio 235 y romperlo en dos partes, desprendiendo grandes cantidades de energía, y además, 2.5 neutrones, lo cual debe interpretarse en el sentido de que cada 10 átomos producen 25 neutrones, a esto se le llama fisión; segundo) ser absorbidos por el Uranio 235 sin producir fisión; y tercero) ser absorbidos por el Uranio 238, lo cual produce Neptunio y después Plutonio.

Reed realizó un cálculo que le permitió llegar a la conclusión de que los cien reactores comerciales existentes en los Estados Unidos, útiles para generar energía eléctrica, producen cada año 20 toneladas de Plutonio, 10 de las cuales son de isótopos 239, que servirían para fabricar casi mil bombas como la que destruyó la ciudad japonesa llamada Nagasaki.

Reed hizo ver también que los cálculos anteriores se refieren a reactores nucleares que usan agua ligera pura como moderador, que pueden funcionar con 3% de Uranio 235 y 97% de Uranio 238. En cambio, si se usa el sistema canadiense conocido como CANDU, que funciona a base de agua pesada y de uranio natural. La cantidad de Plutonio que se produce en cada reactor nuclear de un gigawatt es de 960 kilogramos anuales.

¿Es eficiente la energía nuclear para producir energía eléctrica?

Existe una forma de medir la eficiencia de las máquinas que reciben calor para convertirlo en trabajo. En este caso en energía eléctrica. Éstas reciben el nombre de máquinas térmicas y a ellas se les asocia un número que se llama eficiencia de Carnot, en honor a un científico francés que abordó con éxito el estudio de estas máquinas.

La eficiencia de Carnot es un número que consiste en dividir la energía eléctrica producida entre la cantidad de calor recibido. De acuerdo a una carta comentario de Ralph Werker, publicada también en la revista Physics Teacher, en septiembre de 2005, la eficiencia de Carnot de las centrales nucleares es de 0.3, lo cual podemos traducir como 30% para el lenguaje más cercano a nuestros radioescuchas y que podemos explicar afirmando que, de cada cien unidades de energía proporcionada, solamente 30 son convertidas en energía eléctrica.

Para comprender si este número es grande o pequeño, es suficiente con tomar otro dato de la misma carta comentario de Ralph Werker, donde él afirma que las plantas generadoras de energía eléctrica a base de carbón tienen una eficiencia de Carnot de 0.6, es decir, del 60%, que resulta ser el doble de las plantas nucleares.

Es conocido que las centrales generadoras de energía eléctrica a base de carbón son contaminantes que han estado despidiendo a la atmósfera gases de invernadero, los cuales ayudan a impedir que el calor que entra a la Tierra salga de nuevo al espacio. Sin embargo, las plantas nucleares tampoco ofrecen ventajas ecológicas, ya que la cantidad de basura nuclear que se necesita guardar después de usada presenta problemas, además de los peligros similares a los de Fukujima.

¿Qué importancia tiene para el planeta esas cantidades de Plutonio?

Por ejemplo, si se procesaran las barras usadas de combustible de los reactores nucleares para extraerles el Plutonio, habría un metro cúbico de este material cada año, el cual es sumamente difícil de guardar porque es muy corrosivo.

Uno de estos reactores nucleares de un gigawatt, que se mantuviera trabajando durante 40 años, produciría el equivalente de 40 tinacos de los que usamos para guardar agua, pero llenos de Plutonio.

Debido a que el proceso de separación química del plutonio contenido en las barras de combustible usadas es muy caro, ese trabajo no se realiza y lo que se hace es tratar de guardarlas en agua durante varios años, cambiándola permanentemente para enfriar las barras usadas hasta que puedan ser removidas. Estas son las conocidas piscinas de los reactores nucleares de Fukujima.

Una vez que son removidas las barras, es necesario guardarlas dentro de barricas que después son conservadas en cuevas que alguna vez fueron minas de sal. Existen varios procedimientos para cuidar la basura nuclear, pero este será un tema a abordar en un programa próximo.

¿Tiene implicaciones políticas el uso de reactores nucleares?

Las tiene, como resulta claro de una carta comentario publicada en la revista Physics Teacher en septiembre de 2005, la cual fue escrita por Robert Lander, quien en esa fecha trabajaba en la Universidad Bahir Dar, en Etiopía. El informó que después de repetir los cálculos de Cameron Reed, no encontró ningún error, pero lo más interesante de su carta son dos observaciones, en la primera afirma que deben preocuparse por los países que construyen instalaciones para fabricar uranio enriquecido, en la segunda observación comenta que es necesario preocuparse por aquellos países que tratan de fabricar agua pesada.

Lo anterior explica por qué los gobiernos de los Estados Unidos se niegan a aceptar que Irán construya plantas nucleares para generación de energía eléctrica, pero también debería preocuparnos a los mexicanos la instalación de esta clase de plantas en México.

Nos enfrentarían a los mexicanos con dos problemas inmediatos:

1. El “derecho” que se toman los Estados Unidos para intervenir donde ellos creen que peligran sus intereses, lo cual podrían considerar debido a las concentraciones de Plutonio que empezarían a generarse en las barras de combustible usadas.

2. El segundo es qué hacer con esa basura nuclear, que forma parte de uno de los riesgos más grandes de las plantas nucleares de Fukujima.

¿Qué posibilidades existen de que se intente construir centrales nucleares en México?
Aunque en este punto entramos en el terreno de la especulación, lo cual no es parte del formato de este programa, conviene añadir una reflexión: según varios investigadores que han escrito sobre las semillas transgénicas, la empresa Monsanto está tratando de entrar en Latino América porque le están cerrando las oportunidades de negocios en muchos países de la Unión Europea.

Algo similar está ocurriendo ahora en ese continente con las protestas generalizadas en contra de las centrales nucleares, mismas que han crecido en número e intensidad debido al problema de Fukujima. En consecuencia, procede esperar que al ver cerradas sus oportunidades de negocios en Europa, y probablemente en Japón, las empresas que se dedican a instalar centrales nucleares para producir energía eléctrica tratarían de ingresar a nuestro país.

El tiempo nos proporcionará los hechos para concluir que la afirmación que ahora es una especulación es correcta.