(Vox Populi de la Ciencia, Radio Bemba)
16 de marzo de 2011
A raíz del terremoto ocurrido el viernes 11 de marzo de 2011 en Japón, con una magnitud de 9 grados en la escala de Richter, seguido de una tsunami que alcanzó 10 metros de altura en algunos sitios, se han descontrolado varios reactores nucleares utilizados para generar electricidad en la Ciudad de Fukushima. Esta palabra japonesa significa “isla de la buena fortuna”. Se localiza 250 kilómetros al norte de Tokio y 80 kilómetros al sur de Sendai. La distancia entre Tokio y Fukushima es similar a la existente entre Hermosillo y Nogales.
Un reactor nuclear se forma con varios tubos que contienen algo similar a monedas de uranio 238 mezclado con el 3% de uranio enriquecido. Estos tubos están inmersos en agua pura, que se llama moderador. En ese ambiente se lleva a cabo una reacción nuclear en la que un neutrón golpea a un núcleo de uranio 235, haciendo que se parta en dos núcleos que corresponden a elementos situados en la mitad de la tabla periódica, como puede ser el caso de iodo, bario y otros. Lo importante es que cuando se parte, el uranio 235 despide 200 millones de electronvolts de energía, y también, un promedio de 2 neutrones, que pueden servir para generar más átomos partidos.
El problema con los neutrones que se desprenden del núcleo de uranio 235 partido es que son demasiado rápidos, pues su energía es en promedio de un millón de electronvolts y se necesita que tengan solamente el 2.5% de ese valor. Así que para frenarlos se necesita una sustancia que se recibe el nombre de moderador. El agua ligera que usan los reactores nucleares estadounidenses tiene el propósito de frenarlos, aunque se pierde una cantidad de ellos porque es absorbido por las mismas moléculas de H20. Esta última es la razón por la cual se recurre a enriquecer el uranio hasta tener un 3% de uranio 235.
Otra forma de construir un reactor nuclear es usar uranio natural, en el cual solamente hay 0.7% de uranio 235, con 99.3% de uranio 238, que a las temperaturas de la superficie de nuestro planeta no participa en el proceso de fisión. En este caso se necesita usar agua pesada, D20, como moderador del reactor. La diferencia con el agua ligera es que el hidrógeno del agua es deuterio, el cual contiene en el núcleo un protón y un electrón. Esta tecnología es manejada y comercializada por algunas empresas que inicialmente eran canadienses y francesas.
La tercera forma de construir un reactor nuclear se basa en usar uranio enriquecido que tenga 2% de uranio 235 y grafito extremadamente puro como moderador. Éste es el tipo de reactor que estalló en Chernobyl el 26 de abril de 1986. La fuente que tomamos para los datos anteriores es el artículo de Bernard Cohen, titulado el Accidente del Reactor Nuclear de Chernobyl, Unión Soviética, publicado en la revista estadounidense, American Journal of Physics en diciembre de 1987. Dicho autor critica el sistema de reactores basados en grafito por considerarlos poco seguros y sostiene que el sistema estadounidense es preferible por su seguridad. Cabe agregar que estos últimos son los que están fallando ahora en Japón.
El profesor retirado Ludwig Kowalski escribió sobre el tema a un sistema de intercambio de mensajes sobre temas de física. Los archivos se pueden encontrar en la siguiente dirección: https://carnot.physics.buffalo.edu/archives/. Ludwig Kowalski trabajó en el laboratorio de la pareja Joliot-Curie un poco antes de la muerte de ella, quien era hija de Marie Curie, colaboró en la construcción de un reactor nuclear para Francia y desarrolló su tesis doctoral sobre ese tema, de modo que consideramos prudente confiar en su opinión.
Ludwig Kowalski escribió que el reactor Fukushima 1 se había apagado automáticamente, que el el generador de electricidad a base de diesel no había funcionado y que por eso el agua para enfriar el reactor no había sido bombeada. Todas estas aseveraciones suyas fueron realizadas antes de que las autoridades reconociera que eso había ocurrido.
Ludwig Kowalski también comentó que la presencia de cesio y de iodo en los vapores que escapaban del reactor eran muestra de que el núcleo del mismo, donde se encuentran las barras con combustible, ya habían empezado a derretirse, lo cual no ha sido reconocido por las autoridades en forma explícita. También comentó que la opción de bombear agua salada era correcta, porque eso produciría que los neutrones fueran absorbidos por el cloruro de sodio, evitando la continuación de las fisiones. Agregó que además debería añadirse ácido bórico.
Ludwig Kowalski explicó que el hidrógeno despedido de los reactores se debía a un proceso de descomposición del agua del reactor como parte de un proceso de electrólisis en el que la energía proveniente de las paredes metálicas calientes separó el hidrógeno del oxígeno. Una vez afuera del reactor, dicho hidrógeno entró en combustión con el oxígeno del aire produciendo una explosión. Como explicamos en un programa de Vox Populi de la Ciencia hace meses, esa reacción química es útil para mover automóviles de gasolina.
La televisión japonesa ha estado reportando algunos datos acerca de la radiación existente en el aire en la cercanía de los reactores descontrolados, que hasta la noche del martes todavía eran tres, sus nombres son: las unidades 2, 3 y 4. Las dos últimas se incendiaron durante ciertos periodos, pero estos se agotaron por si solos.
En la unidad 4 se han estado registrando lecturas de radiactividad de 6.5 milisieverts, y también, de 2 a 3 milisieverts, en esta unidad se ha presentado fuego y no existe circulación del agua que debería enfriar los reactores.
Las lecturas de las radiaciones se están dando en una unidad llamada sievert, que explicaremos dentro de unos minutos y la unidad 3 de alcanzó un pico de 800 milisieverts, acompañado de ausencia de agua en torno a las barras de combustible.
En la unidad 2 las operaciones de enfriamiento están suspendidas porque el área en la que normalmente se encuentra el agua está dañada y en ciertas ocasiones se han reportado lecturas de radiactividad de 3.4 milisieverts.
A las 6 de la tarde del martes 15 de marzo, hora de Hermosillo, que corresponde a las 10 de la mañana del miércoles de Japón, en la unidad 2 se registró un agudo pico de radioactividad de 1 milisievert, decreciendo en los siguientes cuatro minutos. Sin embargo, las dos lecturas anteriores no ameritaron una explicación técnica hacia los medios de comunicación, los cuales han tendido a manejarlo como un espectáculo de cámaras.
La afirmación de Ludwig Kowalski del sábado 12 de marzo está siendo parcialmente reconocida por las autoridades casi 72 horas después, por esa razón nos atrevemos a especular que el descontrol, y posible derretimiento parcial de la estructura en que se encuentra el combustible, es un hecho conocido por los especialistas, quienes estarían proporcionando datos que después las autoridades administrarían para evitar el pánico generalizado.
¿En qué basamos esta apreciación? En que existen muchos instrumentos de medida para saber qué está ocurriendo dentro del reactor sin necesidad de introducir aparatos de medida dentro de ellos. Por ejemplo:
Es posible medir la temperatura del interior del reactor observando a grandes distancias la energía de la radiación electromagnética que se desprende de él y enseguida realizar un cálculo sencillo para un técnico.
Conocida la temperatura los químicos y los físicos pueden concluir qué clase de reacción se está produciendo. Si es simple separación de átomos para formar otras moléculas, o si son los núcleos del uranio 235.
También se pueden enviar detectores sobre globos dirigidos a control remoto para detectar las emisiones de radiación alfa (que son núcleos de helio) y de radiación beta (que son electrones muy energéticos.
Si la radiación beta está presente, es posible estudiar sus energías para saber de qué clase de reacciones nucleares provienen.
Es seguro que los técnicos pueden hacer esta clase de estudios, pero no hay un solo comentario disponible en ese sentido.
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