14/3/11

La historia no contada de las centrales nucleares que enfrentaron un terremoto y un tsunami y vivieron para contarlo



Imagen: Agencia Internacional de la Energía Atómica (IAEA)


Para entender qué es lo que ocurrió en Japón, lo primero que hay que saber es cómo funciona una central nuclear de agua en ebullición. Voy a explicarlo de una forma muy sencilla y resumida.

El elemento más importante es el núcleo del reactor: una instalación en la que hay unos elementos básicos. El primero es el combustible, unas pastillas de un compuesto de uranio encerradas en unas varillas de aleaciones metálicas de circonio, que son las responsables de aportar los materiales que se fisionan y desencadenan el proceso; pero también de evitar que se escapen los gases que se forman en las reacciones nucleares de las pastillas de combustible. El segundo elemento es el refrigerante: un líquido (agua ligera, agua pesada) o gases, como el CO2 y el helio.

Además de estos dos elementos hay unas barras (llamadas elementos de control), que entran por presión y sirven para «comer» los neutrones que generan la cadena de fisiones. A veces se limitan a bajar la actividad del reactor, introduciendo unas cuantas, otras veces entran todas y paran el reactor «en seco».  

Todo esto está encerrado en una vasija de acero de un espesor de 10 a 15 cm, protegido  por otra estructura de acero, que se llama «Contención primaria».

Cierra el llamado «primario» un edificio cúbico mucho más «sencillo» que esos que vemos formados por un cilindro y una cúpula semiesférica, que son característicos de las centrales de agua a presión.

En los Boiling, el  vapor que sale de la vasija entra en la turbina, empuja los álabes haciendo que gire y ese movimiento mecánico se transmite al alternador, que es el que produce la electricidad. Tras recorrer toda la turbina, va al condensador, donde vuelve al estado líquido y es devuelta mediante bombas auxiliares al reactor.




reactor nuclear_figura3

¿Qué ocurrió en Japón?

La información de la que disponemos hasta este momento, sin perder de vista que la situación sigue evolucionando, nos ofrece la secuencia de eventos siguiente.

En el momento en que los sensores detectan el seísmo, las barras de control entraron de forma automática y pararon los reactores de inmediato en todas las centrales. Al tiempo, el terremoto arrasa las líneas eléctricas, las subestaciones, las carreteras y los ferrocarriles.



Fukushima Daiichi.

Seis reactores nucleares Boiling (agua en ebullición).

Tras parar los reactores y caer las líneas, la central quedó sin suministro exterior. En ese momento arrancaron todos los diesel; pero una hora más tarde llega el tsunami y daña los conductos que les suministran el fuel, con lo que quedaron inutilizados.

Tras la parada de los diesel, los técnicos usaron los escasos recursos disponibles. El calor de reactor iba a provocar una evaporación del agua y el sobrecalentamiento del combustible, con el riesgo de que quedaran al descubierto las varillas y se dañaran. En ese caso, el circonio reacciona con el vapor formando el óxido de circonio que libera hidrógeno dentro de la vasija.

Urgía, por tanto, introducir agua; pero no tenían electricidad para hacer funcionar las bombas encargadas de esa operación y recurrieron a todo tipo de remedios de emergencia para paliar el problema: baterías, turbinas accionadas con el vapor del reactor… El suministro de corriente eléctrica que consiguieron llevar de las baterías a las válvulas de control de este sistema se consumió a las ocho horas del accidente. Significaba la pérdida del sistema que bombeaba agua al núcleo.

El jefe de operación, previsiblemente, cuando entraron en «blackout», habrá llamado a los altos cargos de su empresa dando cuenta de lo ocurrido, explicándoles que necesitaban con urgencia motores diesel portátiles; porque desmontar uno que estuviera destinado a cualquier instalación, requeriría no menos de  un día y era demasiado tiempo. Las carreteras no estarían practicables, tras el terremoto y el tsunami, con lo que tendrían que recurrir a un transporte militar aéreo. El primer ministro llamó a Obama que puso a su disposición los recursos de las bases americanas en la zona.

Fruto de esas gestiones, llegaron generadores diesel portátiles para sustituir a los averiados y se restauró el fluido eléctrico necesario para utilizar las bombas de respaldo encargadas de inyectar agua en el reactor.

El calor había evaporado agua, la degradación de las vainas de combustible había generado más gas y al introducir agua, la presión dentro de la vasija se incrementó de modo constante.

Era necesario aliviar esa presión, así que decidieron hacer un «venteo», consistente en evacuar ese gas, primero a un toro situado en la base de la contención primaria y luego al edificio de la contención secundaria (el que protege la contención primaria), si era necesario.

En el proceso de degradación del núcleo, el circonio de las vainas se oxidó y produjo hidrógeno. Al ventear el reactor 1 al edificio de contención secundaria, se liberó ese hidrógeno, que al entrar en contacto con el aire reaccionó con el oxígeno causando una explosión que afectó al edificio que protege la contención primaria; pero la contención primaria (esa gruesa vaina de acero que confina la vasija) parece no haber sido afectada, al menos según especifican los operadores de la central.

El siguiente paso fue inyectar una mezcla de boro y agua de mar en la vasija y en la contención primaria, para continuar con el proceso de enfriamiento del núcleo. En buena lógica, sólo es posible esta operación si la contención está intacta, luego parece que no sufrió daños.

En la unidad 3, parece que se reprodujo con toda fidelidad lo ocurrido en la 1. Iniciaron el venteo el día 13 de marzo a las 09:20 hora local, a las 11:01 se produjo una explosión de hidrógeno que afectó al edificio del reactor que recubre la contención sin producir daños en la contención primaria y sufrieron lesiones seis personas.

La unidad 2 también se ha degradado la refrigeración del reactor y se ha decidido, también, inundar con una mezcla de agua de mar y boro la vasija y la contención primaria.

El reactor 1 de esta central fue inaugurado en marzo de 1971 y el 6 en 1979.

Fukushima Daini.

Los cuatro reactores pararon de inmediato en el momento del terremoto.

La central no sufrió blackout.

No ha sido necesario ventear la contención en ninguna de las unidades.

Los reactores 1 y 3 están en parada fría, es decir, es decir: refrigerados y estables, como lo está cualquier reactor nuclear cuando hace una parada rutinaria.

Las unidades 2 y 4 están en periodo de enfriamiento.

Onagawa.

Los niveles de actividad de esta central son normales y no se reportan incidentes en ninguno de los tres reactores. Se produjo una alarma en el día de ayer al detectar un nivel de radiactividad anómala; pero parece que fue fruto del venteo de Fukushima Daiichi y los niveles descendieron hasta la normalidad en poco tiempo.

Esta es la información disponible hasta este momento. Los expertos consideran que puede estar incompleta; pero fuera de los datos expuestos, todo son especulaciones. En los próximos días se completarán los datos y si hay algo nuevo que comentar, tendré base para una nueva entrada.


6 comentarios:

José Baena dijo...

Tu explicación es sencillamente magnífica. Enhorabuena y un abrazo.

Carmen Quirós dijo...

Gracias, José. Otro para ti.

arcu dijo...

Felicidades, Carmen.

Impresionante su descripción profesional e inteligible hasta para los más legos como yo. Gracias.

nikita dijo...

Gracias dª Carmen.
Con su permiso se lo acabo de envíar por correo a mi esposomarido "pá" que se vaya ilustrando...

jano dijo...

Dña Carmen:
Sencillamente genial su exposición y más teniendo en cuenta que no es usted científica (eso creo, porque cada día me sorprende usted más). Prometo descargarme su "Jimena Valdés" porque no tengo la menor duda de que me sorprenderá gratamente.
Un saludo cordial, Dña Carmen de Asturias.

Carmen Quirós dijo...

Arcu, Nikita, Jano, muchas gracias por su visita.

Soy de letras Jano; pero me interesa mucho cómo funcionan las cosas: de las máquinas a las instituciones. Y las centrales nucleares me pillaron joven y enamorada. En esas circunstancias una se convierte en esponja.