¿Cómo se produce una fusión del núcleo en una central similar a la de Fukushima en Japón?

Momento de la explosión en la central nuclear de Fukushima este sábado, 24 horas después del gran terremoto.
Momento de la explosión en la central nuclear de Fukushima este sábado, 24 horas después del gran terremoto.
BBC

Los graves acontecimientos nucleares que están ocurriendo en varias centrales de Japón podrían tener consecuencias irreparables en el caso de que se produjese una fusión del núcleo en cualquiera de los reactores de las nucleares.

Japón cuenta con un total de 55 reactores nucleares, según datos del OIEA de agosto de 2010, y ocupa la tercera posición en el mundo como el país que más posee, por detrás de Francia (58) y Estados Unidos (104). En las provincias afectadas por el seísmo un total de 11 plantas detuvieron su actividad tras el temblor, tal y como establece el protocolo japonés de emergencia.

El corazón de una central nuclear

Una central nuclear posee cuatro componentes esenciales: un reactor, un generador de vapor de agua, una turbina y un condensador.

La función básica de un reactor es generar energía eléctrica a partir de energía nuclear. Cada reactor se compone a su vez de tres cámaras, como si se tratase de una muñeca rusa. La más profunda, de metal, denominada vasija, alberga varillas de minerales, generalmente de uranio aunque también podría incluir plutonio.  Cada vasija está rodeada por un edificio de contención (hermético), que, a su vez, está recubierto por el edificio del reactor.

El generador de vapor de agua, presente en las plantas que funcionan con reactores de agua a presión, se utiliza para hacer funcionar las turbinas, que a su vez mueven un generador eléctrico que es lo que produce electricidad.

Por último, el condensador sirve para enfriar el vapor transformándolo nuevamente en líquido.

¿En qué consiste una fusión del núcleo?

Una fusión del núcleo de un reactor se produce siempre por un fallo o una cadena de fallos en los sistemas de seguridad de la central (en el caso de Fukushima, el sistema de refrigeración se vio dañado por el terremoto).

Esto aumenta la temperatura del reactor y hace que el combustible que contiene la vasija (núcleo) pase de un estado sólido a líquido: así se produce la "fusión" de sus componentes. En este proceso, que puede ser total o parcial, se liberan los isótopos radiactivos que hay en el combustible, y se puede producir una explosión que provoque una fuga radiactiva. Cuanto más fundido y derretido esté el núcleo, mayor será la temperatura del reactor y mayor la fuga.

En el peor de los casos, ni el edificio de contención sería capaz de resistir las altas temperaturas, con consecuencias devastadoras, como ocurrió en la catástrofe nuclear de Chernóbil (Ucrania) en 1986.

¿Cómo se mide el nivel de alerta en una central?

El sistema de alerta por una fusión del núcleo lo marca el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), que establece una escala de 0 a 7 (denominada INES, de menor a mayor gravedad):

  • 0 a 3: Incidente. En estas primeras fases, se produce una pequeña liberación de partículas al exterior, que podría provocar daños (de carácter leve) en personas y el medio ambiente.
  • 4 a 7: Accidente. Son los niveles más críticos, cuando los componentes del núcleo, ahora derretidos, se liberan en mayor grado al exterior, pudiendo llegar a provocar la explosión de la central. El accidente de Fukushima fue calificado este sábado de nivel 4, mientras que Chernóbil ha sido el accidente más catastrófico de la historia, con un nivel 7 (seguido por el de Three Mile Island, catalogado con un nivel 5).

Cómo prevenir o mitigar los daños

Los accidentes provocados por daños en el núcleo se pueden mitigar mediante la recuperación de un enfriamiento suficiente del combustible nuclear a través de los sistemas de inyección de agua en el núcleo.

Los accidentes también se pueden prevenir mediante el diseño de un sistema de contención adecuado para retener el combustible sobrecalentado y evitar las fugas de material radiactivo.

Lo que ocurrió en Fukushima

El terremoto de 9 grados que sacudió el viernes Japón dejó sin suministro eléctrico a esta central nuclear que cuenta con seis reactores de agua en ebullición, similares al de la planta española de Garoña (Burgos). El maremoto posterior dañó los generadores diesel que suministran energía eléctrica a la central cuando esta deja de recibirla del exterior.

Sin energía eléctrica, resultó imposible activar los sistemas de seguridad de la planta. Esta carencia energética que sufre Japón, que provocará apagones en diversas áeras del país, ha provocado un daño tremendo al sector nuclear desde el inicio de la crisis. Sin fluido eléctrico, "se produciría un accidente nuclear serio", advertía Isabel Mellado, directora técnica de Seguridad del Consejo de Seguridad Nuclear (CSN).

Por otro lado, una serie de expertos estadounidenses han determinado que el accidente de este sábado en la planta número 1 de la central de Fukushima se produjo tras la pérdida de energía en la corriente alterna a causa del terremoto y a una serie de problemas en su mecanismo de refrigeración a causa de esa falta de energía.

Tanto el Gobierno japonés como el OIEA aseguraron entonces que la explosión, originada por una reacción química de oxígeno e hidrógeno, ocurrió fuera del recipiente de contención, por lo que el núcleo del reactor nuclear no resultó dañado.

Tras el grave incidente del sábado, las autoridades niponas han advertido este domingo del riesgo de una nueva explosión en el reactor número 3 de la central.

¿Qué dicen los expertos?

Expertos estadounidenses en materia nuclear explican a la revista Scientific American lo que podría ocurrir en ese supuesto de fusión del núcleo en la central japonesa de Fukushima.

"A los analistas del reactor les gusta categorizar los accidentes en los reactores por grupos", dice el físico Ken Bergeron, que realizó una investigación sobre la simulación de un accidente en un reactor nuclear en el Sandia National Laboratory de Nuevo México. "Y el tipo de accidente que está pasando en Japón es conocido como 'Station Blackout' (traducido como un "apagón en la cámara"). Significa una pérdida de energía en la corriente alterna y el consecuente fallo de energía en los generadores de diesel".

Según los expertos, esta clase de accidentes "se consideran extremadamente improbables, pero el 'Station Blackout' ha sido una de las grandes preocupaciones durante décadas".

Peter Bradford, exmiembro de la Comisión Regulatoria Nuclear de Estados Unidos (NRC, por sus siglas en inglés), dice que "otra cosa que ocurre es que el revestimiento, que está justo fuera de la cámara del reactor, con una temperatura tan alta interactúa con el agua. Esencialmente, se produce una oxidación de alta velocidad, en donde el circonio se convierte en óxido de circonio y se libera el hidrógeno. Una concentración exacta de hidrógeno en la atmósfera es susceptible de inflamarse o explotar".

Juan Carlos Lentijo, director técnico de Protección Radiológica del CSN, ha descartado en una entrevista a RNE la posibilidad de una fusión del núcleo. "No hay posibilidad de una explosión de tipo nuclear" en Fukushima, ha dicho Lentijo, "porque el núcleo del reactor ya está paralizado, e impediría una explosión de tipo nuclear".

Accidentes históricos por una fusión del núcleo

Los accidentes más significativos sucedidos por fusión del núcleo son los de Chernóbil(Ucrania) en 1986 y Three Mile Island(Estados Unidos) en 1979.

La catástrofe de Chernóbil, la más grave de la historia de la energía nuclear, fue debido a la ausencia de un adecuado sistema de contención para mitigar la explosión del núcleo del reactor por fusión completa.

El siniestro causó miles de muertos y consecuencias incuantificables para la salud de las personas debido a la contaminación producida por la nube radiactiva.

En el accidente de la planta de Three Mile Island, en Harrisburg, el recinto de contención logró evitar la liberación radiactiva de la explosión provocada por la fusión parcial del núcleo.

Aunque no causó muertos, provocó la evacuación de miles de habitantes a causa de la nube radiactiva.

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