Energía Nuclear

Hoy toca tocar el tema controvertido. Desde ya lo digo y dejo claro: desde The Dark Brain Factory estamos radicalmente opuestos al uso de energía nuclear tanto para uso civil como militar. Quizá durante los años 50 o 60 supusiera una revolución en la obtención de energía, pero ha quedado ya suficientemente demostrado que es un tipo de energía sucia y peligrosa. Sobre todo, muy peligrosa.

Pero pasemos a argumentar. Soy el primero al que no le gusta criticar nada sin dar explicaciones de porque. Ante todo, críticas constructivas. Primeramente deberemos entender como funciona una central nuclear:


La energía nuclear se obtiene, actualmente por FISIÓN:

"Cuando un átomo pesado (como por ejemplo el Uranio o el Plutonio) se divide o rompe en dos átomos más ligeros, la suma de las masas de estos últimos átomos obtenidos, más la de los neutrones desprendidos es menor que la masa del átomo original, luego se verifica la fórmula de Albert Einstein E=MC2, con lo que se desprende Energía. Para romper un átomo, se emplea un neutrón (ya que es neutro eléctricamente, y no es desviado de su trayectoria), que se lanza contra el átomo a romper, por ejemplo, Uranio. Al chocar el neutrón, el átomo de Uranio-235 se convierte en Uranio-236 durante un brevísimo espacio de tiempo, pues tiene un neutrón más que es el que ha chocado con él, siendo este último átomo sumamente inestable, dividiéndose en dos átomos diferentes y más ligeros que el Uranio-236 (por ejemplo Kriptón y Bario; o Xenon y Estroncio), desprendiendo 2 ó 3 neutrones (los neutrones desprendidos, dependen de los átomos obtenidos, nosotros tomamos como ejemplo 3 neutrones, pero puede que solo se desprendan 2. En caso de obtener Bario y Kriptón, se desprenden 3 neutrones; mientras que si se obtiene Xenon y estroncio, solo se liberan 2 neutrones), y liberando energía. Estos 3 neutrones, vuelven a chocar con otros 3 átomos de Uranio-235, liberando en total 9 neutrones, energía y otros dos átomos más ligeros, y así sucesivamente, generando de esta forma una reacción en cadena. Como se puede comprobar, en cada reacción sucesiva, se rompen 3n-1 átomos, donde n es 1º, 2º, 3º, 4º, ., reacción. De esta forma, donde más energía se libera es al final, ya que se rompen gran cantidad de átomos, según la relación 3n-1, liberándose gran cantidad de energía. En las centrales nucleares, el proceso que se controla es el final, ya que en ellas, se genera energía de forma lenta, pues de lo contrario el reactor se convertiría en una bomba atómica, debido a que la mayor parte de la energía se libera al final, como hemos expuesto anteriormente. El proceso básico es el siguiente: Las barras de Uranio enriquecido al 4% con Uranio-235, (recordamos que el Uranio natural es el U-238, y el que es fisionable es el U-235, que es un 0.71% del Uranio que se encuentra en la naturaleza, de ahí que solo un pequeño porcentaje del Uranio se aproveche y se requieran grandes cantidades de este para obtener una cantidad significativa de U-235. El U-238 no es fisionable, ya que es un átomo estable, y al romperlo, no habría diferencia de masa, y no se obtendría energía, cosa que con el U-235 sí se obtiene, al ser inestable.) se introducen en el reactor, y comienza un proceso de fisión. En el proceso, se desprende energía en forma de calor. Este calor, calienta unas tuberías de agua, y esta se convierte en vapor, que pasa por unas turbinas, haciéndolas girar. Estas a su vez, giran un generador eléctrico de una determinada potencia, generando así electricidad, al igual que con una dínamo de bicicleta, solo que estas turbinas y el generador, son muy grandes. Lógicamente, no se aprovecha toda la energía obtenida en la fisión, y se pierde parte de ella en calor, resistencia de los conductores, vaporización del agua, etc. Los neutrones son controlados para que no explote el reactor mediante unas barras de control (generalmente, de Carburo de Boro), que al introducirse, absorben neutrones, y se disminuye el número de fisiones, con lo cual, dependiendo de cuántas barras de control se introduzcan, se generará más o menos energía. Normalmente, se introducen las barras de tal forma, que solo se produzca un neutrón por reacción de fisión, controlando de esta forma el proceso de fisión. Si todas las barras de control son introducidas, se absorben todos los neutrones, con lo cual se pararía el reactor. El reactor se refrigera, para que no se caliente demasiado, y funda las protecciones, convirtiéndose en una bomba atómica, incluso cuando este esté parado, ya que la radiación hace que el reactor permanezca caliente. En el siguiente esquema, se muestra cómo trabaja una central nuclear, según lo explicado anteriormente:

"

Según sus defensores, las centrales nucleares presentan las siguientes ventajas:

"Las centrales nucleares funcionan las 24 horas todos los días del año, lo que las convierte en una fuente energética que asegura el suministro eléctrico. Además, no emiten dióxido de carbono durante su funcionamiento, evitando así el cambio climático. Concretamente, sólo en España evitan la emisión anual de 50 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera. A todo esto se une que el precio de su combustible es estable y la generación de electricidad con energía nuclear es económicamente competitiva. Además de la generación de electricidad segura, respetuosa con el medio ambiente y con precios estables, existen otras aplicaciones positivas de la tecnología nuclear en el campo de la medicina, la agroalimentación o la industria."

Pero habría que tener en cuenta los siguientes puntos:

- La energía nuclear es limpia, siempre atendiendo a las emisiones de dióxido de carbono de las centrales nucleares, es decir, una central nuclear al no quemar combustíbles fósiles, no emite dióxido de carbono, ni nada que pueda considerarse contaminante. Pero bien es cierto que aunque las modernas técnicas de enriquecideo de Uranio permiten alargar su vida útil, ésta sigue siendo limitada, obteniendose siempre un residuo tóxico (realmente radiactivo) que habrá que guardar durante 25.000 años hasta que sea inocuo para la vida. Son comunes las manifestaciones contra la creación de cementerios nucleares, ya que se provocan la desconfianza de la población, que no sabe seguro si puede provocar enfermedades derivadas de la radiación, a pesar de la supuesta seguridad de las instalaciones. Otra de las opciones que se han usado durante años ha sido vertir los barriles contenedores al mar, creando un peligro para la salud y seguridad pública. Éste último método es totalmente ilegal, pero no tenemos la seguridad de que alguna de las empresas concesionarias de estos servicios no lo haga.
- La obtención del uranio enriquecido para su uso en centrales nucleares no es tan limpio. De hecho requiere una gran cantidad de energía:

" En la naturaleza encontramos aprox. Un 1% de U-235 y un 99% de U-238. Mientras el primero es directamente fisible, el segundo degenera naturalmente en Pu-239 que debe ser bombardeado con neutrones en el núcleo para hacerlo a su vez también fisible. Estos son los dos minerales mas usados como base del combustible nuclear, ya sea para uso militar o civil, aunque también puede usarse Torio que tras varios procesos y partiendo de Th-232 da como resultado Uranio-233 que es mas eficiente, aunque no todos los reactores nucleares están preparados para su uso.
Los métodos de extracción del mineral son los normales para cualquier actividad minera, así hay minas a cielo abierto y otras convencionales bajo tierra. Sin embargo los precios actuales del uranio son muy bajos, rondando los US$ 10 por libra de U-238, por lo que los gastos operativos de las minas han de ser muy bajos para obtener rentabilidad, u obtenerse como subproducto de otras minas como las de fosfatos.
Las cantidades de producto que se obtienen de unos yacimientos a otros varía considerablemente según el yacimiento, estando entre el 0.07% (España) al 11% (Canadá) de U3O8 , esto es que por cada 1.000 Kg. de mineral extraído solo se obtienen de 7 a 110 Kg. de uranio, y de esta cantidad después de todo el proceso de refinado una mínima parte es usado.
El proceso de extracción del uranio desde el material en bruto varía de unos yacimientos según su riqueza y su distribución geológica, y como ya se ha mencionado su bajo precio unido a su escasa abundancia hace que para ser rentable sea necesario mover enormes cantidades de roca en poco tiempo, a veces sin importar mucho las consecuencias medioambientales.
Países con mayores reservas de Uranio
1. Kazajistán
2. Australia
3. Sudáfrica
4. Estados Unidos
5. Canadá
6. Brasil
7. Namibia
En una primera etapa se muele el material extraído en varias fases y se reduce de un tamaño inferior a 100 mm, y se almacena en montones según su concentración de uranio o su granulometría. La clasificación por tamaños se hace mediante tamices vibrantes y riego, y la concentración mediante espesadores y prensas para dar una pasta de 1/3 de concentración de sólidos, entre los que se encuentra el U3O8.
Los montones de tamaño granulometría y menos concentración se desechan directamente, las de una concentración y tamaño intermedio pasan a un proceso de lixivación estática, y los mas concentrados a lixivación dinámica.
En ambos procesos se usa gran cantidad de agua que queda seriamente contaminada y que; o bien se filtra en la misma mina cuando se hace in-situ o queda almacenada en grandes lagos donde contamina el terreno y el subsuelo por generaciones. Esta es precisamente la parte del proceso mas contaminante, ya que no hay una manera más barata y fácil de separar el Uranio del resto de minerales, y además de que tener que concentrar metales pesados se han de usar sustancias altamente agresivas como ácidos, todo ello en cantidades enormes y durante todo el año.
La lixivación estática consiste en disolver la pasta con diferentes compuestos ácidos y/o microorganismos y mantenerlos en reposo, para que al cabo de un tiempo y tras diferentes depurados obtener hasta 2/3 del producto deseado.
En la lixivación dinámica, previo a un nuevo espesado, se disuelve el material con ácido sulfúrico y se mantiene en tanques agitando la mezcla pero manteniendo constantes el PH y temperatura de la mezcla, de estos tanques va pasando en cascada a otros en los que la mezcla a variado su concentración en U3O8 y se les añade una nueva dosis de ácido antes de pasar al siguiente tanque. Después del proceso se puede obtener un rendimiento de más del 90% de U3O8.
El producto de la lixivación se manda a un lavado, en el que se terminan de separar los compuestos orgánicos o sólidos finos disueltos, se realiza en unos espesadores en los que se hace circular una disolución de agua “limpia” en contracorriente en varias fases consecutivas para ir obteniendo un proceso mas refinado. Luego se la somete a un proceso de filtrado y sedimentación.
La pulpa resultante con un grado de humedad muy elevado y alta concentración de uranio, se pulveriza sobre una corriente de aire caliente, se seca y se enfría obteniendo un polvo con un 90% de U308 , que se almacena en bidones, este producto en el sector se denomina "yellowcake," (torta amarilla).
En los mejores casos los polvos que se derivan del proceso son filtrados para limitar su emisión a la atmósfera, y los líquidos se almacenan en diques estériles donde son neutralizados con compuestos como la cal y se dejan decantar para retirar los sólidos resultantes. Las aguas impuras se mandan a plantas depuradoras donde tras ser tratadas con compuestos como cloruro bárico para neutralizar el Radio y verificado su PH y composición son vertidos al cauce de los ríos.
Como en todos los procesos industriales, los trabajos en este sector están sujetos a riesgos de enfermedades laborales propias además de las comunes de la extracción de otros minerales, en este caso se trata de anomalías cromosómicas, que estadísticamente guardan una gran relación con la exposición al radón (que aparece en forma gaseosa). Además los estudios confirman la alta toxicidad del uranio en el agua potable, descubriéndose efectos tóxicos en el riñón incluso en muy bajas concentraciones.
Otro de los grandes problemas es el agua residual de los “lavados” de la lixivación, ya que contienen además de compuestos radiactivos como polonio-210, torio-230, radio-226, otros muchos metales pesados como manganeso o molibdeno. No siempre se trata adecuadamente esta agua o son almacenadas en lugares en los que poco a poco van filtrándose al subsuelo, produciendo a la larga problemas medioambientales irresolubles.
Se denomina enriquecimiento al proceso de obtención del isótopo refinable U-238 aumentando su concentración sobre el U-235 según el tipo de reactor nuclear para el que se requiera, se consigue aumentar su concentración pasándolo a hexafluoruro de uranio (UF6 ) y luego por procesos de difusión gaseosa o centrifugado.
Una gran cantidad de uranio es desechado debido a la poca cantidad de U-238 presente en el U-235, quedando un 96% como subproducto con muy pocas aplicaciones, siendo generalmente almacenado como uranio empobrecido.
Recientemente se le han encontrado nuevas aplicaciones, la industria militar le ha dado un uso como “cabeza” de proyectiles antiblindaje, debido a su alta densidad, encontrándose residuos de este material en todos los conflictos modernos y siendo fuente de contaminación para la población civil años después de acabado el conflicto. Como veremos mas adelante, también puede ser usado como parte de un nuevo combustible nuclear.
La proporción de U-238 varía según su destinatario, así para uso civil en centrales nucleares es del 1.5-5%, como combustible nuclear de buques, satélites y submarinos ronda el 40% y para armas nucleares lo mas cercano al 100% que sea posible
Una vez extraído el UF6 ya enriquecido, se convierte en polvo de dióxido de uranio (UO2) que es horneado a alta temperatura para convertirlo en un material cerámico con forma de bolas. Luego estas son molidas para darles un tamaño uniforme y según se necesite para cada lugar al que vayan destinadas. Para los reactores nucleares son introducidas en tubos metálicos resistentes a la corrosión (generalmente de circonio) conformando las famosas barras de combustible.
Aún después de todos los procesos de refinado y tratamiento, el desgaste de cada barra de combustible no es uniforme, y generalmente han de ser retiradas las gastadas y rotar con otras nuevas o seminuevas para equilibrar la reacción. Esto supone todavía un problema enorme, no ya el mover la barras y tener que desconectar el reactor en el proceso, si no la realineación optima de cientos de barras cada una con una cantidad distinta de combustible y una vida mas o menos corta para obtener un rendimiento lo mas homogéneo posible del reactor. Existen ya reactores que permiten la recarga sin tener que parar el reactor, pero son necesarios complicados sistemas y mucho personal."

- Seguridad: Aunque gracias a la gran cantidad de protocolos existentes y a la alta disciplina de sus operarios, se han logrado reducir al mínimo los problemas y accidentes, éstos ocurren continuamente. Escapes de residuos radiactivos como los de la central nuclear de Ascó, o accidentes como el de Chernobyl, nos recuerdan que la seguridad perfecta no existe. Los que están a favor de la energía nuclear argumentan que los accidentes son aislados y muy poco frecuentes, pero la realidad es que, aún siendo así, cada vez que hay un accidente, se ve afectada una cantidad de población enorme, durante cientos, o quizá miles de años, y no solo del país, o de la zona geográfica donde ocurre el accidente, sino que a veces son más afectados otros paises, u otras zonas muy alejadas del incidente. Son pocos los accidentes que hay, pero muy graves.

Como siempre, desde The Dark Brain Factory nos gusta dejar que la gente saque sus propias conclusiones. Pero creo que queda plenamente justificado que tengamos nuestras reticencias al uso de este tipo de energía, cuando se podrían utilizar otros tipos de energía no contaminante. Aunque ya hemos demostrado que la energía nuclerar el altamente contaminante, no tanto en su explotación como en la elaboración del combustible nuclear y el almacenamiento posterior de los residuos nucleares. La energía nuclear en si no es contaminante, pero si lo son los procesos anteriores y posteriores a su explotación.

Un saludo a todos.