Crisis nuclear en Japón

Con este artículo pretendo explicar lo que está sucediendo en la crisis nuclear que se desarrolla en Japón de acuerdo al Departamento de Ciencia Nuclear e Ingenería (NSE) del MIT. Mucho se ha escrito al respecto pero nunca está demás escuchar lo que tienen que decir al respecto especialistas del MIT.

Las explosiones en los reactores 1 y 3 se produjo por causas similares. Cuando ocurre un incidente en una planta de energía nuclear, como un accidente con pérdida de refrigerante o cuando la energía se pierde, por lo general la primera respuesta es tratar de despresurizar el reactor. Esto se hace mediante la apertura de las válvulas de alivio de presión en la vasija del reactor. La mezcla de agua/vapor entonces fluirá hacia abajo de la piscina de supresión, que para este diseño de un reactor está en la forma de un toro (término técnico para la forma de una rosquilla). Al soplar el vapor caliente en la piscina de supresión  parte del vapor caliente se condensa a la fase líquida, lo que ayuda a mantener la baja presión en la contención.

La presión en la vasija del reactor se reduce cambiando la mezcla de agua y de vapor. Es mucho más fácil para bombear el agua en el recipiente cuando está está a una presión reducida, por lo que es más fácil mantener el combustible enfriado. Este procedimiento estaba en marcha después del terremoto. Desafortunadamente, debido a la enorme magnitud del terremoto, un tsunami igualmente grande se generó. Este tsunami afectó a los generadores diesel en el sitio, así como a la subestación eléctrica. Sin energía para hacer funcionar las bombas y eliminar el calor, la temperatura del agua en la vasija del reactor comenzó a aumentar.

Con el aumento de la temperatura del agua en el núcleo, parte del agua empezó a vaporizar y, finalmente, no cubrió algunas de las barras del combustible nuclar. Las barras de combustible tienen una capa de revestimiento de material compuesto de una aleación de zirconio. Si zirconio es bastante caliente y ante la presencia de oxígeno (El vapor proporciona el oxígeno), entonces puede experimentar una reacción que produce gas de hidrógeno. El hidrógeno en concentraciones por encima del 4% es altamente inflamable cuando se mezcla con el oxígeno, sin embargo, no cuando está también en la presencia de un exceso de vapor de agua.

Conforme pasó el tiempo, la presión en la contención se elevó a un nivel mucho más alto que de costumbre. La contención representa el mayor obstáculo para la liberación de elementos radiactivos en el medio ambiente y no se debe permitir que falle a cualquier precio. La respuesta prevista a un evento como este es dar rienda suelta a parte del vapor a la atmósfera, sólo para mantener la presión bajo control.

Exactamente lo que pasó después no se ha verificado, sin embargo, lo siguiente es sea una de las explicacionesmás probables de la explosión. Se decidió dar rienda suelta a la tubería de vapor y que dieron lugar a un espacio por encima y fuera de contención, pero dentro del edificio del reactor. En este punto, el gas de vapor y el hidrógeno se mezcla con el aire en la parte superior del edificio del reactor. Esto todavía no era una mezcla explosiva debido a grandes cantidades de vapor de agua que se mezcla con el hidrógeno y el oxígeno (del aire). Sin embargo, la parte superior de este edificio es mucho más frío que el interior de la contención, y que el exterior. Esta situación daría lugar a la condensación de agua del vapor , lo que concentra la mezcla de hidrógeno y aire. Esto probablemente se prolongó durante un período prolongado de tiempo, y en algún momento una fuente de ignición (como una chispa de máquinas de motor) desató la explosión que se observó en las unidades 1 y 3. La parte superior del edificio del reactor fue severamente dañado, sin embargo, la estructura de contención no mostraron signos de daño.

Inmediatamente después de las explosiones hubo picos en los niveles de radiación detectados, porque había algunos materiales radioactivos en el vapor. Cuando el revestimiento de aleación de zirconio reacciona para producir hidrógeno y se producen algunos productos de fisión. La gran mayoría de los materiales radiactivos en el combustible se mantendrá en el combustible. Sin embargo, algunos de los productos de fisión son los gases nobles (xenón (Xe) y kriptón (Kr) y de inmediato dejarán las barras de combustible cuando la integridad del revestimiento se ve comprometida. Afortunadamente, Xe y Kr no son un peligro radiológico grave porque son químicamente inertes y no reaccionan con los seres humanos o las plantas. Además, pequeñas cantidades de yodo (I) y de cesio (Cs) pueden ser arrastrados con el vapor. Cuando el el reactor se ventila con el vapor el Xe y Kr habría seguido así como algunas pequeñas cantidades de I y Cs. Así, cuando el techo del edificio del reactor fue dañado, estos radionucleidos que se encontraban en el edificio del reactor también han sido liberados a la atmósfera. Esta es la razón, para el repentino aumento que se observó en los niveles de radiación. Estos niveles de radiación mayor, dosminuyen con rapidez. Esto se debe a que no hubo daños a la contención que pueda aumentar las cantidades de radionucleidos en libertad, y porque los radionucleidos liberados durante la explosión rápidamente se desintegran del todo o se dispersan.

La explosión del reactor 2

La información reciente indica que la unidad 2 puede haber sufrido una violación de la contención. La reducción de la presión de la unidad 2 se vio complicada por una válvula de alivio de la presión defectuosa, lo que complicó la inyección de agua de mar y la evacuación del vapor y el hidrógeno. Se informa de que las barras de combustible fueron expuestos por completo dos veces. Más detalles a seguir.

La explosión en el reactor 4

Un incendio fue reportado en la unidad 4, que estaba en un estado de cierre durante el terremoto y el tsunami por una parada programada. Los informes más recientes indican que el fuego se apagó. Más detalles también serán actualizados venir. Es cierto que más detalles se han conocido pero la gente del MIT siempre es más cautelosa en verificar lo sucedido pero lo más probable es que en todos los reactores esté sucediendo lo miso que los 1 y 2. Aumentando de esta forma paulatinamente las emisiones de vapor con radioactividad que pudieran afectar un radio mayor de personas.

Referencia

NSE: Nuclear Science and Engineering, MIT. http://mitnse.com/

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Francisco P. Chávez Profesor Asistente, Laboratorio de Microbiología Molecular y Biotecnología Departamento de Biología Facultad de Ciencias Universidad de Chile

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2 Comentarios a: “Crisis nuclear en Japón”

  1. Vale says:

    Fran está malo tu link de referencia

  2. Gracias Vale, corregido

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Francisco P. Chávez Ph.D
Departamento de Biología
Facultad de Ciencias
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