Explosión en la Central Nuclear de Fukushima

Las explosiones en la central nuclear de Fukushima son consecuencia de las dificultades para refrigerar el reactor nuclear, después que los terremotos y el tsunami causaran daños en la central. Hay que tener en cuenta que una central nuclear nunca puede explotar como una bomba atómica.¿ Que es lo que explota entonces?. Ref: central nuclear, edificio de contención, seguridad nuclear.

Esquema Central Nuclear BWR

A las centrales nucleares se les exige disponer de instalaciones capaces de retener, en caso de que ocurra el máximo accidente previsible, los productos de fisión y gases radioactivos que puedan quedar en libertad. Para evitar este riesgo, las centrales nucleares se construyen siguiendo los principios de máxima seguridad en el diseño, la construcción y la operación.

La primera condición de seguridad viene impuesta por el propio diseño del reactor, de manera que se pueda frenar una reacción de fisión en cadena incontrolada. La segunda condición está constituida por las barreras físicas, en los sistemas de protección y control y los sistemas auxiliares.

Las  barreras físicas de seguridad protegen al reactor impidiendo el escape de radiación y de productos radioactivos a la atmosfera. Están formados por:

• El combustible nuclear: material cerámico que retiene gran cantidad de productos de fisión, para que no escapen a las varillas  donde se encuentran las pastillas de combustible.
• Varillas de combustible: es donde se encuentran las pastillas de combustible, evitan que los productos de fisión pasen al refrigerante del núcleo del reactor y están construidas de zirconio.
• Circuito primario de refrigeración: Está formado por la vasija del reactor, las bombas de circulación del refrigerante, los generadores de vapor, y el presionador, en el caso de una central nuclear de agua a presión, y la vasija del reactor y las bombas de circulación, en el caso de una central de agua en ebullición.
• Recinto de contención: Construido de hormigón recubierto de chapa de acero o de hormigón armado o pretensado, son capaces de soportar grandes presiones e impactos.

Una Central Nuclear funciona como una olla a presión, solo que la fuente de calor se encuentra dentro de la olla. La fuente de calor es la fisión nuclear y hay que mantenerla refrigerada constantemente para evitar un aumento brusco de la temperatura del reactor nuclear. Los circuitos de refrigeración son los encargados de extraer el calor sobrante.

Si los circuitos de refrigeración fallan, la temperatura en el interior del reactor empieza a subir al mismo tiempo que aumenta la presión del agua en contacto con el reactor. Entonces para disminuir esta presión se libera el vapor de agua al interior del edificio de contención.

El edificio de contención se mantiene a una presión menor que la atmosférica. La presión atmosférica es de unos 1000 hPa (hecto Pascales, que son 100 Pascales) y la presión en el interior en condiciones normales de funcionamiento se mantiene a unos 400hPa. Cuidado con las unidades porque he leído en algunos lugares que confunden la unidad de hPa (hectoPascal) con la de kPa (kiloPascal).

Cuando la presión en el interior aumenta demasiado, en la central nuclear de Fukushima subió hasta los 850 hPa, entonces hay que abrir las válvulas del recinto de contención y liberar vapor radioactivo a la atmosfera, no hay otra solución, pasa por unos filtros pero siempre se cuela algo de radiación a la atmosfera. Por eso es aconsejable desalojar las poblaciones cercanas a la central nuclear.

Si no se consigue enfriar el reactor, este se queda sin agua y empieza a fundirse el combustible nuclear. Cuidado otra vez,  no confundir fundir en el sentido de fundir hielo a agua, a fundir en el sentido de fusión nuclear, no tiene nada que ver una palabra con la otra. Aquí fundir el combustible nuclear (óxido de uranio) quiere decir que pasara del estado sólido al estado líquido o más bien pastoso, como lava a unos 1800 grados centígrados. El edificio de contención está preparado para absorber el escape radioactivo de la fusión del núcleo y la posible explosión, como sucedió en la Central Nuclear de Harrisburg el 28 de marzo de 1979. En contra, la Central Nuclear de Chernóbil no tenía edificio de contención.

Hay que tener en cuenta que el oxido de uranio no explota, lo que produce la explosión es el zirconio de las varillas de combustible. El zirconio al fundirse reacciona con el agua generando una burbuja de hidrogeno, que a la elevada presión provoca una fuerte explosión. Y esta explosión queda contenida dentro del edificio de contención (su nombre lo indica). Lo peligroso es que hay que liberar más vapor y gases radioactivos a la atmosfera, para evitar un aumento de la presión en el interior de la central y que estos materiales radioactivos se liberen de golpe en grandes concentraciones.

La estructura del edificio de contención esta estudiada para soportar el impacto de un Boeing 767-400 de 200 Toneladas a una velocidad de 560 km/h. La vasija que contiene el reactor está construida de acero entre 10 y 20 cm de espesor. El pedestal donde descansa el reactor está construido en hormigón de 1.6 m de grosor con revestimiento de acero de 2.5 cm de  grosor dentro y fuera. Las paredes del edificio exterior están hechas de hormigón de 1 metro de grosor, armado con varillas de acero de 6.5 cm de diámetro, con una separación de 13 cm entre cada varilla.

Por ahora hay que esperar si se produce la fusión del núcleo y si sucede si aguantará el edificio de contención. Los cálculos dicen que si, la realidad…