El estado actual de Fukushima

Esta entrada es la segunda parte del informe sobre la situación actual de Fukushima (Aquí puedes encontrar la primera parte) escritas por un experto de una central nuclear española que desea permanecer en el anonimato. Amazings.es ha encargado a Francis la labor de edición de su respuesta.

Fukushima I antes del trágico accidente de marzo de 2011

Nota de Francis: Para entender lo que sigue conviene recordar que la central nuclear Fukushima Dai-chi (o Fukushima I) tiene 6 reactores, tres de los cuales estaban en funcionamiento el 11 de marzo de 2011, los otros tres estaban en mantenimiento. Los reactores 1, 2 y 3 fueron parados y sus núcleos se fundieron por la falta de refrigeración. El reactor 4 experimentó múltiples incendios porque (como se nos indica más abajo) comparte sistema de ventilación con el número 3 (también lo hacen el 1 y el 2, y los 5 y 6). Los reactores 5 y 6 no sufrieron daños reseñables.

Estado actual de las piscinas de combustible

Pese a toda la especulación de los medios y el justificado miedo que despertó en su día, las piscinas de combustible se han portado sorprendentemente bien. La que más preocupaba era la de la Unidad 4. Contenía más combustible que las otras unidades porque habían descargado en ella el núcleo de su reactor (desmontado por mantenimiento). La explosión que se registró en el edificio nos puso a todos el corazón en un puño, porque no tenía sentido. Algo muy raro había pasado y en el contexto dramático de aquellos días uno podía esperar cualquier cosa, nada bueno. Hoy ya sabemos qué pasó.

La piscina de combustible de una central nuclear tiene típicamente unos 12 metros de profundidad de agua, de modo que en su posición más alta, un elemento combustible en tránsito (de unos 4 m de largo) tenga al menos 4 metros de blindaje de agua, suficiente para estar en el edificio sin protección alguna; es agua suficiente para que, aún con un núcleo recién descargado, máxima carga térmica, haya mucho tiempo (varios días) desde que se pierde la refrigeración hasta que el combustible queda al descubierto.

Pero aún en ese caso, la carga térmica no tiene nada que ver con la de un reactor recién parado. Nada más parar, la carga térmica del núcleo de un reactor nuclear es aún el 7% de su potencia térmica nominal (más de 150 mW térmicos para las unidades 2, 3 y 4 de Fukushima). Una semana después, que viene a ser lo que se tarda en llegar a parada fría, “limpiar” el agua de refrigeración y desmontar el reactor para sacar el combustible, dicha carga se ha reducido a un 0,1%.

El núcleo de U4 llevaba cuatro meses descargado. En los análisis de accidentes con los que se diseña una central, aún en el caso de que se pierda toda el agua, la temperatura del combustible no llegaría a subir hasta el nivel en el cual se produciría hidrógeno (por encima de 900º C). Obviamente, es una situación peligrosa, porque se pierde el blindaje contra la radiación que proporciona el agua y porque la temperatura puede degradar las vainas de combustible, permitiendo la emisión de los productos de fisión gaseosos acumulados dentro. Pero no se trata de una situación tan catastrófica como una detonación de hidrógeno que destruya el edificio, no es algo que genere riesgo de fusión del combustible o recritización. Por eso, durante el accidente, la piscina de U4 recibió poca atención; su situación era menos grave que el accidente en las otras unidades y tenían varios días de margen. No eran imbéciles, ni incompetentes, como se ha llegado a decir. Tenían buenas razones para que no fuera su prioridad.

Por tanto, no tenía sentido que se hubiera producido la explosión en U4. Por eso generó tanto miedo; era algo no solo inesperado, sino incluso ilógico. Esa piscina no tenía carga térmica para llegar a generar hidrógeno, aun habiendo estado sin refrigeración durante días. Incluso si el terremoto hubiera dañado la piscina y la hubiese dejado seca, no debería haberse producido la explosión. En este último caso, la explosión estaría aún más injustificada. El hidrógeno viene de la rotura de la molécula de agua, bien por oxidación violenta del circonio a alta temperatura, bien por radiólisis (la generación de hidrógeno por radiólisis está presente siempre en el reactor y en las piscinas, pero es muy lenta). Por tanto, si la piscina se daña y pierde el agua no hay de dónde pueda venir el hidrógeno.

Video: Escombros en la piscina de combustible de la Unidad 3 (mayo 2011)

Y si no se puede generar hidrógeno ¿qué demonios pasó? Los catastrofistas salieron al trapo asegurando que lo que se había producido era la recritización del combustible. De nuevo, algo absurdo. El agua está brutalmente borada y absorbe neutrones sin los cuales no hay posibilidad de fisión. Y si pierdes refrigeración, el agua se evapora, pero el boro se queda, y aumenta su concentración, lo que hace el ambiente aún más antirreactivo. Los racks que contienen los elementos combustible en su interior son de acero borado, y no se alcanzaría criticidad aunque el agua de la piscina se sustituyese por agua sin boro. La geometría de la piscina no es favorable a la critización. Además, se trata de combustible gastado, que retiramos del reactor cuando ya está en un punto en el que es difícil mantenerlo en funcionamiento, aun intentándolo en condiciones perfectas dentro del reactor. Para más inri, si la piscina se ha quedado sin agua, no hay moderador, y sin moderador no hay neutrones térmicos ni fisión. Así que la “teoría de la recritización” que se ha sacado a la palestra literalmente cada 15 días desde marzo no tiene ni pies ni cabeza.

¿Qué demonios ha ocurrido entonces en la piscina de U4? Pues eso ya está totalmente resuelto y explicado con pelos, señales, planos, fotos y medidas en los informes oficiales sobre el accidente. Las unidades comparten el sistema de ventilación dos a dos; U1 y U2 tienen su sistema de ventilación común; U5 y U6 lo mismo y, por supuesto, U3 y U4 también lo comparten. Parte de la tarea del sistema de ventilación es precisamente el venteo del hidrógeno en condiciones de accidente. Se ha comprobado que el problema de U4 fue que su rama de ventilación quedó mal alineada al perderse el suministro eléctrico a sus válvulas, de modo que estaba comunicado con el de la Unidad 3. Esta unidad sufrió la fusión de su núcleo, con la consiguiente generación masiva de hidrógeno, explosión de su edificio de reactor incluida; parte de ese hidrógeno fluyó hacia el edificio de U4. Tardó más en detonar, porque hubo menor concentración. Pero cuando lo hizo, se había acumulado en todo el edificio, no solo en la zona superior como en U1 y U3, causando daños terribles.

Así pues, la explosión de U4 no tuvo nada que ver con la piscina de combustible.

A día de hoy, han metido un minisubmarino en la piscina, han sacado fotos y vídeos (como el vídeo de youtube de más arriba), y han tomado medidas. Pese a la explosión, apenas han caído escombros en esta piscina (al contrario que en U3 como muestra el otro vídeo), y el combustible está intacto. Los niveles de radiación son apenas superiores a los normales, y el exceso de radiación viene de las emisiones del accidente en U1, U2 y U3.

Francis pregunta:

¿Qué se sabe de la reciente noticia de que el tanque adyacente a la piscina de combustible gastado de U4 está perdiendo agua a un ritmo cinco veces mayor de lo normal (entre 8 y 9 cm por hora)?

Respuesta:

Parece que el problema no está en la piscina sino en el tanque de purificación, o tal vez en el pozo de cofres, que están comunicados con la piscina por sifón, y por tanto no afectan al nivel de la piscina aunque se rompiesen catastróficamente. Pero imaginemos que el problema está en la propia piscina.

Esa piscina está a 20ºC y a nivel normal. Tienen al menos 8 metros de agua hasta que se llegue al nivel del combustible, 12 hasta dejar la piscina seca. Ya comenté arriba que si la piscina se secase, el problema es que se pierde blindaje contra la radiación, pero ya no hay carga térmica suficiente como para que se llegue a generar hidrógeno. Y con la piscina al aire y en pleno invierno, aún con el combustible en seco las vainas tardarían tiempo en degradarse. Aunque la pérdida de nivel fuera en la propia piscina, a ese ritmo tienen tiempo de sobra para reparar lo que haya fallado. Es una incidencia, no un accidente.

A día de hoy, las tres piscinas tienen un sistema doble de refrigeración (una condición para decretar parada fría era que los nuevos sistemas de refrigeración fueran redundantes por si se produjera otro accidente), filtrado y purificación, y no son un problema. En U1 y U3 también han metido mini-submarinos y tomado muestras. En estos casos hay muchísimos escombros, pero dentro de las piscinas los racks protegen el combustible y parece que no ha habido daños. No hay niveles preocupantes de radiación en el agua, algo superiores al normal, de nuevo por las emisiones del accidente en los reactores, pero no por daño en los elementos.

Video: Instalación de la cubierta protectora de la Unidad 1 (fuente TEPCO).

Estado actual de los reactores 1, 2 y 3

Los tres alcanzaron en septiembre lo que llamamos “parada fría” en términos nucleares: fuerte subcriticidad (eso se alcanzó tras el terremoto) y temperatura inferior a 100ºC (también hay una condición de presión máxima, que en el caso de Fukushima no se aplica al estar los reactores a presión atmosférica debido al daño en vasijas y contenciones); en estas condiciones el agua de refrigeración deja de estar en ebullición, el inventario de refrigerante se mantiene más estable (solo lo perdido por evaporación) y las emisiones se reducen al no producirse grandes cantidades de vapor.

Pero hasta finales de diciembre no se logró la parada fría “definitiva”, ¿por qué?

En Fukushima, al haberse dañado la contención y las vasijas de reactor, que no son estancas, hubo que pedir condiciones adicionales para poder decretar la parada fría: la emisión de radiación debía estar acotada por debajo de cierto valor y la dosis en el perímetro de la central debía ser inferior a 1 mSv/año (el límite de exposición para el público general). Para conseguir esto tuvieron que instalar un sistema redundante de descontaminación, reciclado y recirculación del agua de refrigeración, y un sistema de tratamiento de la atmósfera de las vasijas de contención y de los reactores. Este sistema inyecta nitrógeno para inertizar la atmósfera interior y evitar detonaciones si aumentase la concentración de hidrógeno, elimina el hidrógeno y mantiene la presión por debajo de la presión atmosférica. De este modo es el aire de la atmósfera el que entra, no la atmósfera interior la que sale, limitando las emisiones.

¿Y cómo es posible que en el perímetro de la central la dosis sea de 1 mSv/año, cuando hay zonas como Itate a 40 km de distancia con niveles de más de 400 mSv/año? ¿Nos mienten?

No, obviamente, el esfuerzo se ha centrado en la “zona cero” donde miles de personas llevan 10 meses trabajando 24 horas al día. Se han recogido escombros, se ha eliminado la capa superficial de tierra, se han instalado blindajes y se ha cubierto toda la planta con un spray anti-dispersante para evitar que las zonas en las que aún hay fuertes dosis, los productos radiactivos puedan desprenderse y ser arrastrados por el aire y el agua. En la zona de evacuación apenas se ha hecho nada más que vigilar que la gente no entre. La descontaminación empieza ahora, una vez la planta se ha dado por estabilizada.

Estado actual de los núcleos de los reactores

El núcleo de U1 se fundió totalmente, dañó la vasija del reactor y cayó al menos en parte a la contención, donde se ha comido unos 60-70 cm de  hormigón según los cálculos actuales, pero tiene otros 7 metros de hormigón por debajo. No se detectan compuestos de degradación desde hace tiempo y se asume que dicha degradación ha cesado.

Oficialmente, los núcleos de U2 y U3 se han fundido en un alto porcentaje (hay un valor oficial, pero no creo que tarden en revisarlo al alza), pero no se han detectado productos de degradación del hormigón y se cree que si algo del núcleo ha caído a la contención, ha sido una cantidad reducida.

Estado actual de los edificios de los reactores

En Unidad 1 ya tienen instalada una cubierta alrededor del edificio. Tienen iluminación, video vigilancia, filtrado y purificación de aire, spray de agua, etc. Lo puedes ver en una webcam que sirve imágenes en tiempo real. Ahora mismo están con los trabajos iniciales para hacer lo mismo con los edificios de U3 y U4.

Por su parte, el edificio de U2 fue el menos dañado y ya han sellado el panel que reventó el 15 de marzo. En U3 y U4 queda mucho trabajo por hacer y han cubierto los escombros con un polímero anti-dispersante para que el viento o la lluvia no puedan desprender los elementos radiactivos. Aparte, como ya comenté antes, todos los reactores tienen un sistema de filtrado a presión inferior a la atmosférica para evitar que haya circulación de gas ó vapor del interior al exterior.

Estado actual de la evacuación de la población

Ya se  comentó en la primera parte de la entrada. Ha sido levantada la orden de 30 a 20 km salvo en las localidades el noroeste, particularmente Itate, muy contaminadas. Se espera levantar la orden de 20 a 10 km a lo largo de este año, salvo las peores zonas. La fase de descontaminación empieza ahora, será larga y muy, muy cara.

Básicamente, este es el estado actual de la situación.

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Por Colaborador Invitado
Publicado el ⌚ 31 enero, 2012
Categoría(s): ✓ Divulgación