Cementerios nucleares for dummies: El caso del ATC de Villar de Cañas

En cierto país todo el CO2 emitido por sus centrales térmicas desde su inicio había sido capturado y almacenado en gigantescos depósitos junto a cada central. Ese CO2, por arte de magia, con el tiempo se trasformaba en una sustancia inocua. El proceso de disipación al principio era muy rápido: en el primer año la masa del CO2 se reducía al uno por ciento de la inicial, pero cada vez la disipación era más lenta.

En los primeros años de funcionamiento de esas centrales una pequeñísima parte de CO2 se trasportó al país vecino para su almacenamiento provisional, que de momento era gratis, pero a partir de una determinada fecha si no se retornaba se pagarían millones de euros al mes de penalización, estaba a punto de llegar esa fecha. Es un país con políticos sensatos, harían sus cuentas y verían que en vez de múltiples almacenes se puede acumular todo ese CO2 (que ya se ha reducido en varios centenares de veces respecto al inicial) en un solo almacén centralizado mucho más seguro y económico.

Pero con el tiempo esos políticos sensatos son sustituidos por otros que, al menos por el momento, no tienen ni idea de que es eso de un almacén centralizado de CO2, de hecho no saben que es el CO2. Para explicárselo recurren a miembros de una secta que considera un infierno los almacenes de CO2. Su dogma es: Todo el que no diga cosas malas del CO2 y quien no impida que se haga cualquier cosa con él, no importa qué, se condenará para siempre, además quienes propongan soluciones para tratar el CO2 será considerado un infiel.

Muchos medios de comunicación adoptan los dogmas de la secta, es más cómodo aprenderse un par de lemas fáciles que enfrascarse en horas de estudio para aprender que es ese CO2. A los políticos le sucede lo mismo y además creen que la adopción de esos dogmas le ayudará a conseguir votos para mantener sus cargos olvidando que quienes le precedieron (que eran de su mismo partido) habían acordado construir un almacén de CO2, se lanzan todo tipo de diatribas sobre el CO2. Nadie estaba interesado en saber qué es el CO2.

Almacén temporal centralizado (ATC). Fuente: ENRESA
Almacén temporal centralizado (ATC). Fuente: ENRESA

Si en el relato anterior sustituimos la palabra CO2 por “combustible nuclear gastado” el relato describe lo que ahora está ocurriendo en España con el “Almacén temporal centralizado” (ATC) de Villar de Cañas.

En España existen 7 reactores nucleares en funcionamiento, un reactor en el limbo (Sta M. Garoña), y dos cerrados, en proceso de desmantelamiento. El combustible utilizado se ha ido almacenando en piscinas junto a los reactores o, en el caso de Trillo, en contenedores de un altísimo coste, también junto al reactor. El combustible de Vandellós I (cerrada) se envió a Francia y se recicló reduciéndose a unos pocos metros cúbicos de residuos de alta actividad vitrificados (más adelante comentaremos que significa).

En 2014 debían volver a España o se debería pagar una penalización de ¡60.000 euros al día! (desconozco si ya se está pagando), algo parecido ocurrió con los primeros elementos combustibles gastados de la central Sta Maria de Garoña, en este caso se enviaron al Reino Unido.

En el parlamento español se estudió el asunto y se llegó a la conclusión de que la mejor solución era construir un almacén temporal centralizado (ATC) al que trasladar todo el combustible gastado y los “vidrios” de alta actividad. Se creó una comisión ministerial (2006-06-23) para el establecimiento de los criterios que debía cumplir dicho emplazamiento final.

Después de un reñido concurso en el que varios pueblos se ofrecieron a albergarlo, el Consejo de Ministros designó (2011-12-30) el municipio conquense de Villar de Cañas como ubicación para el Almacén Temporal Centralizado. La mayor parte del proceso se llevó a cabo siendo presidente el socialista José Luis Rodríguez Zapatero y ministro de industria, el también socialista y después presidente de la Generalitad de Cataluña, José Montilla.

Parecía que por fin en España se había producido el milagro de que los políticos se pusieran de acuerdo en un tema que afectaría a varias legislaturas. El gran milagro de alcanzar un acuerdo en un plan de educación quedaba pendiente pero era un paso: los acuerdos a largo plazo eran posibles.

Varios años después (2015), con más retraso del deseable, parece que por fin puede iniciarse la construcción, eso sí a un coste mayor del esperado (lo que generalmente es norma en las grandes construcciones). Tras unas nuevas elecciones los recién elegidos olvidan el acuerdo que alcanzaron sus predecesores (que en muchos casos eran de su mismo partido) y ven el ATC una oportunidad de vendetta con sus rivales políticos. Como por el momento no disponen de medios legales para evitar el ATC recurren a “astutas” tretas (o eso pensaran ellos) para paralizar el proceso, como es declarar parte de la finca donde se construirá el ATC zona protegida para las aves (ZEPA), incluso se utiliza el miedo para conseguir el rechazo de la población: “Es abusar del pobre, del miserable” dice el nuevo presidente de la Junta de Castilla-La Mancha (El País, 2015-07-30)

Reputados medios de comunicación, de los que soy asiduo lector, como los periódicos El País o El Mundo, lejos de clarificar el tema escriben artículos carentes del menor rigor, más parecidos a panfletos: al referirse al ATC lo citan como “cementerio radiactivo” o el “basurero de residuos”, hablan de residuos de “alta intensidad”, como veremos el uso de estas expresiones denotan un desconocimiento de lo que es el ATC. Aprenderlo lleva un tiempo considerablemente mayor que asumir como verdades unos pocos tópicos falsos (situación parecida a lo que ocurre con los alimentos transgénicos).

Espero que sirva de introducción lo que voy a contar aquí, procuré hacerlo con rigor pero evitaré entrar en excesivos detalles que no son fundamentales para entender lo fundamental, cualquier duda o precisión lo dejo para los comentarios que pueda recibir. El lector debe tener claro que no se trata de entablar una discusión sobre los usos de la energía nuclear comercial, ni de describir las opciones hay para los residuos radiactivos de alta actividad. Me voy a limitar a explicar lo que es un Almacén Temporal Centralizado o ATC y sus riesgos reales, para ello previamente tendré que empezar por explicar qué es el combustible gastado.

Un reactor nuclear de potencia estándar (1000 megawatios), suficiente para abastecer las necesidades eléctricas de una ciudad de un millón de habitantes, utiliza como combustible uranio con un enriquecimiento medio del 4,5%. Este uranio va en elementos combustibles, como el que se representa en la figura inferior, lo forman un conjunto de tubos de una aleación de zircaloy en cuyo interior van pastillas de óxido de uranio. Cada elemento combustible contiene aproximadamente 450 kgU.

En el núcleo del reactor hay unos 180 elementos combustibles (EE CC), cada 18 meses se saca la tercera parte (60-64 EE CC) que es sustituida por elementos combustibles frescos (nuevos), es decir: un reactor consume aproximadamente unas 20 toneladas de uranio enriquecido al año y cada elemento combustible permanece cerca de 5 años en el reactor, tras ese tiempo el elemento se considera combustible gastado aunque, como veremos, conserva todavía un alto poder energético.

Elemento combustible PWR. Fuente: ENUSA Industrias Avanzadas S.A.
Elemento combustible PWR. Fuente: ENUSA Industrias Avanzadas S.A.

Como hemos dicho el combustible fresco contiene un enriquecimiento medio entorno al 4,5%. Recordemos que en la naturaleza todos los elementos contienen isotopos, en el caso del uranio los dos isotopos fundamentales son el uranio 238, en una proporción del 99,3%, y uranio 235, un 0,7%. Al enriquecer lo que se hace es aumentar la proporción de uranio 235 hasta llegar al 4,5% que es el usualmente utilizado por las centrales nucleares (utilizo valores típicos medios sin entrar en detalles). Tanto el uranio 238 como el uranio 235 tienen vidas extremadamente largas (el periodo de semidesintegración – no equivocar con vida media- del U238 es 4,47 miles de millones de años, y del U235 es 704 millones de años. Si hacemos las cuentas atrás en el tiempo deducimos que hace miles de millones de años el uranio en la naturaleza tenía una proporción de U235 similar a la del uranio enriquecimiento que ahora se utiliza en los reactores nucleares, de hecho hubo reactores nucleares naturales que funcionaron durante millones de años como puede leer en “El uranio, un elemento poco conocido que mantiene la vida en la Tierra

Si algo dura mucho, y estos isotopos del uranio duran muchísimo, implica que su radiactividad es muy baja, bajísima. Por ejemplo: la radiactividad del uranio natural por unidad de masa es miles de millones de veces menor que la del cobalto 60 presente en muchos hospitales, necesitamos toneladas de uranio para tener la misma radiactividad de 1 gramo de cobalto 60. Este comentario es válido también para el uranio enriquecido.

De aquí debemos sacar una conclusión: que una sustancia radiactiva dure muchísimo (millones de años) desde el punto de vista radiológico es una ventaja pues implica que su radiactividad por unidad de masa (actividad específica) es muy baja. De hecho los alimentos que usted ingiere son radiactivos: la sal contiene potasio 40 que es radiactivo, los vegetales incluyen isotopos de la cadena U238 y U235. El aire que respira también es radiactivo: contiene descendientes del radón 220 y 222 y carbono 14.

En definitiva: usted es radiactivo, lo que sucede es que su actividad específica es muy baja. Para los curiosos con algún conocimiento de radiaciones se incluye la tabla 1 donde puede verse que la dosis que produciría la ingestión del uranio presente en el polvo usado para fabricar el combustible es menor que la que se produciría ingiriendo el uranio natural presente en un yacimiento de uranio. Es así pues en un yacimiento además del uranio 238 y 235 están sus descendientes (isótopos producidos al desintegrarse el U-238 y U-235)

Fuente
Fuente diarium.usal

Una vez que el elemento fresco se introduce en el reactor y éste experimenta reacciones de fisión las cosas cambian: su radiactividad se incrementa en miles de millones de veces. El origen de este incremento extraordinario de radioactividad es los nuevos isótopos (productos de fisión) generados al fisionarse (dividirse) algunos de los átomos de uranio 235 y 238 y en la conversión de unos pocos átomos de uranio 238 en otros isotopos (transuránidos: isotopos de plutonio, americio, neptunio). La presencia de estos productos de fisión y transuránidos en masa es proporcionalmente pequeña: por cada tonelada de uranio en el combustible fresco se genera 50 kg de productos de fisión y transuranidos. Los productos de fisión en su mayor parte tienen periodos de semidesintegración cortísimos.

Una vez que sacamos el combustible del reactor, tenemos combustible gastado, una gran parte de los productos de fisión se va desintegrándose en isótopos estables (no radiactivos) pero durante meses mantiene una radiactividad extraordinariamente alta y como consecuencia generan mucho calor (las partículas emitidas por los isotopos al ser absorbidas calientan el elemento combustible). El combustible gastado se debe mantener dentro de agua que debe recircularse para garantizar que el elemento no se calienta excesivamente. En Fukusima-Daiichi uno de los problemas fue, que por un defecto de diseño, el combustible recién sacado del reactor se mantenía en el mismo edificio que éste, al fallar la refrigeración el zircaloy liberó hidrogeno produciéndose una explosión de hidrógeno.

Sin embargo la emisión de calor va disminuyendo rápidamente: En el momento de la parada del reactor los elementos emiten todavía el 6,5% del calor que generaban cuando estaban con el reactor funcionando, pasado una hora este calor es el 1,5%, después de 1 día es 0,4%, y después de una semana es solo el 0,2%. Deberán pasar meses (al menos un año) hasta que el calor que emita el combustible gastado sea suficientemente bajo como para que no necesite refrigeración forzada. Una tonelada de combustible gastado genera 10 kW trascurrido un año desde la parada y 1 kW (como el de un calefactor) después de diez años, cuando se alcanza este valor es suficiente la refrigeración que proporciona el aire atmosférico por convención natural: ya no existirá riesgo de fusión de los tubos: son las leyes de la física. Estos elementos combustibles son los que se enviaran al Almacén Temporal Centralizado de Villar de Cañas (Cuenca. España).

En cuento a la composición isotópica del combustible gastado las cantidades y características de los distintos componentes del combustible gastado dependen de su enriquecimiento inicial en U-235 y del grado de quemado del combustible (el grado de quemado es la energía que ha producida el combustible por unidad de masa, en la actualidad es del orden del 50% mayor que hace 20 años). Puede tomarse como referencia como composición isotópica la de la tabla 2 (utilizamos enriquecimiento 3,5% y grado de quemado 33 000 MWd/tU que es el típico de la mayor parte del combustible almacenado. En la actualidad el enriquecimiento medio está entorno al 4,5% y el grado de quemado en 50 000 MWd/tU).

Tabla 2.- Composición típica del combustible gastado (Enriquecimiento inicial 3,5% y un quemado de 33 000 MWd/tU) 3 años después de haber sido sacado del reactor. Fuente.
Tabla 2.- Composición típica del combustible gastado (Enriquecimiento inicial 3,5% y un quemado de 33 000 MWd/tU) 3 años después de haber sido sacado del reactor. Fuente.

Si no fijamos en la tabla 2 obtenemos varias conclusiones sorprendentes: el combustible gastado contiene un 95,6% de U con un enriquecimiento del 0,9% (algo más que el uranio natural) y 0,8 kg Pu, ambos son sustancias fisibles y por tanto pueden reutilizarse para fabricar nuevos elementos combustibles. De hecho este proceso ha sido habitual en algunos países como Francia y el Reino Unido, hoy se considera muy caro a los precios actuales del uranio.

Es decir: el 96% del combustible gastado no es realmente residuo radiactivo, es material potencialmente reutilizable… Si no reciclamos (caso español) un ATC es una estupenda solución pues mantiene abierta la posibilidad de reciclar el material dentro de años cuando su radiactividad haya caído lo suficiente que haga relativamente fácil esta opción, incluso es posible (a nivel de laboratorio ya lo es) que en 30 o 40 años podamos bombardear los transuránidos (que solo suponen el 1% con Pu y 0.1% sin Pu) con neutrones rápidos y los convirtamos en isótopos de vida corta, en cuyo caso a larga y en unas decenas de años se desintegrarían transformanse en isótopos estables.

Contenedor destinado al trasporte de combustible gastado. Estos contenedores han superado ensayos en condiciones extremas como es el impacto contra el de una locomotora a más de 130 km/h. Fuente: ENRESA.
Contenedor destinado al trasporte de combustible gastado. Estos contenedores han superado ensayos en condiciones extremas como es el impacto contra el de una locomotora a más de 130 km/h. Fuente: ENRESA.

Además del combustible gastado el ATC debe guardar cantidades pequeñas (muy pocos metros cúbicos) de trasuranidos vitrificados procedentes del reprocesado del uranio de Vandellós I) ahora almacenados en Francia y, como dije al inicio, por los que se debe pagar una penalización de ¡60000 euros al día!, también hay unas toneladas de combustible reciclado de Sta. María de Garoña en el RU. Además debe almacenar otras cantidades menores de productos de activación. En total material a almacenar es de 12.816 m3, según ENRESA, que es la empresa pública encargada de la gestión de residuos radiactivos a quien pertenecerá el ATC.

Tubos dentro de los cuales se insertan los elementos combustibles gastados. Fuente: ENRESA
Tubos dentro de los cuales se insertan los elementos combustibles gastados. Fuente: ENRESA

El ATC es una instalación robusta pero no compleja cuyo objeto principal es garantizar que el combustible gastado se mantiene almacenado al menos 60 años. El proceso es simple: el combustible gastado que llegará en resistentes contenedores de trasporte se trasferirán al interior de capsulas selladas. Las capsulas se introducen en tubos de almacenamiento que se sitúan en celdas de hormigón: Los elementos quedan finalmente aislados por un triple blindaje: Capsula, tubo de acero y muro de hormigón. Una reproducción dinámica del proceso puede verse en este enlace.

El ATC debes una instalación pasiva, que no tiene ningún tipo de emisiones ni apenas tendrá consumos energéticos. Hay sitios como Holanda, que está situado en un polígono industrial.

La instalación obviamente debe ser antisísmica, pero el lugar donde se construya (en este caso Villar de Cañas) no debe tener condiciones geológicas muy especiales, lo que ocurrirá es que dependiendo de las características del emplazamiento conseguir que el edificio cumpla con las condiciones de antisismicidad será más o menos caro. Cuáles deben ser estas condiciones y que el proyecto se realiza se realiza con las debidas garantías corresponde al Consejo de Seguridad Nuclear, un organismo dependiente de las Cortes Españolas. Me ofrece infinita más credibilidad que las opiniones interesadas que los que ahora están especialmente preocupados porque el ATC no restrinjan el espacio de la grullas (en Navidad las contemplo desde mi casa, no creo que a las de aquí les importen que vengan 2 o 3 grullas más desde Villar de Cañas). Y mucha más credibilidad que aquellos que tratan a los habitantes de Villar de Cañas como palurdos aldeanos engañados como bobos que se creen haber recibido una lotería de Navidad (El premio ‘gordo’ de la lotería nuclear. El País 2015-07-30).

Hay otro aspecto muy importante asociado a la construcción del ATC: la instalación de un centro de investigación anejo. En mi opinión sería estupendo que se destinase a la investigación de la trasmutación y otras técnicas de tratamiento definitivo del combustible gastado.

A estas alturas deba quedar claro que el ATC no es un cementerio nuclear, salvo que cuando se escriba pretenda referirse negativamente a la instalación. No hay una definición técnica de Cementerio Nuclear me parece correcta la que aparece en la Wikipedia que, en el momento de escribir estas líneas (2015-08-06) dice: Cementerio nuclear es un término empleado para designar un lugar destinado al enterramiento de residuos radiactivos con carácter definitivo. En el caso del ATC no es un enterramiento, no tiene carácter definitivo incluso en su mayor parte no son residuos radiactivos (podrán serlo si en el futuro no se recicla el combustible gastado). No los residuos radiactivos son de “alta intensidad”, ese concepto no existe.

El único cementerio nuclear en España está en El Cabril (Córdoba), a unos 25 km de donde escribo esto, que es desde mi pueblo (Fuenteovejuna). Estoy acostumbrado a escuchar leyendas urbanas como que todo el que se muere de cáncer en el pueblo es a causa del Cementerio Nuclear o que el pueblo no progresa por una conspiración judeo- masónica que impide su desarrollo para asegurarse que no vive nadie cerca de El Cabril. No tengo problemas en ingerir (por invitación) lonchas de jamones ibéricos pata negra de cerdos de mi familia, criados a pocos kilómetros de El Cabril.

No soy ningún insensato, llevo años estudiando el efecto de la radiactividad y sé que el riesgo de los que vivimos (en mi caso temporalmente) cerca de El Cabril es tendente a cero. Sé que los que trabajan en El Cabril tienen un riesgo de morir por accidente más elevado que la media de la población a causa de que el 80% de ellos se trasladan diariamente a la capital (Córdoba), permaneciendo 4 horas día en el autobús.

El combustible gastado se quiera o no se quiera está ahí, puede dejarse, no de forma indefinida, donde está junto a los reactores, en cuyo caso tendríamos una decena de pequeños almacenes a un coste mucho mayor que uno solo, incluso de forma menos segura que en las condiciones que estará en el ATC. Además me parece absolutamente irresponsable seguir pagando más de 60000 euros al día a países no precisamente pobres como Francia y el RU.

El ATC tendrá un coste de mil millones de euros. Su riesgo e impacto ambiental es objetivamente menor al de la mayoría de las grandes instalaciones industriales. Si fuese el alcalde de Villar de Cañas mis preocupaciones serian conseguir que el centro tecnológico que lleva asociado tenga la mayor relevancia posible y que los futuros trabajadores de la instalación fijen su residencia en la zona. Espero que los políticos recuperen el espíritu del acuerdo en temas que nos afecten a largo plazo, como es el ATC. Me gustaría también que los periodistas intentasen hacer el esfuerzo de ser imparciales e indagen algo más sobre los temas técnicos que escriben.

Post scriptum (añadido 2015-09-15, para aclarar algunas de las dudas suscitadas por los comentarios sobre la financiación del ATC): Los costes de construcción y gestión del ATC corren a cargo de la empresa pública ENRESA que dispone del “Fondo para la financiación de las actividades del PGRR” destinado a la la gestión de los residuos radiactivos, del combustible gastado y el desmantelamiento de las centrales nucleares. El dinero de este fondo se obtiene de distintas formas: antes de 2005 había en el recibo de la luz en un apartado específico destinado a tal fin, en la actualidad (Ley 11/2009) la mayor parte lo pagan directamente las empresas productoras de electricidad y lo añaden al coste de generación. Además recientemente se ha añadido un controvertido impuesto (Ley 15/2012), aunque este no va al fondo.

En definitiva el ATC lo pagamos los consumidores de electricidad en el recibo de la luz, realmente lo hemos pagado ya en el sentido de que el fondo referido hay suficiente capital para ello. Si no se construye el ATC en breve (a la larga es inevitable) las piscinas con el combustible gastado quedarán saturadas y ENRESA tendrá que financiar la construcción pequeños Almacenes (ATI) en las centrales nucleares a costa del mencionado fondo, además de pagar los 60000 euros al día a Francia (por 10 m3 –una habitación minúscula- de residuos de alta actividad). Si el fondo se va consumiendo en litigios artificiales entre Administraciones pagados con pólvora del rey los consumidores veremos como se incrementa el recibo de la luz para compensar la descapitalización del fondo (es una forma de trasladar el problema a futuras generaciones).

Este artículo nos lo envía Guillermo Sánchez León, Profesor en la Universidad de Salamanca y autor de más de 100 artículos y ponencias, algunos de divulgación científica que podéis encontrar en su web. Guillermo ha escrito varios artículos en Naukas y sobre este tema os recomendamos su estupenda publicación: “Uranio, un elemento poco conocido que mantiene la vida en la Tierra

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