Por qué necesitamos Energía Nuclear

En el año 2011, publicamos la carta de un jefe de sala de una central nuclear española, hoy os presentamos la segunda colaboración con Naukas escrita por Operador Nuclear:

Anomalías de temperatura entre 1900 y 2016. Fuente: Antti Lipponen (@anttilip)
Anomalías de temperatura entre 1900 y 2016. Fuente: Antti Lipponen (@anttilip)

Nuestro planeta y el ser humano como especie dominante se enfrentan a un reto sin precedentes. Como indica el consenso científico mundial, la actividad del ser humano está causando un Calentamiento Global debido a la emisión de gases de efecto invernadero, especialmente CO2. La primera consecuencia de este fenómeno, que ya comienza a ser evidente, es el aumento de anomalías de temperatura. Nuestra atmósfera es un sistema muy complejo con un difícil equilibrio. Si alteramos uno de sus parámetros, como ocurre con el aumento de la temperatura media, la primera consecuencia es una mayor inestabilidad atmosférica y la intensificación de los fenómenos meteorológicos, algo que ya estamos observando.

No menos importante es el aumento de gases y partículas contaminantes en la atmósfera, causantes de 6,5 millones de muertes anuales según la OMS, un 11,6% de todas las muertes mundiales. La principal causa identificada de estas emisiones es la combustión de materia orgánica, en especial de combustibles fósiles, intensificada durante el pasado siglo.

Todas las fuentes de energía producen emisiones de CO2 en algún momento de su ciclo, y por supuesto la energía nuclear no es una excepción. Es cierto que durante la minería, el transporte, la construcción de las centrales y durante las pruebas periódicas de los generadores diésel de emergencia se producen emisiones, pero en todo caso son equiparables a las producidas por las energías renovables, a excepción de la biomasa, que se basa en la combustión de materia orgánica. No entraré a valorar el concepto de balance neutro de CO2 de esta energía (que indica que se genera la misma cantidad que previamente han capturado las plantas), puesto que el resto de emisiones que produce la hacen suficientemente nociva para el medioambiente.

Emisiones en todo el ciclo de las fuentes de energía (media estimada). Fuente: IPCC 2014
Emisiones en todo el ciclo de las fuentes de energía (media estimada). Fuente: IPCC 2014

Es un recurso simplista decir que a la industria nuclear le conviene el Calentamiento Global, aunque del mismo modo se podría decir que a la lucha contra el Calentamiento Global le conviene la energía nuclear, por sus bajas emisiones. Francia fue capaz de reducir sus emisiones, sin pretenderlo, durante su auge nuclear de los años 80, mientras que Alemania no ha sido capaz de reducirlas durante su Energiewende, la publicitada transición energética, con la reducción de la producción nuclear, sobre todo debido a su gran dependencia del carbón (más del 50% de su electricidad proviene de él) y a pesar de su innegable esfuerzo de inversión en energías renovables.

Emisiones de gases de efecto invernadero por producción eléctrica en Alemania y Francia. Fuente: Wolrd Bank Climate Change portal.
Emisiones de gases de efecto invernadero por producción eléctrica en Alemania y Francia. Fuente: Wolrd Bank Climate Change portal.

Cada país tiene su propio mix energético condicionado sin duda por sus recursos naturales, pero también por razones económicas e ideológicas. En la página Electricity Map se puede observar en tiempo real qué cantidad de energía está produciendo cada fuente en cada país, así como sus emisiones de CO2. Recomiendo comparar los datos de Alemania con los de Francia, Suecia o la provincia de Ontario en Canadá, estos dos últimos con una fuerte apuesta por la combinación de renovables con nucleares. La energía nuclear es un aliado imprescindible de las energías renovables, excepto la ya citada biomasa, para reducir la utilización de combustibles fósiles y por tanto reducir las emisiones y frenar el Calentamiento Global.

Sistema Eléctrico

La red eléctrica funciona a demanda, es decir, se produce en cada momento la energía que se consume por la escasa capacidad de almacenamiento de que disponemos. En efecto, el almacenamiento de energía eléctrica a gran escala es inviable económicamente en la actualidad, aunque es cierto que se están realizando grandes avances, sobre todo en baterías. Hoy en día no es posible almacenar la energía necesaria para alimentar a una red eléctrica como la española durante varios días, como sin duda necesitaríamos si sólo contásemos con las energías renovables. Disponemos también el almacenamiento de energía en forma de presas reversibles, que bombean el agua a una presa superior y luego la turbinan cuando es necesario, generando electricidad, pero tienen una capacidad limitada y ésta es difícilmente ampliable en un país como el nuestro. Red Eléctrica, la empresa que gestiona nuestro sistema de distribución, proporciona datos muy precisos en tiempo real e históricos sobre la contribución de cada fuente a la producción eléctrica.

Las energías renovables aprovechan los inagotables y gratuitos recursos naturales como el sol, el viento o el agua, y son imprescindibles para luchar contra el Calentamiento Global, gracias a sus bajas emisiones. Defender el imprescindible papel de la energía nuclear no significa menospreciar la necesidad de seguir avanzando en las energías renovables, pero no podemos olvidar sus carencias. Estas energías no están exentas de residuos durante su fabricación y desmantelamiento, y es importante recordar algo evidente: no siempre tenemos sol, el viento no siempre es suficiente ni adecuado, el agua escasea en algunos meses, y que además no tenemos ni tendremos en décadas capacidad de almacenamiento para esos días en los que las renovables, simplemente, se ausentan. De nuevo recomiendo acceder a la web de Red Eléctrica para comprobar empíricamente la veracidad de lo aquí expuesto.

El famoso mito “100% renovables”, en boca de todos últimamente, ha sido recientemente desmontado por análisis como el titulado Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity system, por Heard, Brook, Wigley y Bradshaw, en el que se demuestra que 24 proyectos, entre los que se incluye el de Greenpeace y WWF, no alcanzan la puntuación necesaria para ser realizables.

Resultados del análisis de Heard, Brook, Wigley y Bradshaw. Se considera un proyecto viable si alcanza una puntuación de 7. Fuente: Energy Matters
Resultados del análisis de Heard, Brook, Wigley y Bradshaw. Se considera un proyecto viable si alcanza una puntuación de 7. Fuente: Energy Matters

Factor de Carga y Carga Base

Es habitual que se confunda la potencia instalada con la energía generada y se comparare fuentes de energía en base a conceptos equivocados. La potencia instalada se mide en vatios (W), concretamente en sus múltiplos (kW, MW o GW), e indica la cantidad de energía que un generador entrega en un momento determinado. Pero para medir la energía generada necesitamos multiplicar dicha potencia por el número de horas que ha estado funcionando, por tanto lo mediremos en Wh, o en sus múltiplos (kWh, MWh o GWh). Nótese que el número de horas se multiplica, no se divide como ocurre con la velocidad (km/h).

Por tanto compararemos fuentes en función de la energía que generan, no de su potencia. De nada sirve tener un coche con un motor más potente si no tenemos gasolina para que funcione. En este momento es esencial comprender el concepto de factor de carga, que es el cociente entre la energía eléctrica generada durante un período de tiempo y la energía que habría generado esa fuente durante ese mismo tiempo si hubiera trabajado al 100% de su capacidad. La energía solar tiene un factor de carga típico de aproximadamente el 15%, la eólica del 30% y la nuclear del 90%, contando los periodos en los que se detiene la central para mantenimiento y recarga de combustible. Dicho de otra forma: prácticamente siempre podemos contar con la energía nuclear.

Sería absurdo prescindir de las energías renovables, dadas sus bajas emisiones (cero durante la generación), la gratuidad de su combustible y el bajo peligro de la mayoría de sus residuos. Pero sería inviable técnicamente prescindir de las centrales de carga base (baseload en inglés), es decir, energías que funcionan prácticamente siempre para garantizar el suministro eléctrico a pesar de las intermitencias de las energías renovables. Existen tres tecnologías capaces de realizar las funciones de carga base: las centrales hidroeléctricas en países con abundantes recursos hídricos, las centrales térmicas convencionales de gas o carbón, y las centrales nucleares. Las que utilizan combustibles fósiles, además de producir altas emisiones de CO2, vierten sus residuos a la atmósfera, contribuyendo a la polución y al perjuicio de personas y ecosistemas. Las centrales nucleares también generan residuos, pero comparativamente pocos y adecuadamente confinados.

Residuos Nucleares

La energía nuclear, como toda actividad humana, no está exenta de la generación de residuos, aunque dada la enorme cantidad de energía acumulada en el átomo, dichos residuos tienen un volumen muy pequeño comparado con los producidos por otras energías. Si bien es cierto que son residuos peligrosos para las personas, un adecuado tratamiento y gestión reduce enormemente el riesgo. Como ejemplo, los contenedores de combustible gastado en seco de Fukushima resistieron el terremoto y posterior tsunami sin ningún tipo de alteración.

Metodología KBS-3 de almacenamiento geológico profundo en Suecia. Fuente: SKB.
Metodología KBS-3 de almacenamiento geológico profundo en Suecia. Fuente: SKB.

En la actualidad existen dos formas de tratar los residuos nucleares: el ciclo abierto y el ciclo cerrado. En el primero, los residuos se almacenan durante unos 60 años en un almacén en superficie, tanto en las propias centrales (ATI), como en un almacén centralizado (ATC), para posteriormente trasladarse a un AGP (Almacén Geológico Profundo). Una vez almacenados, se sella el AGP y su coste económico pasa a ser cero, a la espera de que el decaimiento de la actividad de los residuos los vuelva inocuos. Esos lugares se eligen teniendo en cuenta su total impermeabilidad y su estabilidad geológica. Tanto en los ATI como en los ATC, los elementos se almacenan en seco en contenedores blindados y se refrigeran por circulación natural de aire, es decir, sin necesidad de alimentación eléctrica, evitando el riesgo de que una pérdida de tensión les pueda afectar. La empresa pública ENRESA explica todo el proceso en detalle en este enlace.

Reactor ruso de neutrones rápidos BN-800 de 800 MW, en funcionamiento desde 2016, que utililiza combustible reciclado. Fuente: Rosatom
Reactor ruso de neutrones rápidos BN-800 de 800 MW, en funcionamiento desde 2016, que utililiza combustible reciclado. Fuente: Rosatom

El ciclo cerrado del combustible permite su reutilización, o si se prefiere, su reciclaje. Es fácilmente comprensible que si en la actualidad sólo somos capaces de extraer el 5% de la energía almacenada en el combustible, sólo es cuestión de investigación, inversión y tiempo que seamos capaces de extraer la mayor parte de ese 95% restante. Existen muchas líneas de investigación, pero ya existen reactores nucleares comerciales en funcionamiento como el BN-800 que reciclan combustible gastado por otras centrales o incluso material fisible armamentístico desmantelado. Dicho de otra forma: no sólo podremos reutilizar los residuos generados por las centrales nucleares actuales, sino que podremos darle un uso pacífico a las bombas atómicas para deshacernos de ellas.

Experiencia Operativa

La industria nuclear mundial puede presumir de tener una de las mayores redes gremiales de intercambio de conocimiento y experiencia. Quizás porque unas centrales nucleares no son competencia de otras, quizás porque somos conscientes de la importancia de no repetir los errores propios y ajenos, pero el hecho es que el flujo de datos es diario. Cuando ocurre cualquier situación imprevista en una central nuclear, además de las correspondientes notificaciones a los organismos reguladores cuando es preceptivo, dicha central emite un informe completo que envía a WANO (World Association of Nuclear Operators, fundada en 1989, tras el accidente de Chernobyl). Esta organización envía el documento a todas las centrales que pueden ser susceptibles de sufrir el mismo suceso.

En cada instalación existe de un equipo de personas encargadas de analizar dichos informes, determinar si aplican para su central y analizar si se disponen de los medios necesarios para evitar que se el suceso se produzca. Si la respuesta es afirmativa, no es necesario realizar nada más, pero si es negativa, dicho equipo emite un informe a la dirección recomendando las medidas necesarias: cambio de procedimientos, formación teórica y práctica, ajustes en equipos o modificaciones de diseño. Finalmente cabe indicar que se reciben informes a diario, cada día se explica una experiencia operativa en la intranet corporativa y se lee en las reuniones, se modifican varios procedimientos semanalmente, en cada semana de formación (de 4 a 5 anuales para los operadores) estudiamos y simulamos varios casos, y en cada parada de recarga se implementan varias modificaciones de diseño relacionadas con la experiencia operativa.

El accidente de Fukushima ha sido una experiencia operativa de enorme magnitud y fruto de ello surgieron las pruebas de resistencia realizadas a instancias de la Unión Europea y todas las modificaciones de diseño, formación y recursos que se han implantado para minimizar la posibilidad que un accidente como el sufrido en Japón se repita en nuestras centrales.

Seguridad Nuclear

El riesgo se define como el producto de la probabilidad o frecuencia esperada de un suceso por la estimación cuantitativa de sus consecuencias. Debemos distinguir entre el riesgo percibido y el riesgo estimado. El primero es una percepción subjetiva inducida por circunstancias externas, como factores culturales, sociales o políticos. El riesgo estimado se puede cuantificar de forma objetiva en base a la probabilidad de ocurrencia del suceso que lo provoca y a la magnitud del daño.

La seguridad no es un concepto absoluto, nada es absolutamente seguro. El objetivo en toda actividad humana es realizarse minimizando el riesgo, de forma que los accidentes sean menos probables y tengan menores consecuencias. No podemos decir que una central nuclear es segura, sino que podemos afirmar que nuestras centrales son cada día más seguras, especialmente tras Fukushima, pero también tras el resto de experiencias operativas.

El Análisis Probabilista de Seguridad (APS) surge en los años 90 en EEUU e incluye la evaluación de la probabilidad de los sucesos no deseados y de sus consecuencias, simulando la respuesta de la planta a la secuencia de los accidentes, cuantificando la frecuencia de cada secuencia y cuantificando las consecuencias ambientales y sobre las personas. Las ventajas de este análisis son enormes: evaluación del riesgo antes de realizar cualquier maniobra, detección de áreas de mejora y ayuda a la planificación de actividades de una central.

Sería muy difícil resumir aquí el compromiso de los profesionales nucleares con la seguridad, pero citaré algunos elementos que pueden servir de referencia:

  • Se prioriza la seguridad sobre la producción, con el convencimiento de que una central segura puede garantizar la producción durante más tiempo. No son sólo palabras. Los que operamos una central nuclear tenemos grabado a fuego ese principio y no dudamos lo más mínimo en parar el reactor si consideramos que la seguridad está comprometida.
  • La formación es un pilar fundamental y todos los trabajadores de una central nuclear somos conscientes de ello, empezando por los que tenemos más responsabilidad.
  • Se fomenta la adherencia a los procedimientos, que se revisan y actualizan con frecuencia, pero también se promueve una actitud cuestionadora, que permite detectar situaciones no previstas y evitar errores.
  • Se obliga a la realización de reuniones previas y posteriores a los trabajos con riesgo, para recordar la experiencia, analizar las precauciones y la estrategia a seguir en caso de dificultad.
  • Se promueve la denuncia de cualquier situación o incidencia que pueda suponer un riesgo para la seguridad, tanto de las personas, como de los equipos, pero también caben propuestas de mejora. Estas denuncias o peticiones, que pueden ser anónimas, son monitorizadas por el CSN y la dirección de la central está obligada a dar una respuesta razonada, con acciones concretas verificables y plazos de ejecución.
  • Se estimula el trabajo en equipo, la compartición de información entre departamentos y centrales, y el enfoque conservador ante cualquier tarea o circunstancia. Pero al mismo tiempo se fomenta el liderazgo de los responsables de cada área, especialmente en el departamento de Operación, que somos los encargados de pilotar la nave.
  • No somos máquinas perfectas, pero tenemos un altísimo grado de compromiso con la seguridad, una amplia y actualizada formación y unos mecanismos que permiten minimizar los errores humanos y sus consecuencias.

Radiofobia

El miedo a la energía nuclear probablemente comenzó en 1945 cuando EEUU lanzó las bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki. Pocos años más tarde comenzaron a funcionar las primeras centrales nucleares de producción de electricidad y al mismo tiempo empezó la carrera armamentística, quizás el aspecto más aterrador de la Guerra Fría. Si bien es cierto que algunas centrales nucleares se han utilizado para la producción de plutonio para armamento, la mayoría nunca ha funcionado con ese objetivo, como por ejemplo las españolas (Vandellós I tenía esa capacidad por diseño, pero nunca se aprovechó). De hecho, nuestro combustible usado no es útil para fabricar bombas atómicas, dado su bajísimo grado de enriquecimiento.

Fuentes de exposición a la radiación. Fuente: IAEA.
Fuentes de exposición a la radiación. Fuente: IAEA.

Los seres humanos estamos expuestos a multitud de fuentes de radiación. Se cita habitualmente que “el único reactor nuclear seguro se encuentra a 150 millones de kilómetros, nuestro sol”, pero cabe recordar que sin la protección adecuada ese reactor es el causante millones de cánceres de piel. Las centrales nucleares siguen estrictas normas internacionales en materia de protección radiológica con el objetivo de salvaguardar a los propios trabajadores, a la población y al medioambiente. Los más interesados en que esto sea así somos propios los responsables de que no se produzca ninguna emisión que suponga un peligro, no sólo por motivos éticos, sino por nuestra propia seguridad y la de nuestros seres queridos.

Los intereses económicos en otras energías, la influencia de la Guerra Fría, el bajo nivel científico de la educación de nuestro país y los intereses políticos han influido para que se extienda el mito de que una central nuclear puede explotar como una bomba atómica. Existen varias razones que por sí solas impedirían que se produjera ese hecho, pero me centraré en la que creo que es más fácil de comprender. Para ello necesito explicar el concepto de enriquecimiento del uranio, algo que todos hemos escuchado más de una vez en las noticias. El combustible nuclear es un material cerámico compuesto esencialmente por uranio, que se da en la naturaleza en tres formas o isótopos, el U-238 y el U-235 y el U-234. El número indica la cantidad de partículas, entre protones y neutrones, que tiene el núcleo del átomo. En la naturaleza predomina el U-238 (99,284%), seguido por el U-235 (0,711%) y un residual U-234 (0,005%). Desgraciadamente, el uranio adecuado para nuestros reactores es el U-235, así que necesitamos aumentar la cantidad de ese isótopo en el combustible, es decir, enriquecerlo. Los reactores actuales funcionan con enriquecimientos del 3% al 5% para garantizar un funcionamiento ininterrumpido durante 12 ó 18 meses. Por tanto, para comprender por qué un reactor nuclear no puede explotar como una bomba atómica basta con decir que experimentalmente se ha demostrado que el enriquecimiento para armamento debe del orden del 90%. Más información en este artículo de World Nuclear Association.

Grados de enriquecimiento del uranio y usos. Fuente: World Nuclear Association
Grados de enriquecimiento del uranio y usos. Fuente: World Nuclear Association

Alargamiento de Vida

Es un recurso habitual de los opositores a la energía nuclear citar los famosos 40 años para exigir el cierre de las centrales nucleares por considerarlas viejas y obsoletas. Como explica la SNE, la vida útil de una central nuclear es el tiempo durante el cual puede funcionar con seguridad y viabilidad económica cumpliendo la normativa. Es común confundir por desconocimiento o por interés ese término con el de vida de diseño (usualmente 40 años) que es el tiempo mínimo, desde su puesta en funcionamiento, durante el cual se espera que la central funcione con plena seguridad y rentabilidad. Dicho de otra forma, si pasado el tiempo de vida de diseño se cumple con todas las garantías técnicas y económicas, una central puede ampliar su vida útil. En EEUU la mayoría de las centrales nucleares tienen permiso para operar durante 60 años y algunas ya están preparándose para solicitar 80. Teniendo en cuenta que la seguridad se revisa constantemente, que en cada parada de recarga se incorporan nuevos equipos y sistemas para mejorarla basados en la experiencia, y que las centrales no han dejado de aumentar su fiabilidad con el paso de los años, alargar la vida es posible siempre que se cuente con la aprobación del regulador, del poder ejecutivo y por supuesto que sea viable económicamente.

En los últimos años se han escrito ríos de tinta sobre la recientemente clausurada Central Nuclear de Santa María de Garoña. Trataré de resumir mi opinión: tras ser utilizada por los poderes políticos de diferente signo como moneda de cambio, el CSN autorizó su reapertura con la condición de que el propietario realizara las inversiones requeridas tras Fukushima y equipararse al resto de centrales españolas. Nuclenor, compuesto por Iberdrola y Endesa, se debatía entre cerrar o realizar las inversiones, tal y como proponían respectivamente sus integrantes. El Gobierno se precipitó y decidió decretar el cierre sin esperar a la conclusión del plazo establecido, aunque todo parecía indicar que Garoña no sería rentable tras esas inversiones, probablemente para apuntarse el tanto. No ocurre lo mismo con el resto de centrales españolas, que no sólo ya han realizado dicha inversión, sino que los nuevos equipos están preparados para funcionar, y los operadores y auxiliares estamos entrenados en su manejo.

Futuro Energético

Quizás una pista de la necesidad de energía nuclear junto con renovables es el hecho de que las grandes potencias emergentes, China e India, estén apostando de forma masiva por ambas tecnologías, junto con ambiciosos planes para reducir su dependencia de los combustibles fósiles. Pero no sólo ellas, sino que los grandes productores de petróleo como Emiratos Árabes o Arabia Saudí tienen sólidos proyectos nucleares, algunos en construcción, además de una gran implantación de renovables.

La intensa propaganda antinuclear, en la que casi siempre se cita a Alemania para tratar de demostrar que la energía nuclear está en declive, es fácilmente desmontable con datos de World Nuclear Association: 447 reactores nucleares en operación (muchos de ellos con permiso para operar más allá de los 40 años), 58 en construcción, 162 planificados y 349 propuestos. Baste una simple tabla para comprobar que Alemania es sólo una excepción:

Posición de lo todos países que poseen centrales nucleares. Nota: en 2017, UK está construyendo dos reactores. Fuente: IAEA
Posición de lo todos países que poseen centrales nucleares. Nota: en 2017, UK está construyendo dos reactores. Fuente: IAEA

La energía nuclear no es la solución al Calentamiento Global, pero sin duda es parte de la solución, y una parte fundamental, puesto que funciona como energía de carga base, garantizando estabilidad del suministro eléctrico. Además, en contra de lo que muchos piensan, las centrales nucleares son capaces de adaptar su producción a la demanda, lo que llamamos seguimiento de carga, algo que realizan las centrales francesas y alemanas. Las españolas no se diseñaron con esa capacidad, pero una modificación de diseño les permitiría operar de ese modo, y mi opinión es que no tardaremos en implementarla.

Dejemos a un lado miedos infundados y posicionamientos ideológicos caducos. La energía nuclear no es de derechas y los aerogeneradores no son de izquierdas. La demanda de energía eléctrica a nivel global no parará de crecer, porque aunque el ahorro y optimización son necesarios, no olvidemos dos factores que sin duda harán aumentar el consumo: los países en desarrollo, que tienen todo el derecho de electrificarse como lo hicimos nosotros, y la irrupción del vehículo eléctrico. De poco serviría sustituir los contaminantes motores de gasoil por otros eléctricos alimentados con energía proveniente de centrales de carbón. Los seres humanos necesitamos energía, pero tenemos la obligación de reducir nuestras emisiones. Por tanto, al menos durante varias décadas, vamos a seguir necesitando energía nuclear de fisión.

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