Ciencia, fierros, salud y ambiente

DESCIFRANDO FUKUSHIMA

Marzo 29, 2011 | Por dearias | # Enlace permanente | Tweet

DESCIFRANDO FUKUSHIMA

Daniel E. Arias

Mi primer balance del accidente nuclear de Fukushima, Japón: enorme impacto mediático global, impacto económico alto a escala nacional, e impacto radiológico muy variopinto y difuso, restringido al mar y la tierra de ocho prefecturas, un arco de 45 kilómetros de ancho tendido a entre 30 y 50 kilómetros hacia el nor-noroeste de la planta siniestrada.

Lo verdaderamente feo: hay 130.000 desplazados de sus casas en el radio de 20 kilómetros, y 70.000 más entre los 20 y los 30 a los que se les recomienda no salir de ellas.  A eso, súmese la destrucción -decretada por el gobierno- de todo alimento obtenido en tierras que registren más de 550 kilobecquerels de radioactividad por metro cuadrado. O la imposibilidad -fijada por los consumidores- de vender la producción hortícola de Fukushima, por “denominación de origen” y sin importar su estado radiológico real, que puede ser inocuo. Para los pequeños productores rurales de esas zonas interurbanas de la sobrepoblada llanura costera de Sendai, una trama que un argentino no lograría llamar adecuadamente “campo” o “ciudad”, este accidente es pasar de la autonomía a depender “sine die” de la caridad pública.

La contaminación del mar indica que los 400 “liquidadores” de Fukushima siguen eligiendo a cada rato por el mal menor:  al menos una parte de los casi 40 metros cúbicos por hora de agua inyectada en los reactores siniestrados y que evitan su fusión, de tanto en tanto lograrán infiltrarse hasta el mar. Esto sucedió, se remedió y es probable que a lo largo de los años se repita. Lo que se coló al mar desde reactor 2, a través de una trinchera de cableado inundada y afortundamente ya sellada, podía irradiar a un hipotético buzo con una dosis de 1000 milisievert por hora (con entre 300 y 500 da para morirse en horas).  Pero por un asunto tan físicamente sencillo como el factor de dilución, no había contaminación radiológica ecológica o sanitariamente significativa en el mar aledaño. Habrá que monitorear la pesca costera regional durante años, que perderá puestos de trabajo. Pero quienes preanunciaban a Godzilla estaban simplemente macaneando.

En cuanto a los liquidadores, que los medios suelen llamar “samurais” cuando no “kamikazes”, por ahora trabajan de un modo bastante más cauteloso que lo que sugieren tales títulos: al 31 de marzo 21 de ellos habían absorbido dosis superiores a los 100 milisievert, y ninguno por ahora llegó a los 250 fijados como techo tolerable para esta contingencia.

Dicho esto, 100 milisievert en unos pocos días de trabajo no es poco. Resulta lo que absorbe un hipotético viajero ultrafrecuente que vuele 2500 veces entre Londres y Nueva York. O, para medirlo en términos de fuentes naturales, ya que la Tierra es un planeta débilmente radioactivo, 100 milisievert es lo que absorbería otro ser hipotético (un hippie, quizás) que acampara 10 meses seguidos en la playa de arenas negras (rocas en torio) del balneario brasileño de Guaraparí.

Contrario a lo que circuló en la segunda semana del accidente, ningún “liquidador” absorbió entre 2 y 3 sievert por gorra (se habría muerto en minutos u horas). Y es que un sievert es una barbaridad: equivale a un joule de energía absorbido en forma efectiva por cada kilogramo de tejido viviente. Por eso en radioprotección se suele trabajar más con la milésima parte (el milisievert) o la millonésima (el microsievert).

Como amenaza ambiental, cada radioisótopo tiene su propia historia. El yodo 131, con una vida media de 8 días, “se va solo” bastante rápido: probablemente ya casi no puede afectar a una población vecina que, por obra del gobierno nacional, había bloqueado sus glándulas tiroides tomando pastillas de yodo no radioactivo. Queda por ver qué pasa con la contaminación por cesio 137, cuya vida media es más larga (30 años) y que no tiene glándulas, órganos o sistemas favoritos como blanco químicamente protegible. En la segunda semana se midieron trazas de plutonio 239 en el suelo adentro de la planta, y aunque sea poco alarma mucho por su química parecida a la del calcio (se fija en hueso), su larga vida media (240.000 años) y su origen: sólo puede venir de combustible nuclear gastado o en uso, y eso significa roturas de consideración en los sucesivos sistemas de aislamiento “en profundidad” que aislan tales objetos. Reconstruir tales aislamientos, “empaquetar” las centrales dadas de baja en el equivalente de “tupperwares” gigantes, unos adentro de otros, será tarea de una generación y pagadera con cheque en blanco.

Pero hay que poner las cosas en su lugar. La mayor parte de los desempleados y “homeless” del evento de Sendai no son radiológicos: son geológicos, víctimas de ciudades y campos arrasados con minucia por el peor combo terremoto y tsunami en 140 años de mediciones directas, y si se confía en mediciones indirectas, de los últimos 1000 años.  Contra lo que difunde la TV, la tragedia humana en Japón parece, en lo central, un asunto de la tectónica de placas, y el accidente nuclear de Fukushima fue sólo una nota al pie.

Reconstruir la infraestructura, la trama urbana y productiva arrasada por el mar podría venir con una factura total de 300 mil millones de dólares, y la cuenta de ahogados por las riadas o aplastados por la edificación va acercándose a 30.000, incluyendo los desaparecidos.  Contra eso, no hay ningún muerto por causas radiológicas (todavía).

Dicho esto, antes de elogiar al paso el manejo prácticamente de manual de la catástrofe por el gobierno japonés, para luego cargar contra la propietaria privada de la planta (TEPCO) y sus proveedores estadounidenses (General Electric), prefiero atenuar los daños causados por algunos de mis colegas y su márketing de terror. Fukushima es un accidente mucho menor que Chernobyl. La física, el diseño de planta, el sentido común y la evidencia radiológica muestran que son distintos.

¿Qué falló en Fukushima?

Sencillamente falló el diseño de la central General Electric Mk1 (GEMk1), y además lo hizo en forma anunciada. Entre 1972 y 1986, al menos tres popes de la Nuclear Regulatory Commission (NRC) de los Estados Unidos hablaron pestes de este modelo de planta, por sus múltiples cicaterías y ahorritos en seguridad pasiva. Uno de ellos, Harold Denton, dijo que el GEMk1 tiene un 90% de chances de “fundir núcleo” en caso de pérdida de refrigeración. En los años ’60, nuestra Comisión Nacional de Energía Atómica de la Argentina (CNEA) rechazó este diseño a libro cerrado. De hecho, la GE sólo logró licenciar esta planta “at home” (hay 23 unidades en EEUU), Japón (8) y España (1).

Dicho esto, el GEMk1 es incomparablemente más seguro que el RBMK soviético accidentado en Chernobyl, sin duda la peor planta nucleoeléctrica de la historia, jamás vendida fuera de la “Cortina de Hierro”. Hay que tener hambre de rating (y una fobia proporcional a la lectura de planos) para no sacar las diferencias de un vistazo. Son enormes.

Las causas por las que en cambio sí se rompieron los reactores 1,2 y 3 de Fukushima están a la vista: en todos se paró el bombeo del circuito de refrigeración, con lo que se dispararon otros eventos en cadena: aunque cayeron las barras “de enclavamiento” que absorben neutrones y apagan la reacción nuclear, el tremendo calor residual fue calentando los combustibles hasta derretirlos parcialmente. En ese proceso, las vainas de circaloy (aleación de circonio) que encapsulan los combustibles se volvieron catalíticas,  “crackearon” el vapor de agua y liberaron vaharadas de hidrógeno. Éste gas explotó al combinarse con oxígeno atmosférico e hizo volar como petardos los edificios externos.

Dentro de esos frágiles edificios la presión de vapor y/o las voladuras de hidrógeno parecen haber roto estructuras mucho más robustas y que se suponía invencibles. Yendo de afuera hacia adentro, cada edificio alberga una “contención”, una carcaza de grueso hormigón blindado que a su vez encierra otra de chapa acero, que a su vez encierra el recipiente de presión (una olla gigante de acero forjado), y ésta a su vez encierra el combustible. La contención y el recipiente son las dos barreras de seguridad pasiva redundante más importantes de toda la central, y en Fukushima –como vaticinó Harold Denton- parte de ese sistema de cajas adentro de cajas adentro de cajas falló.

¿Por qué lo hizo? Por amarratería. Para bajar costos de construcción, la contención del GEMk1 tiene la forma de una botella de Chianti, culona en la base y estrecha arriba, con un desarrollo volumétrico mucho menor que la típica esfera que envuelve normalmente los reactores de tipo PWR.

Si las cosas se ponen feas en un PWR, la geometría y la física indican que la esfera acomoda mucho más volumen de vapor a igual presión, y resiste mejor una explosión interna de hidrógeno.

Pero esto no sólo es una teoría: en 1981 “fundió núcleo” una PWR hoy famosa, la central estadounidense de Three Mile Island, y entre el recipiente y la contención atajaron no sólo un bruto pico de presión de vapor sino una posterior explosión de hidrógeno. El edificio externo (también más robusto), lejos de desintegrarse, no se enteró. Hubo que sellarlo herméticamente y el dueño de la central perdió como cuatro mil millones de dólares de fierros. Pero pasadas la alarma y la evacuación, los vecinos pudieron volver a sus casas sin que nadie se hubiera contaminado, o lo haya hecho desde entonces.

Dicho sea de paso, Atucha I y Embalse, las dos centrales argentinas en línea, son PWRs, de robustez y precio mucho mayores que el GEMk1, y se van acercando al término de su vida útil sin novedades.

Todo al revés

Si la refrigeración es el primer sistema de seguridad activa de una central, ¿por qué fracasó tan fácilmente en las Fukushimas 1, 2 y 3? Nuevamente, tacañerías de fabricante y ninguna adecuación a condiciones locales por parte del cliente.

Toda central consume cantidades prodigiosas de electricidad en refrigerarse el núcleo haciendo circular agua a través del mismo, y el bombeo se alimenta no de la producción eléctrica de la central, sino de la toda la de red eléctrica nacional o regional (tener múltiples proveedores es más seguro).

Cuando la red eléctrica en Fukushima se cayó por el terremoto, se activaron los motores diesel de “back-up” de las tres centrales en actividad para mover sus respectivas bombas de refrigeración: ése es su primer mecanismo de seguridad activa. Pero el maremoto llegó al toque del sismo y arrasó los tanques de gasoil de tales motores auxiliares, ubicados –increíblemente- al pie de la central, en su punto más bajo. Eso, en el país donde se inventó la palabra “tsunami”.

Parados los diesel por falta de combustible, sólo quedaban como fuentes eléctricas de tercera instancia unos macilentos bancos de baterías, que dieron para media hora de refrigeración de emergencia hasta agotarse… y eso era todo. Allí se terminaban los sistemas redundantes y en profundidad para garantizar el enfriamiento. Muertas las baterías, empezó, imparable, la gran recalentada.

Atucha II, que tal vez se inaugure este año, además de una doble contención esférica de acero inoxidable y hormigón, amén de un edificio externo robusto, tiene tres generadores diesel de back-up para refrigerar el primario. Es caro, pero para que Atucha II recaliente tiene que fallar la red y además, uno tras otro, tres motores al hilo. No es imposible. Sí es muy poco probable.

Se me incendió la pileta

Fukushima tiene el dudoso honor de inaugurar otro tipo de accidente nuclear que, en este caso, parece de peor pronóstico que el derretimiento del núcleo: el incendio de los combustibles gastados, ya retirados del núcleo.

Diseñados para la reacción nuclear, los combustibles son (valga la contradicción) casi incombustibles en el sentido químico, porque están hechos de una aleación y una cerámica muy termorresistentes: el circaloy se banca 1500 grados antes de licuarse, y la cerámica 2800. Una vez que cumplieron su ciclo en el reactor, se ponen en lento enfriamiento en piletones con agua circulante, porque tanto térmica como radiológicamente están muy calientes.

Pero otra de las aberraciones de diseño del GEMk1 es que esos piletones se ubicaron adentro del edificio de la central, de modo que si hay un problema radiológico en el reactor, el piletón se vuelve inaccesible por proximidad, y viceversa. Pero no sólo está cada piletón en compañía peligrosa, sino también en el sitio más alto de cada edificio, es decir el lugar más zarandeado por los terremotos. Y ese diseño se aceptó sin chirridos en el país con mayor sismicidad del planeta, casi la patria (además) del concepto organizativo de calidad total.

Allí en lo alto, los combustibles tienen también mayores chances tienen de quedar en seco si los piletones se rajan, y es todo un lío subir con agua en caso de siniestro, máxime sin electricidad y en un ambiente radiológicamente hostil. Quedan para la historia les imágenes de helicópteros de las Fuerzas de Autodefensa del Japón tratando de embocar algo de agua en los piletones, con poco éxito porque debían volar alto por la radiación, y el viento dispersaba la descarga.

En contrapartida, en las centrales argentinas (todas en zonas poco sísmicas), los piletones están a nivel del suelo y en edificios bien apartados del reactor, donde no se compliquen en forma cruzada.

Una vez fuera total o parcialmente del agua, los combustibles de Fukushima 1,2, 3 y 4 se recalentaron, empezaron a emitir rayos gamma y X, y el circaloy al rojo se puso a “crackear” el agua remanente o la que tiraban los bomberos, a vomitar hidrógeno en nubarrones, y éstos a incendiarse o deflagrar. Así se llega a la originalidad absoluta de Fukushima 4: el reactor en sí estaba frío y vacío, parado en mantenimiento, pero el edificio se hizo puré igual por las explosiones y llamaradas en los piletones de su coronamiento.

A tanta berretada de diseño añádase otra de operación: los piletones estaban sobrecargados, mucho más de lo que admite su mal diseño. Y así pasó que los de los reactores 5 y 6, también parados, la semana pasada tuvieron episodios de recalentamiento del agua que le helaron el alma a más de uno. Por suerte, el estado japonés está peleando esta batalla con una seriedad mucho mayor que la que tuvo TEPCO a la hora de comprar, operar y controlar sus fierros.

Y es que en plan de ganar el Prode el lunes, para impedir el notable desastre de Fukushima, y si había que asumir los defectos de diseño de lo que compró TEPCO, alcanzaba con poco: un terraplén perimetral anti-tsunami un par de  metros más alto, o poner los generadores de emergencia arriba y los piletones a nivel de tierra. Nada muy tecnológico.

Y aquí es donde invierto 180 grados la marcha y empiezo a hablar bien de estos reactores tan baratos que los argentinos supimos NO conseguir. Y es que los voy a comparar con el verdadero cuco nuclear, el RBMK soviético.

Ingeniería de terror

La Unión Soviética, pese a sus proezas aeroespaciales y tecnológicas, vivió durante décadas de exportar crudo, como el más medioeval emirato o la república más bananera. Promediando los ’70 y con el petróleo e ingresos a la baja, debió multiplicar sus exportaciones de hidrocarburos estrangulando su consumo doméstico. Y para calmar el hambre de energía de industrias y ciudades, licenció masivamente el reactor nucleoeléctrico RBMK de 1000 megavatios, de los que construyó 12.

Carente de recipiente de presión, desprovisto de contención, “moderado” no con agua sino con grafito incendiable, aquejado por diseño con un “coeficiente de vacío positivo” (en criollo, una hiperreactividad que te la cuento), el RBMK era el equivalente de un camión de 18 ruedas con mucho motor, varias toneladas de trinitroglicerina como carga y cero frenos. Tenía una única virtud: en dólares de 1986, se compraba por sólo 200 el kilovatio instalado (cuando Atucha I habría costado al menos 1.800 en aquel año, con la mitad de esa inversión hundida en sistemas de seguridad). Lo barato sale caro, y lo baratísimo, no hablemos.

En la madrugada del 24 de abril de 1986 la unidad 4 de la central de Chernobyl, Ucrania, en el curso de un experimento descerebrado que buscaba entender los límites de las pobres capacidades de control del RBMK, se desbocó y pasó en segundos de una potencia bajísima a miles de veces su máxima de diseño.

La deformación termomecánica del núcleo fue inmediata e impidió su enclavamiento  (es decir su apagado por caida de barras absorbentes de neutrones). Junto con la potencia, la temperatura, presión y generación de hidrógeno subieron entonces en rampa, así como el pánico entre los operadores, y en minutos nomás el vapor voló la tapa del reactor y perforó el techo. El aire entró rugiendo a las tripas del artefacto, hizo estallar el hidrógeno acumulado, y el calor encendió el grafito.

El grafito es carbono puro: arde genial. Centenares de miles de toneladas de carbono salpimentado de plutonio 239, cesio 137 y yodo 131 crepitaron libremente durante una semana, inyectaron –con toda la potencia convectiva del incendio por debajo- un total de 6,7 toneladas de materiales radioactivos en la atmósfera y mataron en pocas semanas de enfermedad aguda de radiación a decenas de bomberos. Los humos y polvos se desparramaron libres por el continente europeo en cantidades tóxicas y subtóxicas, y finalmente, ya muy diluídos, por todo el hemisferio norte. Y todo eso, en la escala INES de accidentes nucleares, da el grado máximo: 7. La dosis de radiación individual promedio en la población soviética parece haber sido baja, 0,13 milisievert por gorra. Pero en lo que hoy son las repúblicas independientes de Ucrania, Belarús y Lituania las cifras fueron mucho mayores.

La historia oficial respecto del asunto, 25 años después, le sigue echando la culpa a los operadores: el camionero estaba borracho. Sí, claro, como una cuba, pero el camión cargaba explosivos y no tenía frenos. Digamos mejor que en 25 años nadie se atrevió a decirle a los rusos que cierren de una vez los 11 RBMK que heredaron de la Unión Soviética. Y es que paga más hacerse el burro que darle órdenes a quien no obedece sugerencias extranjeras, y los rusos no lo hacen desde épocas del zar Pedro el Grande.

Todavía se discute la cantidad de muertos a lo largo de tantos kilómetros y años:  ¿habrán sido 40.000, como predijo Valeri Legasov, el mayor experto soviético en radioprotección, antes de suicidarse en 1988? ¿O 9.000, como sugieren un cuarto de siglo más tarde arduos cruzamientos estadísticos del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), El Comité de las Naciones Unidas para los Efectos de la Radiación (UNSCEAR) y las repúblicas de Belarús, Liuania, Ucrania y la Federación Rusa? Como sea, durante toda la primera semana del accidente, el periodismo más “naif” y/o amarillento del planeta anunció Chernobyles en Fukushima, sin mayor idea de las diferencias de ingeniería y materiales, o de emisión de gases y polvos.

Vulneradas como parecen las contenciones y recipientes de presión en Fukushima, parecen haber impedido un desparrame libre y masivo de radionucleídos en los reactores 1,2 y 3. En Chernobyl no existían tales defensas pasivas, el sistema de enclavamiento no tenía modo de sobreponerse a una rampa de potencia, y el reactor era volátil por diseño. Y si se trata de llevar contaminantes a distancia, los intermitentes fogonazos de hidrógeno de Fukushima no tienen, por suerte, la potencia térmica de un vasto fuego de grafito debajo, como el que garantiza un RBMK.

Confundir Atucha con Fukushima o Fukushima con Chernobyl evidencia estupidez técnica o astucia política, según quién hable. Pero es mal periodismo.

Venta de terror al paso

En la semana inicial del desastre, hubo mucho vacío de información real: la OIEA y el gobierno japonés hablaban con medio día de retraso sobre una situación que cambiaba en horas, y TEPCO, la corporación dueña de Fukushima, ha perfeccionado durante décadas el mutismo y las malas prácticas. No iba a volverse de pronto la gran comunicadora… y no lo hizo.

La Unión Europea vio entonces servido el negocio de pegarle en simultánea a japoneses y americanos (sus competidores más poderosos en el mercado de centrales nucleares). De modo que la Autoridad Regulatoria Europea describió lo de Fukushima como “apocalíptico”, y le otorgó un grado 6 en la escala INES. Eso es un punto menos que Chernobyl, y conceptualmente, una mentira.

Ante la falta de una primera línea científica creíble, a los medios la truculencia se les hizo negocio de rating y compitieron por decir la gansada más grande. Hoy los mismos tipos que vaticinaban un tendal de muertos por irradiación informan, sin sonrojarse, que si uno tomara durante todo un año leche contaminada con cesio 137 del reactor, proveniente de la vecina municipalidad de Kawamata, absorbería la misma dosis de radiación que un paciente que se hace una tomografía de tórax.

Europa jugará un tiempo a parar la pelota atómica, pero en verdad es la dueña de la misma: tiene la mayor empresa de ingeniería nuclear del mundo (Areva), nada de hidrocarburos y pocas ganas de batirse militarmente para asegurárselos. Habrá gran gritería de ecologistas, Alemania cerrará algunas centrales (y comprará electricidad nuclear francesa), pero en casa nadie quiere apagones. Y afuera hay un planeta entero sin grandes opciones energéticas y dispuesto a comprar sólo buena tecnología.

Estados Unidos, en contrapartida, dejó que su industria nuclear se detuviera en los ’70 debido a sus sobrecostos, y en parte por ello hoy se volvió titular ya demasiados frentes de guerra en países petroleros, así como del peor derrame de crudo de la historia, el de la British Petroleum. También tiene 23 reactores GEMk1 en territorio propio cuya licencia deberá repensar bastante, invendibles de aquí en más.

Oriente todo, con China y Japón a la cabeza, seguirán MUY nucleares como mal menor, porque las opciones son menos empleo industrial o más efecto invernadero, y los costos humanos, económicos, sociales y sanitarios en ambos casos son malos. En los países asiáticos la demanda de potencia es brutal y generalmente no hay excedentes regionales de electricidad, lo que descarta la alternativa fácil de calmar a los ecologistas parando algunas centrales nucleoeléctricas propias y comprarle corriente al vecino.

Lo que nos trae al punto de partida. En medio del tsunami y en el país más preparado del mundo para ello, ciudades enteras de la costa noroccidental de la isla de Honshu entraron en estado plástico: pendiente arriba por las calles rugían negros Niágaras salados, mientras los barcos encallaban en azoteas y los edificios, arrancados, se embestían entre sí al garete o naufragaban. Así murieron tal vez 30.000 personas por causas resueltamente no radiológicas. La cifra final tardará en saberse.

Con por ahora un grado 5 en la escala INES, el accidente nuclear de Fukushima es un hecho tremendo, pero mucho menos que los ocasionados por la tectónica de placas. Sin embargo, la central se robó los titulares. De mala ingeniería no habla nadie, como si todos los reactores fueran iguales. Insultando la inteligencia del público, toda vez que los noticieros vuelven con noticias sobre ahogados en sus casas o aplastados por mampostería, mandan imágenes enlatadas –y ya muy fiambres- no del terremoto o del tsunami, sino de la planta nucleoléctrica.

Con mucha peor leche que la de Kawamata, ya se está aprovechando el terror nuclear “made in Japan” para atacar al programa nuclear argentino. Se lo hace cuando se está atreviendo a inaugurar Atucha II, completada sin auxilio europeo, cuando nuestro país logró dominar el mercado mundial de pequeños reactores para fabricar radioisótopos médicos, y cuando empieza a construir su primera central nucleoeléctrica 100% argentina, el CAREM.

La Argentina se ha vuelto marginalmente incómoda y competidora en el mercado nuclear.  A nadie le extrañe que en nombre del más puro y desinteresado ecologismo, ahora le vayan a arrimar de patadas por querer acercarse al área rival. Pero con 60 años de experiencia bastante impecable en este asunto, era hora de que nuestro país cruzara de una vez el mediocampo.

Lo está haciendo.