ANN ARBOR, Michigan.— Un año después de la crisis en la planta de energía nuclear de Fukushima Daiichi los científicos y los ingenieros siguen en gran medida a oscuras en lo que se refiere al conocimiento fundamental de cómo se comportan los combustibles nucleares bajo condiciones extremas, según un experto en desechos nucleares de la Univesidad de Michigan y sus colegas.

En un artículo de revisión, en la edición de esta semana de la revista Science, Rodney Ewing, de la UM y dos colegas recomiendan un ambicioso programa nacional de investigación a largo plazo que estudie cómo se comportan los combustibles nucleares bajo condiciones extremas durante los incidentes de fundición del núcleo como las que ocurrieron en Fukushima después del terremoto con magnitud de 9 grados y el tsunami el 11 de marzo de 2011.

Tres de los seis reactores de agua hirviente de la planta tuvieron situaciones de fundición parcial del núcleo que involucraron temperaturas tremendamente altas y poderosos campos de radiación, como asimismo la interacción entre el agua de mar y el combustible nuclear. Se usaron muchas toneladas de agua del mar para enfriar los reactores recalentados y los estanques cercanos para el almacenamiento del combustible usado, y hasta aproximadamente el 8 de abril ocurrió la descarga directa de agua de mar contaminada en el océano y los acuíferos bajo tierra.

“Lo que aprendí, observando todo esto, es cuán poco en realidad sabemos acerca de lo que ocurre si se toma agua del mar, caliente, y se la derrama sobre el combustible nuclear”, dijo Ewing, profesor en el Departamento de Ciencias de la Tierra y el Ambiente, el Departamento de Ingeniería Nuclear y Ciencias Radiológicas, y el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales. Ewing es también miembro de la Junta de Revisión Técnica de Desechos Nucleares de Estados Unidos.

“Nadie, hasta donde yo sé, ha preguntado ‘Bueno, y ¿qué ocurre cuando se hace eso? ¿Estamos haciendo algo realmente bueno o realmente malo?’”, señaló Ewing. “Ese tipo de información no estaba disponible y, hasta donde yo puedo ver, no había experiencia a la que se pudiera recurrir”.

El uso de agua del mar en Fukushima revela la necesidad de un conocimiento fundamental del combustible nuclear que pueda aplicarse a una gama de situaciones inesperadas, dijo Ewing. La investigación debería incluir estudios de los varios materiales radiactivos liberados del combustible dañado durante un incidente de fundición del núcleo, como asimismo un examen escrupuloso de la forma en que el combustible nuclear interactúa con agua dulce y agua del mar, añadió.

Tales estudios podrían conducir a modelos de pronóstico que ayudarían a los operadores de plantas nucleares en su respuesta a acontecimientos imprevistos, tomando medidas apropiadas y oportunas que minimicen los impactos sobre el ambiente y la salud humana. El artículo en Science revisa el conocimiento actual de las intenciones del combustible nuclear durante los accidentes en los cuales se funde el núcleo.

“Casi por definición un accidente es algo que nos coloca en una situación que no se anticipó”, dijo Ewing, profesor universitario distinguido de la cátedra Edward H. Kraus. “Por eso la investigación debería enfocase en las situaciones que uno no espera enfrentar. Hasta ahora, ese tipo de conocimiento es, en el mejor de los casos, fragmentario”.

Los coautores de Ewing en el artículo de Science son Peter Burns, de la Universidad de Notre Dame, y Alexandra Navrotsky, de la Universidad de California en Davis. En el artículo los autores señalan que “los estudios aquí delineados son a la vez difíciles y caros, pero son esenciales para reducir el riesgo relacionado con una dependencia creciente de la energía nuclear”.

Burns, Ewing y Navrotsky encabezan el Centro de Investigación de Fronteras de la Energía, financiado por el Departamento de Energía, y que se enfoca en la ciencia de materiales de actinidos, los elementos más pesados en la tabla periódica y elementos críticos del combustible nuclear. El centro de investigación incluye a científicos e ingenieros de seis universidades y tres laboratorios nacionales de EEUU.

El 11 de marzo de 2011 los tres reactores en operaciones en Fukushima se apagaron rápidamente después del terremoto. La mayor parte del combustible en esos reactores era dióxido de uranio.

Cuando el tsunami inundó el sitio unos 40 minutos después del terremoto, se perdió la energía nuclear y a eso siguió la pérdida de la fuente de energía local para emergencias, lo cual resultó en un apagón en la estación y la pérdida del refrigerante del reactor. Lo siguiente fue una fundición parcial del núcleo en las unidades 1, 2 y 3.

La compañía operadora japonesa, TEPCO, ha informado que ocurrió una pérdida casi inmediata del refrigerante de núcleo en la unidad 1, y que casi todos los conjuntos de núcleo se fundieron y se acumularon en el fondo del contenedor presurizado. A lo largo de los días siguientes ocurrieron fundiciones parciales de los núcleos en las unidades 2 y 3 que dañaron un tercio de los conjuntos de combustible en cada una de ellas.

La reacción del revestimiento de aleación de zirconio del combustible con el agua a temperaturas altas generó gas de hidrógeno que se acumuló y explotó en cuatro de las unidades del reactor. El escape de radioactividad, aparte de los productos gaseosos y volátiles de la fisión, fue dominado con toneladas de agua del mar que se usó para enfriar los núcleos y las piletas de almacenamiento.

Ewing dijo que, a pesar de todas las incertidumbres e incógnitas acerca de los efectos de corto y largo plazo, el uso de agua del mar para enfriar los reactores de Fukushima fue, probablemente, el recurso adecuado.

“Hay una crisis y hay que enfriar los núcleos, no se tiene el lujo de esperar”, dijo. “El uso del agua de mar es lo que parece correcto”.

Durante la crisis nuclear que siguió al terremoto y tsunami del año pasado fueron evacuadas más de 80.000 personas del área más cercana a la planta Fukushima, y más de un año después siguen desplazadas. El gobierno de Japón ha asignado inicialmente 13.000 millones de dólares en contratos para empezar la descontaminación y rehabilitación de una región de más de 35.000 kilómetros cuadrados expuesta a la precipitación radioactiva.

Cincuenta y dos de los 54 reactores nucleares de Japón permanecen apagados un año después en un país donde la energía nuclear antes proporcionaba el 30 por ciento de la electricidad.

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