Todavía hay 10 reactores de estilo Chernóbil operando en toda Rusia. ¿Cómo sabemos que están a salvo?

Nota del editor: Esta historia fue actualizada el lunes 10 de junio a las 4:45 p.m. E.D.T.

En la nueva miniserie de HBO «Chernóbil», científicos rusos descubren la razón de una explosión en el reactor 4 de la central nuclear de Chernóbil, que arrojó material radiactivo por todo el norte de Europa.

Se descubrió que ese reactor, un diseño llamado RBMK-1000, tenía defectos fundamentales tras el accidente de Chernóbil. Y sin embargo, todavía hay 10 reactores del mismo tipo en funcionamiento en Rusia. ¿Cómo sabemos si están a salvo?

La respuesta corta es, no lo hacemos. Estos reactores han sido modificados para reducir el riesgo de otro desastre al estilo de Chernobyl, dicen los expertos, pero todavía no son tan seguros como la mayoría de los reactores al estilo occidental. Y no hay salvaguardias internacionales que impidan la construcción de nuevas plantas con defectos similares. [Imágenes: Chernobyl, congelado en el tiempo]

«Hay un gran número de diferentes tipos de reactores que se están considerando ahora en varios países que son significativamente diferentes de los reactores de agua ligera estándar, y muchos de ellos tienen defectos de seguridad que los diseñadores están minimizando», dijo Edwin Lyman, científico principal y director interino del Proyecto de Seguridad Nuclear de la Unión de Científicos Preocupados (Union of Concerned Scientists).

«Cuanto más cambian las cosas», dijo Lyman a Misterius.net, «más se mantienen iguales».

Reactor 4

En el centro de la catástrofe de Chernóbil se encontraba el reactor RBMK-1000, un diseño utilizado únicamente en la Unión Soviética. El reactor era diferente de la mayoría de los reactores nucleares de agua ligera, el diseño estándar utilizado en la mayoría de las naciones occidentales.(Algunos de los primeros reactores estadounidenses en el sitio de Hanford en el estado de Washington tenían un diseño similar con defectos similares, pero fueron reparados a mediados de la década de 1960).

Los reactores de agua ligera consisten en un gran recipiente a presión que contiene material nuclear (el núcleo), que se enfría mediante un suministro de agua en circulación. En la fisión nuclear, un átomo (uranio, en este caso), se divide, creando calor y neutrones libres, que se dividen en otros átomos, causando que se dividan y liberen calor y más neutrones. El calor convierte el agua que circula en vapor, que luego hace girar una turbina, generando electricidad.

En los reactores de agua ligera, el agua también actúa como moderador para ayudar a controlar la fisión nuclear en curso dentro del núcleo. Un moderador ralentiza las neuronas libres para que sean más propensas a continuar la reacción de fisión, haciendo que la reacción sea más eficiente. Cuando el reactor se calienta, más agua se convierte en vapor y menos agua está disponible para desempeñar este papel de moderador. Como resultado, la reacción de fisión se ralentiza. Ese bucle de retroalimentación negativa es una característica de seguridad clave que ayuda a evitar el sobrecalentamiento de los reactores.

El RBMK-1000 es diferente. También utilizó agua como refrigerante, pero con bloques de grafito como moderador. Las variaciones en el diseño del reactor le permitieron utilizar menos combustible enriquecido de lo habitual y repostar durante el funcionamiento. Pero con los roles de refrigerante y moderador separados, se rompió el circuito de retroalimentación negativa de «más vapor, menos reactividad». En cambio, los reactores RBMK tienen lo que se llama un «coeficiente de vacío positivo».

Cuando un reactor tiene un coeficiente de vacío positivo, la reacción de fisión se acelera a medida que el agua del refrigerante se convierte en vapor, en lugar de disminuir la velocidad. Esto se debe a que al hervir se abren burbujas, o vacíos, en el agua, lo que hace más fácil que los neutrones viajen directamente al moderador de grafito que aumenta la fisión, dijo Lars-Erik De Geer, un físico nuclear retirado de la Agencia Sueca de Investigación para la Defensa.

A partir de ahí, le dijo a Misterius.net, el problema aumenta: La fisión se vuelve más eficiente, el reactor se calienta más, el agua se calienta más, la fisión se vuelve más eficiente aún, y el proceso continúa.

Prepárese para el desastre

Cuando la planta de Chernobyl funcionaba a plena potencia, esto no era un gran problema, dijo Lyman. A altas temperaturas, el combustible de uranio que alimenta la reacción de fisión tiende a absorber más neutrones, haciéndolo menos reactivo.

Sin embargo, a baja potencia, los reactores RBMK-1000 se vuelven muy inestables. En el período previo al accidente de Chernobyl, el 26 de abril de 1986, los operadores estaban haciendo una prueba para ver si la turbina de la planta podía hacer funcionar los equipos de emergencia durante un apagón. Esta prueba requirió que la planta funcionara a una potencia reducida. Mientras la energía se reducía, las autoridades de energía de Kiev ordenaron a los operadores que interrumpieran el proceso. Una planta convencional se había desconectado y se necesitaba la generación de energía de Chernobyl.

«Esa fue la razón principal por la que todo esto sucedió al final», dijo De Geer.

La planta funcionó a potencia parcial durante 9 horas. Cuando los operadores dieron luz verde a la mayor parte del resto del camino hacia abajo, se había producido una acumulación de xenón absorbente de neutrones en el reactor, y no podían mantener el nivel de fisión adecuado. La energía cayó a casi nada. Tratando de impulsarlo, los operadores retiraron la mayoría de las barras de control, que están hechas de carburo de boro absorbente de neutrones y se utilizan para retardar la reacción de fisión. Los operadores también redujeron el flujo de agua a través del reactor. Esto exacerbó el problema del coeficiente de vacío positivo, según la Agencia de Energía Nuclear. De repente, la reacción se hizo muy intensa. En cuestión de segundos, la potencia aumentó a 100 veces lo que el reactor fue diseñado para soportar. Desastre nuclear de Chernóbil 25 años después (Infografía)]

Hubo otros defectos de diseño que dificultaron el control de la situación una vez que comenzó. Por ejemplo, las barras de control estaban inclinadas con grafito, dice De Geer. Cuando los operadores vieron que el reactor estaba empezando a enloquecer y trataron de bajar las barras de control, se atascaron. El efecto inmediato no fue ralentizar la fisión, sino mejorarla localmente, ya que el grafito adicional en las puntas aumentó inicialmente la eficiencia de la reacción de fisión en las cercanías. Dos explosiones siguieron rápidamente. Los científicos todavía debaten exactamente qué causó cada explosión. Ambos pueden haber sido explosiones de vapor por el rápido aumento de la presión en el sistema de circulación, o uno puede haber sido vapor y el otro una explosión de hidrógeno causada por reacciones químicas en el reactor en fallo. Basándose en la detección de isótopos de xenón en Cherepovets, 230 millas (370 kilómetros) al norte de Moscú después de la explosión, De Geer cree que la primera explosión fue en realidad un chorro de gas nuclear que disparó varios kilómetros a la atmósfera.

Cambios realizados

El período inmediatamente posterior al accidente fue «muy inquietante» en la Unión Soviética, dijo Jonathan Coopersmith, historiador de la tecnología de la Universidad de Texas A&M, que estuvo en Moscú en 1986. Al principio, las autoridades soviéticas mantuvieron la información en secreto; la prensa estatal enterró la historia y la fábrica de rumores se hizo con el control. Pero lejos, en Suecia, De Geer y sus colegas científicos ya estaban detectando isótopos radioactivos inusuales. La comunidad internacional pronto sabrá la verdad.

El 14 de mayo, el líder soviético Mijail Gorbachov pronunció un discurso televisado en el que se refirió a lo que había ocurrido. Fue un punto de inflexión en la historia soviética, dijo Coopersmith a Misterius.net.

«Hizo realidad la glasnost», dijo Coopersmith, refiriéndose a la naciente política de transparencia de la Unión Soviética.

También abrió una nueva era en la cooperación para la seguridad nuclear. En agosto de 1986, el Organismo Internacional de Energía Atómica celebró una cumbre después de un accidente en Viena, y los científicos soviéticos se acercaron a ella con un sentido de apertura sin precedentes, dijo De Geer, que asistió.

«Fue increíble lo mucho que nos dijeron», dijo.

Entre los cambios en respuesta a Chernobyl se encontraban las modificaciones de los otros reactores RBMK-1000 en funcionamiento, 17 en ese momento. Según la Asociación Nuclear Mundial, que promueve la energía nuclear, estos cambios incluyen la adición de inhibidores al núcleo para prevenir reacciones de fuga a baja potencia, un aumento en el número de barras de control utilizadas en la operación y un aumento en el enriquecimiento del combustible. Las barras de control también fueron reequipadas para que el grafito no se moviera a una posición que incrementara la reactividad.

Los otros tres reactores de Chernóbil funcionaron hasta el año 2000, pero desde entonces han estado cerrados, al igual que otros dos RBMK en Lituania, que se cerraron por necesidad de que ese país entrara en la Unión Europea. Hay cuatro reactores RBMK en funcionamiento en Kursk, tres en Smolensk y tres en San Petersburgo (un cuarto fue retirado en diciembre de 2018).

Estos reactores «no son tan buenos como los nuestros», dijo De Geer, «pero son mejores que antes».

«Había aspectos fundamentales del diseño que no se podían arreglar sin importar lo que hicieran», dijo Lyman. «Yo no diría que fueron capaces de aumentar la seguridad de la RBMK en general al nivel que uno esperaría de un reactor de agua ligera de estilo occidental.»

Además, De Geer señaló que los reactores no fueron construidos con sistemas de contención completos, como se observa en los reactores de estilo occidental. Los sistemas de contención son escudos hechos de plomo o acero destinados a contener gas o vapor radioactivos que escapan a la atmósfera en caso de accidente.

¿Supervisión pasada por alto?

A pesar de los efectos potencialmente internacionales de un accidente en una planta nuclear, no existe un acuerdo internacional vinculante sobre lo que constituye una planta «segura», dijo Lyman.

La Convención sobre Seguridad Nuclear requiere que los países sean transparentes sobre sus medidas de seguridad y permite la revisión por pares de las centrales, dijo, pero no existen mecanismos de aplicación ni sanciones. Cada país tiene sus propias agencias reguladoras, que son tan independientes como lo permitan los gobiernos locales, dijo Lyman.

«En los países donde hay una corrupción desenfrenada y una falta de buen gobierno, ¿cómo se puede esperar que una agencia reguladora independiente pueda funcionar? dijo Lyman.

Aunque nadie más que la Unión Soviética fabricó reactores RBMK-1000, algunos de los nuevos diseños de reactores propuestos implican un coeficiente de vacío positivo, dijo Lyman. Por ejemplo, los reactores de generación rápida, que son reactores que generan más material fisible a medida que generan energía, tienen un coeficiente de vacío positivo. Rusia, China, India y Japón han construido todos estos reactores, aunque el de Japón no está operativo y está previsto su desmantelamiento, mientras que el de la India lleva un retraso de 10 años en el calendario de apertura. (También hay reactores con pequeños coeficientes de vacío positivo operando en Canadá.)

«Los diseñadores argumentan que si se tiene en cuenta todo, en general son seguros, así que eso no importa mucho», dijo Lyman. Pero los diseñadores no deben confiar demasiado en sus sistemas, dijo.

«Ese tipo de pensamiento es lo que metió a los soviéticos en problemas», dijo. «Y es lo que nos puede meter en problemas, al no respetar lo que no sabemos.»

Nota del editor: Este artículo se actualizó para señalar que la mayoría, pero no todas, las barras de control fueron retiradas del reactor, y para señalar que algunos de los primeros reactores en los Estados Unidos también tenían un coeficiente de vacío positivo, aunque sus defectos de diseño fueron corregidos.

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Publicado originalmente en Misterius.net .

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