21/1/2022
Ciencia

La encrucijada del átomo

Con el 30 aniversario del desastre de Chernóbil, y cuando se cumplen cinco años del accidente de Fukushima, se reaviva el debate sobre la energía nuclear

Arantza Prádanos - 13/05/2016 - Número 33
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La encrucijada del átomo
Trabajadores frente al área de refugio construido sobre el cuarto bloque de la central nuclear de Chernóbil. GENYA Savilov / AFP / Getty
Apenas un suspiro. Los 30 años transcurridos desde el desastre de Chernóbil son poca cosa comparados con la duración de ciertos efectos de la radiactividad liberada aquellos días de abril en la Ucrania soviética. Sin embargo, como cualquier aniversario, proporcionan un espejo en el que medir los cambios experimentados en este tiempo por la energía obtenida de la manipulación del átomo y otear hacia dónde se encamina. La efeméride, casi simultánea al quinto aniversario del accidente de 2011 en Fukushima, ha devuelto al primer plano imágenes fantasmales de las poblaciones cercanas a ambas centrales, así como las voces de los afectados. También se han difundido estampas de cómo la naturaleza encuentra entre la destrucción, y en ausencia del hombre, el modo de regenerarse. Se ha visto incluso lo habitualmente invisible: la propia radiación que persiste en la zona, en fotografías con luces led conectadas a un contador Geiger facilitadas por Greenpeace. El recordatorio ha reavivado el debate sobre el futuro de la energía nuclear, si es que alguna vez se acalló.

El miedo a un accidente y el amplio rechazo social a la energía atómica de fisión perduran, pero para la poderosa industria nuclear, y también para buena parte de la comunidad científica, Chernóbil nunca ha sido una referencia técnica válida. Porque era un tinglado militar de producción de plutonio reconvertido de mala manera para uso eléctrico, sin apenas barreras de contención que aislasen el reactor, y en el que todo lo imaginable salió mal con las consecuencias sabidas. Fukushima fue otra cosa. Las deficiencias en seguridad del diseño original de la planta de Daiichi, además de la imprevisión de sus gestores, agravaron los efectos del terremoto y el tsunami. El accidente, el segundo más grave de la historia después de Chernóbil, sacudió los cimientos del sector nuclear y los planes energéticos de numerosos gobiernos. El “renacer nuclear” que proclamaba la industria desde comienzos de este siglo se interrumpió.

Para Manuel Lozano Leyva, catedrático de Física Atómica y Nuclear de la Universidad de Sevilla, es una característica de la energía nuclear. Desde las primeras centrales puestas en marcha en los años 50, “a lo largo de su historia ha ido respondiendo a impulsos de sucesivas crisis políticas”, con vaivenes que coinciden, según el caso, con restricciones en el suministro mundial de petróleo —el bloqueo del canal de Suez o la crisis de 1973— y accidentes como el de Fukushima.

Reforzar la seguridad

El desastre de Japón dejó en suspenso la cuarta generación de reactores, llamada a suceder a los actuales modelos en uso, con diferentes tecnologías de vanguardia, más eficientes y con menor carga de residuos —en teoría, reutilizarían como combustible en un 99% el uranio gastado de centrales más antiguas—. Alemania adelantó el cierre de todas sus centrales al año 2022 y, en general, la mayoría de los países nucleares optó por reforzar las medidas de seguridad antes que impulsar nuevos desarrollos. “Desde hace 30 años la energía nuclear ha evolucionado mucho, pero —destaca Lozano— debido a que cada vez se exige más seguridad, lo que se hace es añadir elementos nuevos de seguridad a la tecnología antigua. Adoptar una nueva da muchísimo miedo a las autoridades, a los consejos reguladores, a la gente.”

El Dorado de la generación eléctrica es reproducir de forma controlada el proceso que hace brillar al Sol

Con todo, parece cuestión de tiempo. El sector nuclear ha recuperado el pulso. Las grandes multinacionales de la industria postulan la energía atómica de los nuevos tiempos: segura, baja en emisiones y en residuos, como la otra energía limpia capaz, junto con las renovables, de servir de alternativa real a los combustibles fósiles responsables del cambio climático. Enfrente siguen teniendo las mismas críticas: poco o mucho, el problema del combustible gastado dista mucho de estar resuelto, los accidentes ocurren y la electricidad nuclear es más barata que la eólica, solar y demás verdes solo porque muchos de sus costes asociados —seguros, gestión de residuos, desmantelamiento, etc.— corren a cargo del contribuyente. Pero las cifras son elocuentes. Según datos de la Asociación Nuclear Mundial (WNA), hay 65 nuevas centrales en construcción en todo el mundo (muchas en China, Rusia e India), otros 173 reactores planeados o ya aprobados y 337 más en estudio. Los 440 reactores en funcionamiento hoy en 31 países generan el 11,5% de la electricidad total.

“Dicen que los físicos hemos descubierto otra constante de la naturaleza que es el tiempo que falta para la energía de fusión, y siempre son 50 años. También hay quien dice que la fusión es la energía del futuro y siempre lo será”, bromea Lozano. Autor de libros sobre la energía atómica polémicos entre los ecologistas, cree que ese futuro de cinco décadas se acerca y el chiste acabará por caducar. “Si sigue la progresión de estas investigaciones que comenzaron en los años 60, yo sí creo que tendremos energía de fusión en ese plazo”, asegura.

Reproducir de forma controlada y a escala humana el proceso natural que hace brillar al Sol y demás estrellas, liberando cantidades inconcebibles de energía, es El Dorado de la generación eléctrica. Significaría contar con una fuente prácticamente inagotable, ya que los isótopos del hidrógeno necesarios abundan en la corteza terrestre y en el agua dulce y salada; sin emisiones de CO2, porque su principal vertido es el helio, inerte e inocuo; que no emplea materiales radiactivos enriquecidos como el uranio o el plutonio, susceptibles de uso bélico; sin residuos radiactivos de alta duración, y a prueba de accidentes catastróficos porque, en caso de alguna perturbación, el plasma fusionable se enfría por sí mismo. Justo la antítesis del procedimiento tradicional de la fisión atómica del uranio. Y todo ello en una reacción que, a igual masa, genera el cuádruple de energía y cuatro millones de veces más que en la quema de carbón, petróleo o gas.

Una coreografía de partículas

Desde el siglo pasado se sabe que la forma más eficiente de recrear la fusión solar en un laboratorio es acelerar y juntar dos isótopos del hidrógeno, deuterio y tritio. El resultado es un átomo de helio, más pesado, y cierta pérdida de masa que libera energía según la fórmula de Einstein (E=mc2). La agitación térmica del hidrógeno requiere de unas temperaturas superiores a los 150 millones de grados Celsius y también confinar de alguna manera el gas —a esas temperaturas ya en estado de plasma— antes de que se expanda libremente, garantizando que toda esa coreografía de partículas reaccionando entre sí genere más energía de la que se gasta en activar el proceso.

“Esto ya se hace a pequeña escala durante tiempos muy cortos en muchos laboratorios del mundo, pero de ahí a tener una central de fusión que pueda estar continuamente produciendo electricidad queda bastante trecho. Ahora mismo el reto de la fusión nuclear, más que en la física de las reacciones, está en la tecnología, en cómo controlar el proceso y garantizar la continuidad”, explica Eduardo Gallego, director del departamento de Ingeniería Nuclear de la Universidad Politécnica de Madrid.

El megaproyecto ITER (Reactor Internacional Termonuclear Experimental) que construyen la UE —socio principal, con el 45,6% de la inversión—, China, India, Japón, Rusia, Corea y Estados Unidos camina en esa dirección. En 2010 se colocaron los cimientos de la instalación en Cadarache, al sur de Francia, y en 2014 comenzó el montaje de estructuras. Pero los plazos corren lentos. Se esperan los primeros experimentos en torno a 2020, pero llegar al punto de equilibrio entre energía invertida y obtenida, el llamado breakeven, podría tardar más de un lustro adicional. También el presupuesto, estimado en unos 16.000 millones de euros, se considera optimista.

El corazón de ITER es un reactor de tipo Tokamak, heredero del diseño soviético de los 50, en forma de dónut o toroide, que actúa como una inmensa trampa magnética, sujetando el plasma y transfiriendo la energía liberada por la fusión de los átomos de hidrógeno. El ITER no está diseñado para generar electricidad de manera continua. Su objetivo es demostrar que es factible producir 500 megavatios de energía de fusión a partir de 50 MW de potencia, es decir, multiplicar el retorno por 10. El récord actual lo ostenta JET, el reactor experimental europeo predecesor, instalado en Reino Unido, que en 1997 logró 16MW con 24 MW de energía desencadenante.

Otro gran proyecto internacional complementario, DEMO, sería el primer reactor generador de electricidad continua y entraría en funcionamiento en torno a 2040 para preparar el terreno a ulteriores instalaciones comerciales. “Ahí estamos hablando de la segunda mitad de este siglo”, apostilla Gallego.

La participación española en ITER se canaliza a través del CIEMAT, pero también llega a otros proyectos como el IFMIF (International Fussion Materials Irradiation Facility), dirigido en Japón por el físico e ingeniero Juan Ramón Knaster, para identificar los mejores materiales en el reto de domar la fusión nuclear.

Todo al verde

Al actual ritmo de crecimiento demográfico seremos 8.000 millones en una década, y 9.700 para 2050, según Naciones Unidas. En un planeta que se calienta por encima de todas las líneas rojas y advertencias de la ciencia, seguir tirando de energías fósiles es la peor opción posible. Mientras llegan o no las nuevas generaciones de centrales nucleares de fisión y se camina hacia la fusión del átomo, limpia de emisiones de CO2, crecen las voces que apuestan por un futuro energético mayoritariamente renovable, incluso dentro de la propia industria atómica. El mayor constructor de centrales nucleares, el grupo francés AREVA, entró en 2014 en el accionariado de empresas de aerogeneración. Ese mismo año la mitad de las nuevas inversiones mundiales en obtención de energía fueron a parar a proyectos de renovables.

Crecen las voces que apuestan por un futuro energético renovable, incluso dentro de la industria atómica

Aún sin calendario fijo ni compromisos vinculantes, la última Conferencia de Naciones Unidas sobre Cambio Climático (COP21) de París refrendó el objetivo de reducir las emisiones de carbono y atajar el calentamiento global “muy por debajo” de los 2 ºC de aumento respecto de los niveles preindustriales. Para muchos, y no únicamente los movimientos ecologistas, solo será posible si se pisa el acelerador de las energías verdes. Las cifras podrían cuadrar y la transición ser más rápida de lo previsto. El reciente estudio presentado por el director del Programa de Atmósfera y Energía de la Universidad de Stanford, Mark Jacobson, con la participación de expertos de otros centros académicos como la Universidad de Berkeley y la Técnica de Berlín, considera factible cubrir el 80% de las necesidades energéticas en electricidad, transporte, climatización, industria y en el sector primario para 2030 con distintas tecnologías del trinomio eólica, hidroeléctrica y solar. Y el 100% en el año 2050.

El trabajo, monumental en su precisión de cifras y simulaciones, establece medidas de eficiencia energética para contener la demanda, así como porcentajes detallados del mix de generación verde para 139 países, uno a uno. En el caso de España, el traje a medida incide en el potencial de horas de insolación, con un 54,3% de energía solar, sumados paneles residenciales en edificios públicos e instituciones, huertos solares y plantas de concentración; el 35,6% sería eólica terrestre y marina, un 8,7% hidroeléctrica, el 1,3% undimotriz (olas) y mareomotriz, y un residual 0,1% geotérmica. Además de la creación de empleos inherente a la transformación, según Jacobson y su equipo, apostarlo todo al verde salvaría vidas humanas —casi 17.000 muertes anuales por los efectos de la contaminación— y supondría un ahorro en costes sanitarios equivalente al 6% del PIB español.

La vieja aspiración de cosechar uranio marino

Arantza Prádanos
El uranio, base del combustible para los reactores de fisión, es relativamente abundante en la naturaleza en sus diferentes encarnaciones minerales. Está presente en la corteza terrestre en una proporción media de 2,7 partes por millón y los mayores depósitos se localizan en el subsuelo de Australia, Canadá, Níger y Kazajistán. España importa todo el uranio que utilizan sus ocho reactores nucleares, aunque cuenta con las segundas reservas (casi 17.000 toneladas) de Europa, solo por detrás de Francia. En Salamanca se extrajo mineral entre 1975 y 2000, y la empresa australiana Berkeley tiene planes de explotación en esta provincia sometidos al escrutinio de la Comisión Europea y la Audiencia Nacional, en medio de un considerable revuelo político y social.

El consumo de la industria nuclear se ha mantenido estable en la última década y en 2016 será de unas 65.200 toneladas, del total de reservas mundiales estimado en 3,6 millones de toneladas. A este ritmo, el stock global podría durar un siglo, dice la WNA. Pero abundancia no significa infinitud, al menos en la parte sólida del planeta. El mar es otra cosa. Se calcula que los océanos albergan más de 4.000 millones de toneladas. Suficiente, en cálculos de brocha gorda, para satisfacer las necesidades energéticas del planeta los próximos 10.000 años.

Esa vieja aspiración de cosechar uranio marino se ha estrellado repetidamente en las últimas décadas, aunque el panorama puede haber empezado a cambiar. El Departamento de Estado de Energía de Estados Unidos lanzó en 2011 el programa “Uranio del mar” y dos de sus laboratorios parecen haber dado hace poco con una fórmula adecuada. En colaboración con instituciones chinas y japonesas, los expertos han creado un nuevo polímero tratado con un compuesto químico (amidoxima) capaz de atraer el uranio con una eficacia sin precedentes. Sometidas a pruebas en el mar, las fibras habrían conseguido captar entre 5,2 y 6 gramos de uranio por kilo de material en menos de dos meses. La Sociedad Americana de Química dedicó en abril un monográfico de su revista, Industrial & Engineering Chemistry Research, a los prometedores resultados de este programa experimental.