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Centrales nucleares Parte 3 - Monografía



 
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Potencial interés de la separación y la transmutación de radionucleidos de vida larga.



El interés por estas técnicas, cuyo objetivo básico es disminuir el inventario radiotóxico de los residuos de alta actividad y por tanto su riesgo radiológico a largo plazo, se ha reactivado en los últimos años por iniciativa de Japón y Francia, como consecuencia de los problemas asociados a la aceptación de los almacenes definitivos de los residuos de alta actividad en formaciones geológicas. Se requerirá un gran esfuerzo económico y humano para su desarrollo y puesta en marcha, además de la colaboración internacional de todos los países que deben gestionar combustibles gastados procedentes de sus centrales nucleares.

Para cumplir el objetivo que se pretende con estas técnicas es necesario separar algunos radionucleidos con largo periodo de semidesintegración y alta radiotoxicidad, como son principalmente el plutonio ya recuperado en el reproceso actual y los denominados actínidos minoritarios (neptunio, americio y curio). También se ha propuesto separar algunos productos de fisión de vida larga como el tecnecio, yodo, cesio y circonio.

El objetivo de la transmutación es la transformación de ciertos radionucleidos de vida larga en otros de vida más corta o isótopos estables. La operación anterior a la transmutación es la conversión de los elementos químicos previamente separados y que contienen los isótopos radiactivos que se quieren transmutar, en formas sólidas adecuadas. Esta operación se puede realizar por fisión o activación neutrónica.

En principio los reactores actuales, tipo de agua ligera, podrían servir para esta finalidad, pero se ha demostrado que es necesario disponer de neutrones de alta energía y a poder ser con flujo elevado, por lo que los estudios se están encaminando a los reactores rápidos y a los sistemas accionados por aceleradores de partículas. Estos aceleradores emiten un haz de protones de alta energía, que al incidir sobre un metal pesado (por ejemplo plomo) producen un alto flujo de neutrones muy energéticos, con capacidad para fisionar los radionucleidos de vida larga.

Este tipo de sistemas recibe también el nombre de reactores híbridos y aunque podrían ser utilizados para producir energía eléctrica, los proyectos actualmente propuestos que están en fase de investigación en EE.UU, Francia, Suiza y Japón, están encaminados a ser utilizados únicamente como sistemas transmutadores.

Otros residuos radiactivos que se generan en la producción de energía nucleoeléctrica. Los residuos radiactivos generados en la producción de energía nucleoeléctrica se suelen agrupar siguiendo la secuencia antes y durante la operación de la central nuclear.

1. Residuos generados antes de la central nuclear.



Contienen radiactividad únicamente natural y son los materiales de desecho: a) de la minería del uranio; b) de la separación del uranio, de los minerales extraídos, en las plantas de fabricación de concentrados (torta amarilla); c) del enriquecimiento en uranio-235 para aumentar la concentración del isótopo fisionable; y d) de la fabricación del combustible nuclear.

2. Residuos generados en el funcionamiento de las centrales nucleares.



Tienen su origen en la fisión o “quemado” del combustible que se introduce en el reactor para producir energía. El cambio que se produce en el combustible al quemarse se ha explicado en una pregunta anterior.

Una pequeñísima fracción de los productos de fisión contenidos en el elemento combustible pasa al agua del circuito de refrigeración por defectos de las vainas o difusión a su través; asimismo pueden pasar al agua los productos radiactivos formados por la activación en la superficie de los materiales estructurales que hay en el núcleo del reactor; finalmente algunas impurezas contenidas en el agua de refrigeración y sustancias empleadas en su tratamiento son activadas, dando lugar a productos radiactivos.

Por estas razones se producen en las centrales nucleares residuos de proceso y mantenimiento resultantes de la purificación del agua del circuito de refrigeración, siendo en su mayor parte residuos de baja actividad y, en algún caso, de media. Se producen del orden de 100 m3 de este tipo de residuos por año de operación en una central de 1.000 MW, conteniendo un total de actividad de 400 curios.

Por otra parte, el combustible nuclear una vez alcanzado el grado de quemado establecido, se saca del núcleo del reactor y se coloca en las piscinas de combustible gastado de la misma central nuclear, que tienen como misión su aislamiento radiobiológico, la disipación de su calor residual y su albergue provisional en espera de su posterior gestión. El agua de la piscina se contamina, y su descontaminación por filtración y absorción producen pequeñas cantidades de residuos de baja actividad. Por último hay que incluir aquí los residuos radiactivos producidos en el desmantelamiento de las centrales.

Residuos que se producen en la minería del uranio, así como en la fabricación de concentrados y de combustible nuclear.



En la minería del uranio y en la fabricación de concentrados de uranio natural se generan materiales residuales, en los que se encuentran pequeñas cantidades de uranio y de la mayor parte de los descendientes de la cadena de desintegración de éste, es decir, es radiactividad debida a radionucleidos que se encuentran en la naturaleza.

En las minas de uranio los materiales residuales sólidos están constituidos por rocas, con tan bajo contenido en uranio que no es económico su aprovechamiento (estériles de minería), los cuales se acumulan en las denominadas “escombreras”.

Residuos que se producen en el desmantelamiento de las centrales nucleares.



Cuando tiene lugar la parada definitiva de una central nuclear se procede, en el plazo más breve posible, a la retirada de la central de todo el combustible gastado que hay en ella, tanto en el núcleo del reactor como almacenado en sus piscinas.

En el caso de los reactores de agua ligera, se procede a continuación a tratar el agua de refrigeración y otros líquidos contaminados, concentrándolos y solidificándolos con cemento, obteniendo residuos sólidos de baja o de media actividad que se retiran de la central.

También se retiran todos los residuos sólidos de baja y media actividad que hubiera almacenados en la central en espera de su envío al almacenamiento definitivo.

A continuación tendrán lugar dos procesos diferentes, pero relacionados entre sí, que son la descontaminación y el desmantelamiento.

La descontaminación engloba todas las operaciones de limpieza para remover los pequeños depósitos de residuos radiactivos que pueden estar fijos en las superficies de la vasija, de los tubos, en bombas, circuitos, equipos, suelos, etc. El desmantelamiento es el desmontaje y demolición de estructuras, tuberías y componentes, de hormigón o metálicos, que están contaminados internamente y su tratamiento como residuos radiactivos. El 85 % del total de una central nuclear nunca llega a ser radiactivo ni se contamina y son residuos y escombros convencionales.

En la producción de concentrados, los principales materiales residuales son los restos de mineral de los que se ha separado el máximo posible de uranio (estériles de planta). Estos estériles se apilan en los llamados “diques de estériles” que generalmente están situados dentro del recinto de la propia fábrica.

En estas etapas se produce el mayor volumen de residuos del ciclo. En el caso de la minería, dependiendo del tipo de yacimiento y del método de explotación, pueden variar entre 3 y 8 toneladas de estéril por kilogramo de uranio final obtenido. En las fábricas de concentrados, este parámetro se sitúa en valores medios en el entorno de 1 tonelada de residuos por kilogramo de uranio extraído.

Aunque es radiactividad natural la que poseen estos materiales residuales (estériles), ha sido aflorada a la superficie y concentrada en una zona. En caso de lluvia puede haber arrastres y filtraciones que contaminen las aguas superficiales y del subsuelo (por ejemplo con radio). También el viento puede ser agente de dispersión de la radiactividad, pues puede arrastrar partículas sólidas o radón, que es un radionucleido gaseoso producido en la desintegración del radio. Estos efectos se evitan llevando a cabo unas operaciones que se conocen como “acciones remediadoras”, que significan una forma de confinamiento suficiente para esta radiactividad natural.

Las operaciones consisten en rellenar las galerías de las minas de interior, o los huecos al aire libre en las minas a cielo abierto, una vez agotadas, con los escombros de más radiactividad, dejando el resto apilados en las escombreras debidamente cubiertas con capas de tierra, que se revegetará, de tal forma que su lixiviación y erosión por los agentes atmosféricos sea mínima.

En el caso de los diques de las fábricas de concentrados, se hace una cobertura con capas sucesivas de asfalto, rocas y arcilla para impedir la acción del viento y el agua. En ambos casos, escombreras y diques, a la vez que se realizan las operaciones de protección contra la contaminación, se estabilizan las pilas de estériles con el fin de evitar deslizamientos. El concentrado de uranio para ser utilizado como combustible nuclear ha de ser enriquecido en el isótopo uranio-235, para lo que se pasa a hexafloruro de uranio gaseoso, del que se obtiene el óxido de uranio sólido, el cual es empleado, en una etapa posterior, para fabricar las pastillas cerámicas que se introducen en las varillas que conforman el elemento combustible.

En estas operaciones se producen pequeñas cantidades de residuos como consecuencia de la contaminación que se origina en las diferentes fases, así como fruto de los subproductos y rechazos del proceso empleado. En ambos casos los residuos que se generan únicamente contienen radiactividad natural. Todos ellos son residuos que se acondicionan en bidones metálicos para proceder a su posterior almacenamiento definitivo.

Seguridad en las centrales nucleares



Contaminación transfronteriza:



Bajo esta denominación se entiende la contaminación que sufre todo o parte del territorio de un país a consecuencia de la llegada a él de productos contaminantes generados en otro y que se transmiten a través de la atmósfera por una acción combinada de los vientos o por las corrientes en el agua.

En lo que se refiere a las emisiones radiactivas de origen diverso (centrales nucleares, usos industriales, aplicaciones médicas, etc.), existe un acuerdo en el seno del Organismo Internacional de la Energía Atómica (OIEA), por el cual, en caso de accidente, se debe de notificar urgentemente a éste, al objeto de poner en práctica inmediata un plan de seguimiento y buscar las soluciones para que los efectos sean tan bajos como sea posible.

Aislamiento de los residuos radiactivos.



El principio que sigue el almacenamiento en vertederos de cualquier tipo de residuos es aislarlos del entorno humano, interponiendo entre ellos y las personas un sistema de barreras que impida su retorno para siempre, o que minimice los riesgos a un valor prácticamente nulo en el caso de retorno, aunque éste sea altamente improbable. Ésto se llama confinamiento.

Para los residuos radiactivos el sistema de barreras debe mantener su eficacia hasta que la radiactividad haya disminuido por decaimiento radiactivo a los niveles fijados por las autoridades competentes. En este caso se elimina, pues, el concepto de perennidad que llevan consigo muchos residuos convencionales.

Con independencia de los avances científicos que permitan, en el futuro, desarrollar tecnologías capaces de eliminar o disminuir la radiotoxicidad de estos residuos (como podría ser la separación y transmutación), actualmente está admitida y tipificada internacionalmente la estrategia a seguir para el almacenamiento final de los residuos radiactivos, es decir, para su confinamiento definitivo.

El peligro a evitar sería que el agua de lluvia o el agua subterránea entrara eventualmente en contacto con los residuos radiactivos, disolviera alguno de los radionucleidos presentes y los transportara al entorno humano. Para disipar este peligro, la estrategia se basa en:

a). hacer con los residuos paquetes insolubles y estables, capaces de resistir la agresión del agua durante largo tiempo
b). diseñar un recinto especialmente preparado para impedir que el agua pueda tener acceso a su interior, donde se colocarán definitivamente los paquetes
c). emplazar y construir el recinto en una formación geológica, superficial o profunda de la corteza terrestre, que pueda garantizar la integridad de los residuos durante el tiempo que se requiera, a la vez que impedir o retardar su retorno a la biosfera en el caso de un fallo, altamente imprevisible, de todo el sistema de barreras.

La naturaleza proporciona una buena prueba de la viabilidad de esta estrategia de almacenamiento. A comienzos de la década de los 70, buscando uranio en el Gabón, se descubrió que en una zona llamada Oklo se habían producido reacciones de fisión. Una conjunción de hechos, tales como una concentración extraordinariamente alta de mineral de uranio y la presencia de agua, que actuó como moderador, hizo que el conjunto funcionara como un reactor nuclear natural.

El fenómeno se inició hace 2.000 millones de años, permaneciendo intermitentemente activo durante unos 500.000 años. El resultado fue la generación de productos de fisión y transuránidos. La mayor parte de estas sustancias, así como sus descendientes, han permanecido retenidas en el mismo lugar donde fueron generadas. El ambiente geoquímico de la zona ha dificultado la migración de esos elementos radiactivos, a pesar de que las características de la geología estaban muy alejadas de las que, actualmente, se exigen para un almacenamiento de residuos radiactivos.

Transporte de los residuos de baja y media actividad.



El transporte de las sustancias radiactivas se realiza de acuerdo con las recomendaciones establecidas por el Organismo Internacional de la Energía Atómica (OIEA). En el caso europeo, la legislación vigente es el Acuerdo Europeo para el Transporte de Mercancías Peligrosas por Carretera (ADR). El Conjunto de medidas establecidas por la reglamentación tiene como objetivo reducir la probabilidad de que ocurra un accidente y en el caso que suceda, mitigar sus efectos.

La seguridad del transporte se basa en el concepto de bulto, siendo éste el conjunto formado por el material radiactivo a transportar y el embalaje que lo confina. El grado de resistencia de este embalaje es proporcional a la actividad radiactiva que contiene y a la forma físico-química de las sustancias transportadas, atendiendo a su capacidad de dispersión. La seguridad se refuerza mediante el diseño de vehículos especialmente acondicionadas.

Los conductores reciben una formación específica, tanto sobre la reglamentación aplicable como sobre las características de los materiales que transportan y sobre los procedimientos de actuación en caso de accidente.

Con objeto de asegurar que se cumplen los requisitos exigidos por la reglamentación vigente y las normas internas de la empresa, ENRESA exige la implantación de sistemas de calidad según normas UNE-ISO, verificando su aplicación mediante auditorías externas (a las empresas transportistas) e internas (a su propia organización). ENRESA, en coordinación con la Dirección General de Protección Civil, tiene establecido un Plan de Contingencias para el Transporte de Residuos Radiactivos, en el cual se tipifican los diferentes posibles incidentes o accidentes que pudieran suceder durante el transporte. Este Plan también establece las responsabilidades de las diferentes organizaciones o autoridades involucradas.

La documentación generada para organizar la expedición y el sistema informático utilizado permiten conocer, en todo momento, la naturaleza de la carga: origen de los residuos, número de contenedores, características de cada uno de ellos (contenido, datos radiológicos, etc.)

Almacenamiento de los residuos de baja y media actividad.



En el caso de los residuos de baja y media actividad, el paquete (denominado “bulto”) es un bidón metálico que contiene los residuos, generalmente inmovilizados en cemento.

Estos residuos sólo es necesario confinarlos como máximo 250-300 años. La estrategia seguida para su tratamiento es el almacenamiento definitivo. La tecnología normalmente empleada consiste en construir, en torno a los residuos, un sistema de barreras de ingeniería, ubicadas en el interior, o sobre una formación geológica estable, a la vez que adecuada para actuar como barrera en el caso de fallo de las artificiales.

Los residuos de baja y media actividad procedentes de las centrales nucleares llegan a El Cabril acondicionados en bidones metálicos de 220 litros. Estos bidones son introducidos en contenedores de hormigón armado de forma cúbica de 2 metros de lado, inmovilizándolos mediante una lechada de cemento. Los contenedores, cuando el cemento de relleno ha fraguado, se llevan a su destino definitivo, una celda de hormigón armado con capacidad para 320 contenedores, la cual una vez llena, se sella y se cubre con una losa de hormigón armado. Cuando todas las celdas estén completas se cubrirán con sucesivas capas de arcilla y grava, siendo la capa exterior de tierra vegetal para plantar arbustos, con el fin de que la instalación quede integrada paisajísticamente en la zona.

El número de celdas existentes en El Cabril es de 28 (en dos plataformas), están construidas sobre el terreno en una formación geológica constituida por pizarras arcillosas. Los residuos procedentes de instalaciones radiactivas (pequeños productores) llegan a El Cabril sin acondicionar, operación que se realiza en las instalaciones allí existentes, procediéndose a partir de esta operación de la misma manera que con los residuos que tenían su origen en las centrales nucleares.

El confinamiento que se produce con este sistema es suficiente para que el impacto radiológico sea prácticamente nulo. En el caso improbable de una situación accidental no prevista, en que haya degradación de estas barreras, el objetivo de seguridad es que el impacto radiológico sea en cualquier caso inferior al fondo natural. A este respecto conviene recordar que un 70 % de los residuos de baja actividad alcanza la inocuidad en unos decenios. El Cabril tiene capacidad para almacenar unos 50.000 m3, volumen que se estima será alcanzado hacia el año 2020.

Riesgo en la producción de electricidad.



Principios básicos de la seguridad nuclear



La seguridad nuclear tiene como meta que durante la explotación de una central no haya escapes de productos radiactivos ni de radiación, ni que se produzcan daños al público, al personal de explotación o al medio ambiente. Para cumplir este criterio básico, las centrales nucleares se construyen de acuerdo con el principio de seguridad a ultranza. Consiste en prevenir en lo posible los fallos que podrían producirse a consecuencia de errores de diseño, fabricación, construcción u operación o por causas externas, pero aceptar que, aún así, podría producirse algún fallo, por lo que, además, han de incorporarse sistemas, conocidos como “salvaguardias tecnológicas”, y adoptarse medidas en la central que anulen o minimicen las consecuencias de estos fallos.

En síntesis, la seguridad a ultranza establece unas medidas escalonadas de seguridad, de tal modo que si falla alguna quedan todavía las siguientes para evitar daños.

Para ello se proyectan y construyen centrales intrínsecamente seguras y se adoptan unos niveles de calidad muy superiores a los de la mayoría de las instalaciones industriales. A pesar de estas medidas, se podrían producir fallos, aunque con una probabilidad muy pequeña. Las consecuencias de éstos se reducen a valores mínimos mediante los denominados sistemas de seguridad, que están duplicados (sistemas redundantes) para evitar los fallos de un único sistema. De esta forma, aun en el caso de un accidente, el escape de productos radiactivos al exterior sería prácticamente nulo.

Seguridad intrínseca de una central nuclear



De acuerdo con el criterio de un diseño seguro, la central debe mantener una seguridad intrínseca y una seguridad incorporada. La seguridad intrínseca nace de su diseño, que introduce principios físicos en el funcionamiento del reactor que tienden a frenar el desarrollo de una reacción en cadena incontrolada. Un reactor nuclear requiere para funcionar una configuración crítica, obtenida por el propio diseño del núcleo del reactor, en la que intervienen diversas variables: el enriquecimiento del combustible, la separación entre barras del combustible, su tamaño, el número de barras por elemento combustible, el número total de elementos, los materiales usados como vaina y como estructura soportante del combustible, el número total de barras de control y otros mecanismos de control.

Los principios físicos que tienden a disminuir la reactividad, es decir, a hacer el reactor menos crítico, actúan cuando aumenta la temperatura del combustible o la temperatura del refrigerante, y ante un aumento del porcentaje de huecos o vapor que aparecen en él. Estas condiciones se deben a una falta de refrigeración del combustible, que es la situación más desfavorable, y son independientes de que actúen o no los sistemas de control. En términos más técnicos, la seguridad intrínseca está unida a los valores de los coeficientes de reactividad, que cambian al variar la temperatura del combustible y del moderador, así como a los de la potencia, el nivel de huecos en el refrigerante, o su densidad.

Barreras de seguridad que protegen un reactor nuclear



Las vías de escape de la radiación y de los productos radiactivos suelen ser similares en cualquier tipo de central nuclear. Sin embargo, una de las principales razones por las que en las centrales occidentales no se ha producido un accidente con consecuencias como el de Chernóbil es porque se han diseñado y construido con el concepto de cuatro barreras físicas para impedir el escape de la radiación y de los productos radiactivos.

Estas barreras se describen a continuación:

- El combustible nuclear es un material cerámico, formado por pastillas de óxido de uranio sintetizado de gran densidad, y constituye la primera barrera, pues retiene una gran cantidad de productos de fisión que no pasan a la vaina. Normalmente, a la temperatura de funcionamiento retiene todos los productos de fisión sólidos y el 90 por 100 de los gases y volátiles producidos.
- La segunda barrera es la vaina donde se apilan, encerradas herméticamente las pastillas de UO2, que no dejan pasar los productos de fisión al refrigerante; en el diseño se admite que pueda existir una pequeña proporción de defectos mecánicos en las vainas.
- La tercera barrera es el circuito primario o circuito de presión, integrado por la vasija del reactor, que es de acero especial de 20 a 25 cm de espesor, revestida interiormente de acero inoxidable, por las bombas de refrigeración, presionador, cambiadores de calor (lado primario) y tuberías de conexión entre los distintos elementos.
- La cuarta barrera es el edificio de contención, construido de hormigón reforzado sobre una losa también de hormigón de más de tres metros de espesor. Todo este edificio va recubierto interiormente por una chapa de acero para asegurar su hermeticidad.

Utilización de las salvaguardias tecnológicas



Además de la seguridad intrínseca de los reactores nucleares, dada por el diseño de su núcleo, existe la seguridad incorporada que aparece en el diseño del reactor. Comienza en las barreras físicas, en los sistemas de protección y control, y en las salvaguardias tecnológicas.

Las salvaguardias tecnológicas son un conjunto de sistemas especialmente diseñados para la protección de las barreras físicas y su principal objetivo es evitar los accidentes y reducir sus consecuencias a límites muy pequeños. En los reactores de agua hay dos tipos de salvaguardias: unas, las denominadas preventivas que tratan de impedir los accidentes, y que se concretan en acciones sobre el núcleo, como su refrigeración para que en ningún caso se alcance la temperatura de fusión del UO2; y otras que afectan a la contención, mitigando las consecuencias de los accidentes.

Las salvaguardias tecnológicas de los reactores de agua están formadas por:



- el sistema de refrigeración de emergencia del núcleo, que asegura en todo momento su refrigeración
- el sistema de evacuación del calor residual, cuando el núcleo no produce energía, y que actúa junto al sistema anterior
- el sistema de inyección de seguridad, que suministra agua borada al sistema de refrigeración del reactor.

En la contención existen el sistema de aspersión de la contención y el de refrigeración por ventilación: el primero para reducir la presión mediante inyección de agua con boro en la atmósfera del recinto de contención, reduciendo la cantidad de yodo en él y, en general, las emisiones radiactivas; y el segundo para eliminar el calor desprendido en el accidente.

Agentes externos en el diseño de una central nuclear



Todas las centrales nucleares están diseñadas y construidas para resistir los efectos de las peores situaciones ajenas a la central consistentes en fenómenos naturales o accidentes que puedan ocurrir en la zona, como son terremotos, riadas, huracanes, etc. También están diseñadas para el efecto que puedan producir otros sucesos no naturales, como: impacto de cuerpos a gran velocidad, etc. El proyecto tiene en cuenta todos estos agentes, de forma que, si alguno llegara a presentarse, la central sería capaz de soportar su efecto sin afectar a la seguridad. En relación con otro tipo de acciones no naturales, como son las intencionadas de tipo terrorista, en todas las centrales existe un plan y medidas de protección físicas y de vigilancia que hacen muy difícil que tales acciones pudieran llevarse a cabo.

Medidas que se toman para garantizar la seguridad de una central nuclear

Las medidas de seguridad adoptadas en las centrales nucleares occidentales, y por tanto en las españolas, son entre otras:

a). Selección de un emplazamiento apropiado, teniendo en cuenta sus características geológicas, sísmicas, hidrológicas y meteorológicas. Se realizan una serie de análisis, sondeos y observaciones para diseñar la instalación de modo que soporte los daños

b). producidos por terremotos, inundaciones, cargas del viento y efectos adversos originados por otros fenómenos.

c). Antes del comienzo de la construcción de la central, se somete a la aprobación de la Administración el Estudio Preliminar de Seguridad, que describe los criterios del proyecto de la instalación y analiza el funcionamiento de los distintos sistemas y estructuras. Además, considera incidentes hipotéticos anormales y demuestra que, aunque se produjesen, la población no sufriría daños inaceptables.

d). Para obtener el permiso de explotación se presenta el Estudio Final de Seguridad, semejante al anterior, pero donde se ha de demostrar que se ha cumplido lo especificado en él y en el que se describe y analiza cómo ha quedado construida la central.

En este estudio final se detalla que:

- Los productos radiactivos que se generan en el núcleo están protegidos por cuatro barreras sucesivas que impiden su liberación directa al exterior.

- Aun en el caso hipotético de un accidente, existen sistemas de seguridad que impiden que sus consecuencias sean daños inaceptables.

- Los sistemas importantes para la seguridad tienen componentes duplicados e independientes para que, en caso de fallo de uno de ellos, actúe su “doble” sin que se deriven efectos perjudiciales. También se duplican las líneas eléctricas, acometidas de agua y otros sistemas, cuando por razones de seguridad hay que garantizar el suministro.

- La central se protege contra posibles sabotajes y dispone de sistemas muy elaborados de protección contra incendios.

- La fabricación de componentes y su instalación y montaje se han realizado de acuerdo con un programa de garantía de calidad muy severo.

d). Antes de comenzar la operación comercial de la central se prepara una serie de documentos oficiales para la explotación que, tras ser aprobados por la Administración, regulan detalladamente todos los aspectos de aquélla.

e). Antes y durante el funcionamiento de la central, los diversos componentes se someten a pruebas para comprobar que funcionan de acuerdo con lo previsto en el proyecto. Así mismo se efectúa el mantenimiento preventivo de la instalación.

f). La Administración regula la concesión de licencias al personal de operación de la central, las cuales hay que renovar periódicamente.

g). La Administración ejerce vigilancia sobre el buen funcionamiento y el cumplimiento de las especificaciones de explotación durante toda la vida de la central.

h). Antes de que la central comience a funcionar, se estudia el fondo radiológico de la zona. Durante la explotación, se ejerce una vigilancia ambiental para comparar los resultados de sus medidas con el fondo y poder determinar cualquier influencia de la instalación sobre la zona.

Seguridad de una central nuclear durante su operación



La seguridad de una central nuclear durante su operación se mantiene con varios sistemas. El control de la operación se basa en seguir la potencia del reactor y en regular su reactividad.

Para ello, el sistema de instrumentación y control del reactor determina el valor de todas las variables de la operación, como son la temperatura del refrigerante, el flujo neutrónico, etc., limitando sus valores, los cuales regula mediante el flujo de refrigerante y las barras de control.

Además, existe el sistema de protección del reactor cuyo fin es producir el disparo del reactor, o su parada rápida, mediante una instantánea inserción de las barras de control ante una indicación de que algún parámetro del reactor tiene valor fuera del intervalo previsto. Además de estos sistemas, la seguridad durante la operación de la central está complementada con la inspección, vigilancia y comprobación periódicas de dichos sistemas, mediante ensayos previamente programados. Existe también un plan de vigilancia radiológica ambiental, tanto en el emplazamiento de la central, como en los alrededores, durante todo el período de explotación. Básicamente consiste en:

a. Toma de datos de dosis en las estaciones ambientales seleccionadas.
b. Toma de muestras de la fauna y la flora de la zona.
c. Toma de muestras de agua, aire y leche.
d. Preparación y recuento radiológico de las muestras.
e. Evaluación radiológica y cálculo de dosis acumuladas.

Riesgo de las centrales nucleares



El riesgo de las centrales nucleares se debe a la presencia y posible escape de las radiaciones y de los productos radiactivos producidos en el núcleo del reactor. Por este motivo, la seguridad nuclear se basa en diseñar, construir y operar las centrales nucleares para obtener de forma segura la producción de energía eléctrica, sin que ello suponga un riesgo superior al tolerable para la población y para los trabajadores de la central.

Se observa que el número de fallecidos por cualquier actividad relacionada con centrales eléctricas es menor que por cualquier otra actividad humana. Si nos centramos en el empleo de centrales nucleares y analizamos su riesgo, tenemos que referirnos al informe Rasmussen en donde se compara la frecuencia de daños materiales originados por fenómenos naturales y a sucesos de actividades humanas, con los ocasionados por el funcionamiento de 100 centrales nucleares. Los riesgos nucleares son siempre extraordinariamente bajos, por la aplicación del concepto de seguridad a ultranza.

Comparación de las centrales generadoras de electricidad



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Los riesgos nucleares son extraordinariamente pequeños, como indican las cifras del informe preparado por Rassmussen. El riesgo es tan bajo, porque la probabilidad de producirse un accidente es muy pequeña, así como el daño que produciría. A pesar de los dos accidentes más graves, los de Three Mile Island (TMI) y Chernóbil, la probabilidad es pequeña, así como los daños ocasionados por dichos accidentes. Si se compara el accidente de TMI, en el cual no hubo un escape radiactivo grande al exterior, con el de Chernóbil que sí lo tuvo, es de resaltar que el concepto de seguridad nuclear impuesto por los países occidentales es mucho más estricto que el impuesto por la antigua Unión Soviética, y los países que usan su tecnología nuclear.

Riesgo de las centrales térmicas de carbón



Los riesgos del empleo de las centrales térmicas de carbón para producir energía eléctrica se localizan en el ciclo de la minería del carbón, en las fases de construcción y en la operación y explotación de la central.

- La minería produce un elevado riesgo de enfermedades respiratorias en los trabajadores, además de enfermedades de tipo nervioso, por inhalación de polvo procedente del proceso de extracción del carbón.

- Durante la construcción los riesgos no son superiores a los de otras actividades industriales, que tienen una elevada frecuencia de ocurrencia características de la instalación de construcciones civiles de gran envergadura. En ningún caso suelen ser de tipo catastrófico.

- En la fase de explotación hay riesgos para la salud de los trabajadores como son: enfermedades respiratorias por la existencia de polvo de carbón, y posible pérdida de capacidad auditiva por ruidos excesivos. Para el público en general, el riesgo se debe a los gases de combustión (SO2, CO, NOx), hidrocarburos, materia orgánica, cenizas, metales y radionucleidos, que ocasionan enfermedades respiratorias, toxicidad y cáncer. Además, por la producción de gran contenido de cenizas, se puede producir contaminación de aguas subterráneas.

- El impacto ambiental que producen estas centrales hay que valorarlo en el tiempo, y en su medio local, regional o global. A corto plazo y en su entorno se produce una contaminación superficial y de aguas subterráneas, por los gases de combustión, y por las cenizas. En el entorno regional por las emisiones de SO2 y NOx puede producirse deforestación. De forma global y a más largo plazo, se produce un cambio en el ecosistema local, y estas centrales tienen una participación importante por el CO2 en el efecto invernadero.

Riesgo de las centrales térmicas de fuel



Los riesgos derivados del ciclo del fuel, desde su extracción como petróleo, el transporte, el refino y su empleo en la central, son fundamentalmente fuego en los yacimientos, emisión de gases orgánicos durante el refino que puede producir gran riesgo de cáncer, daños elevados por fuego en las refinerías, así como durante el transporte.

El riesgo para el público y el impacto ambiental en la explotación de una central térmica de fuel se deben a los gases producidos en su combustión, como SO2, CO, NOx, hidrocarburos y materia orgánica.

Riesgo de las centrales térmicas de gas natural. Si bien en una central térmica de gas los riesgos para la salud y el impacto medioambiental son menores que en una de carbón y en una de fuel, durante la combustión aparece fundamentalmente NOx, que produce un gran riesgo de enfermedades respiratorias.

A esto hay que añadir el riesgo de fuego y explosión durante el almacenamiento y transporte del combustible, procesos muy importantes en estas centrales. Este riesgo se debe a la presencia de gases licuados inflamables en la composición del gas natural. Las emisiones de NOx producen un impacto medioambiental a corto y largo plazo en el entorno regional y local.

Riesgo de las centrales solares. Si es de tipo térmico, que usa heliostatos o espejos, los riesgos los producen la luz reflejada en los espejos (que puede producir ceguera) y los fluidos con los que se trabaja, como sales de sodio, que en general son productos tóxicos. Si es una central solar fotovoltaica, el riesgo más importante se produce en las fábricas de células solares por el gran riesgo de exposición a sustancias y gases tóxicos, y el empleo de equipos de alto voltaje. En el uso de dichas células solares se puede producir un escape accidental de estas sustancias tóxicas con un riesgo para la salud del público.

Riesgo de los parques eólicos. Un parque eólico está formado por un gran número de unidades eólicas, de elevada altura, con palas de los molinos de enormes dimensiones sometidas a fuerzas del viento muy intensas. El mayor riesgo se produce si las palas se desprenden, cuando las condiciones del viento superan los límites de diseño. Si dichos parques no están cerca del punto de consumo, el riesgo para el público es pequeño, pero grande si están cerca del punto de consumo. En este caso hay que añadir el impacto ambiental en forma de ruido.

El calor de refrigeración de las centrales térmicas como afecta el medio ambiente



En toda central térmica (de carbón, fuel, gas o nuclear) hay una parte de la energía que, de acuerdo con la termodinámica, no se transforma en electricidad sino que se elimina en forma de calor residual. Este calor residual, si no se aprovecha de otro modo, se disipa en el agua de refrigeración del condensador.

Cuando esta agua vuelve a su cauce original (río, lago o mar) puede producir un enriquecimiento térmico de este sumidero. Dependiendo de las circunstancias tal enriquecimiento podría dar lugar a alteraciones ecológicas al aumentar la temperatura del agua, pudiendo tener efectos beneficiosos, indiferentes o perjudiciales, según los casos. Fuera de las ocasiones en que el aumento de temperatura sea deseable, la reglamentación prohibe que dicho aumento exceda de una cierta cantidad, por debajo de la cual no hay alteración ecológica.

Esta limitación del aumento de temperatura del agua se consigue diluyendo el agua del condensador con suficiente líquido del sumidero último o recurriendo al uso de torres de refrigeración.

En muchos casos el calor residual puede emplearse con fines útiles en piscifactorías o invernaderos, con lo que además de evitarse el perjuicio ecológico, se aprovecha la energía residual de la central

Los problemas ambientales de las centrales nucleares y las medidas que se toman para evitarlos, son de la siguiente manera. Mientras las centrales térmicas convencionales queman combustibles fósiles para la producción de electricidad, una central nuclear obtiene su energía de la fisión del átomo de uranio. Esto significa que una central de este tipo no envía a la atmósfera óxidos de carbono, de azufre, de nitrógeno, ni otros productos de combustión, tales como las cenizas.

Desde el punto de vista de la protección del medio ambiente, las centrales nucleares siempre han estado sujetas a un estricto control reglamentario institucional difícil de igualar por otras actividades industriales. Dicho marco reglamentario contempla todas y cada una de las fases que componen el ciclo de producción, así como la protección de los trabajadores de la central y del público en general y el desmantelamiento de la central al final de su vida útil.

Efectos ambientales que produce la minería y el transporte de los recursos energéticos



La minería del carbón presenta una incidencia ambiental que puede variar según sea a cielo abierto o a través de pozos. Ambas modalidades tienen un problema en común que es el de las escombreras, cuyo control ambiental, construcción de depósitos estables y cubrimientos de éstos para evitar su disgregación, implica un aumento significativo de los costos de explotación. Cuando la minería del carbón se realiza a través de pozos, de todos es conocida la peligrosidad y el riesgo que para la vida y salud de los mineros representa esta modalidad, y bien merece recordarse que la vida humana es, desde el punto de vista del medio ambiente, el bien superior.

Si nos referimos al petróleo, tanto la extracción y el transporte, como el proceso de refinado tienen sus efectos negativos sobre el medio ambiente y, en especial, las conocidas mareas negras con los grandes daños ecológicos que ocasionan.

La extracción de uranio no presenta, en principio, unas características ambientales muy diferentes respecto a otras mineras metálicas. Por lo que se refiere a la radiactividad, ésta no se encuentra a niveles muy superiores a los existentes en numerosas zonas naturales. En realidad, mediante la minería y el tratamiento de los minerales se recupera el elemento radiactivo haciendo que las escombreras ofrezcan escasos niveles de radiactividad. No obstante, los residuos que se producen para la formación de la llamada “torta amarilla” tienen que ser protegidos para evitar las emanaciones que se producen de gas radón.

Efectos ambientales de la energía hidráulica



Dado que para producir energía eléctrica una central hidráulica aprovecha el desnivel existente en un tramo de río, un primer efecto sobre el medio ambiente es la transformación de un sistema fluvial en otro lacustre.

En el caso de grandes embalses existen también modificaciones microclimáticas de la zona que pueden variar positiva o negativamente la habitabilidad del lugar. La energía hidráulica, considerada como una de las que menor perturbación ocasiona a su entorno, también tiene sus efectos sobre el medio ambiente y en especial sobre las poblaciones.

La ubicación de una central hidroeléctrica tiene sus consecuencias ecológicas; así, entre otras, se alteran la flora y la fauna, el clima local, y se producen posibles actividades microsísmicas, aumento de bacterias y algas, olores y sabores desagradables, modificaciones en las concentraciones de oxígeno y también la posibilidad de cambios ecológicos en el propio embalse y río abajo. No obstante, el cambio que se puede ocasionar no tiene por qué ser negativo, todo dependerá de los estudios ecológicos previos y de la importancia que se quiera dar a unos u otros objetivos ambientales.

La construcción de la central, debido a las grandes necesidades de espacio que necesita, lleva consigo, en numerosas ocasiones, sobre todo cuando las posibilidades hidráulicas de un país están muy explotadas, al desplazamiento de poblaciones a otros lugares. En la actualidad, y en España, éste es uno de los grandes problemas ecológicos que las centrales hidráulicas traen consigo.

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Criterios de selección



1. Primero se debe tener en cuenta si es necesario utilizar este tipo de centrales o existe una alternativa energética más sencilla
2. Si se ve que es necesario utilizar este tipo de centrales se debe tener en cuenta el tipo de reactores que se van a utilizar.
3. Por la finalidad del reactor
4. Por la demanda energética.
5. Por el rendimiento que tenga el reactor y los sistemas de seguridad
6. Se deben tener en cuenta los costos de construcción y funcionamiento de la central.
7. Por la cercanía que se tenga a un cuerpo de agua por el tipo de refrigeración si es abierta o cerrada.

ANEXO



1986 - La catástrofe nuclear de Chernobyl



En Ucrania, a unos 100 kilómetros al sur de Kiev el 26 de abril de 1986 a la 1:23 hs. de (Moscú) el rector numero 4 de la central nuclear de Chernobyl sufre el mayor accidente nuclear conocido en su tipo hasta el presente.

Solo 90 minutos después de haberse decidido reducir paulatinamente la potencia de generación para iniciar un test en el circuito refrigerador del reactor una suma de circunstancias atribuibles a fallas en los sistemas de control, la riesgosa desactivación del sistema de seguridad exigida por el test y la ineficaz actuación de los operadores ante la emergencia desatan la catástrofe.

A solo 2 minutos de haberse iniciado una incontrolada generación de vapor en el núcleo del reactor queda fuera de control, superando en 100 veces los máximos admitidos; estallan por sobrepresion los conductos de alimentación y la coraza protectora de grafito del núcleo produciéndose un pavoroso incendio y la expulsión al exterior de 8 toneladas de combustible radiactivo tras una doble explosión.

Las consecuencias de la catástrofe afectaran a un área con casi 5 millones de habitantes. Las brigadas especializadas enfrentarán la heroica tarea de sofocar los incendios y neutralizar las fugas radiactivas, al menos 30 de sus integrantes morirán por exposición radiactiva letal.

Balance de la catástrofe



Las poblaciones en un radio de 30 Km serán definitivamente evacuadas de las cuales 40.000 eran habitantes de ciudad de Chernobyl. La catástrofe inicialmente disimulada por Rusia trascenderá al propagarse la radiación por toda Europa

Una década y media mas tarde la evaluación de víctimas totales por contaminación directa o por consecuencias indirectas de la catástrofe ascendía a 20.000 personas muertas o con pronostico fatal debido a las afecciones contraidas debido a la radiación y cerca de 300.000 aquejadas por distintos tipos de cáncer.

Desde el accidente de Chernobyl, ocurrido el 26 de abril de 1986, Europa Central y del Este han sufrido grandes cambios en el campo político. Las autoridades de aquel entonces hoy no están, el ciclo del combustible nuclear unificado de los países de la órbita de la ex-Unión Soviética ha sido desmantelado, pero la lluvia radiactiva producida por el accidente continúa matando y los mismos reactores siguen operando.

Con los cambios políticos que la región experimentó en 1989, el mundo pudo darse cuenta del peligro real que encierran los reactores que aún operan en la antigua Unión Soviética. Mucho se dijo acerca de su peligrosidad y varios estudios lo han confirmado pero es muy poco lo que en concreto ha cambiado para mejor. De hecho la situación empeora.

Es tiempo de llamar la atención acerca del retroceso de los estándares de seguridad nuclear. Durante los últimos meses hemos visto como la AIEA ( Agencia Internacional de Energía Nuclear ) ha alterado la Industria Nuclear sobre la seguridad de los RBMKs (tipo de reactor de diseño soviético como el de Chernobyl), mientras tanto, Rusos y Armenios plantean la nueva puesta de servicio de la planta Medzamor y las autoridades ucranias buscan la forma de que el reactor 2 de Chernobyl vuelva a operar.

Queda claro que de continuar con esta tendencia, tendríamos otro accidente, no en décadas, sino en años o incluso meses. Pero mientras se considera esta opción sería bueno estudiar los verdaderos efectos de este tipo de accidente.

Contaminación



El total de superficie afectada en Bielorrusia, Ucrania y Rusia es :



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Por lo tanto la superficie total contaminada por encima de un Ci/K2 ( 1 curio por Km2) es de 104.200 Km2. Se estima aproximadamente 5 millones de personas viven en esta área. A modo de ampliar el panorama de la situación son 600 las granjas que en Gran Bretaña sufren restricciones debido al accidente de Chernobyl. Esto es debido a que la tierra utilizada para pastoreo ovino puede aumentar los niveles de radiación en la carne y sobrepasar así los niveles permitidos de 1000 (Bq/Kg.). Se calcula que inmediatamente después del incidente estas zonas presentaban niveles de contaminación de entre 20 y 25 kBq/m2

REUBICACIÓN DE LA POBLACIÓN



En Bielorrusia: El cáncer de mama se encuentra en aumento; también aumentas los problemas de circulación sanguina. Cerca de 2 millones de personas de unos 3.331 pueblos necesitan “tratamiento especial ‘’. El país necesita comida , equipamiento de diagnóstico, instrumentos de radiación y centros de rehabilitación ‘’limpios'’ y necesitará unos U$S 400-500millones entre hoy { Nov.93} y 1995.

En Ucrania: 190 personas padecen enfermedades de radiación agudas , 20.000 han perdido su capacidad de trabajo y aproximadamente 1.5 millones de niños han absorbido radiación en sus tiroides. De las 180.000 personas involucradas en los trabajos de ‘’limpieza'’ luego de los accidentes sólo un 28% es considerado en condiciones de buena salud. Existen personas con enfermedades de respiración, problemas auditivos y desequilibrios en el sistema nervioso. Hoy hay un aumento de problemas digestivos y amigdalitis, anemia y estrés. La tasa de suicidios creció. Se dice que los niños sufren del ‘’Síndrome de Chernobyl'’. Se registró un aumento del 25% en tumores, un 50% más de desórdenes cardiovasculares y enfermedades relacionadas con el sistema de locomoción.

Es extremadamente difícil comprender la verdadera naturaleza de los efectos en la salud como resultado del accidente de Chernobyl. Sin embargo, la tasa de cáncer de tiroides constituye un indicador de que cifras muchos peores aparecerán en las próximas décadas.

Igualmente de problemáticas son las cifras de la gente que murió como consecuencias del accidente. Las cifras oficiales de las víctimas del accidente van de 31 a 8.000, y las predicciones de muerte prematuras van 40.000 a 500.000.

IMPLICANCIAS ECONÓMICAS.



Rusia, Bielorrusia y Ucrania de por si ya afrontan serias dificultades económicas. Sumado esto ahora deben afrontar la carga financiera y los problemas sociales que trajo aparejado la catástrofe del Chernobyl. En Bielorrusia, un 20% del ingreso total del país es absorbido por los costos de las tareas tendientes a atenuar los efectos de Chernobyl; mientras que en Ucrania esta cifra es de 13%.

En 1993, el presidente Kravchuk declaro que los gastos de tratamiento para las víctimas ascendían a U$S 55 billones.

Un estudio acerca de las implicancias financieras llevada a cabo por Yuri Korakin, estima que los costos hasta el año 2000 habrá alcanzado los 170-215 billones de rublos (con lo cual el valor de cambio en el momento de publicarse el mencionado estudio en 1990 constituía U$S 283-358 billones). Este informe ni siquiera tomaba encuenta las necesidades médicas.

El accidente de Chernobyl tuvo lugar en un área relativamente poco poblada del continente Europa, donde el valor de la tierra y la propiedad es relativamente bajo.

El Ministro Federal de Finanzas ha estimado que un accidente de las mismas dimensiones en Alemania costaría aproximadamente U$S 6.800 billones.

En 1992, el entonces director de Energía e Infraestructura del Banco Mundial, Antoni Churchill, presento un informe ante el Consejo Mundial de la Energía en Madrid. El informe muestra cálculos simples basados en el costo estimado de cerrar y reemplazar los reactores más peligrosos de Europa Central y del Este, y su equivalente per capita de toda población europea. Se calcula entonces que costaría alrededor de U$S 2-4 por persona por año. Su conclusión fue, como política de seguros, que valían la pena pagar este precio en vistas de la posibilidad de otro desastre nuclear.

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Conclusiones



1. Las centrales nucleares son una forma de producción de energía rápida y segura.
2. A pesar de que tiene grandes beneficios, los residuos radioactivos son muy difíciles y costosos de tratar. Además cuando se de una fuga de estos por accidente así como en Arizona no otra solución que invertir mas dinero para construir otra contención para los residuos. A no ser que se tomen medidas drásticas como las que se propusieron este año en la convención de enviar todos estos residuos al espacio en un contenedor lo suficientemente lejos como para evitar que se puedan devolver en mucho tiempo.

Internet



www.british-energy.com
www.cntrillo.es
www.csn.es
www.foronuclear.org
www.bellona.no
www.angelfire.com
www.nucleartourist.com
www.science.mcmaster.ca
www.uilondondon.org

Autor:

Waira





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