L’energia nuclear sense mites

Per a gran part de la població l’energia nuclear té mala fama. El seu ús militar amb les bombes atòmiques llançades sobre Hiroshima i Nagasaki ara fa 75 anys ha ajudat molt a bastir aquesta visió negativa, i molt més encara amb la guerra freda amb potències nuclears que disposaven (i encara disposen) de milers de míssils nuclears apuntant-se mutualment. Dit d’una altra manera, l’energia de l’àtom fa por.

Cal recordar que l’energia nuclear és un procés físic d’emissió espontània o artificial d’energia causada per algun procés de modificació de l’estructura d’un nucli atòmic, anomenat reacció nuclear. La natura és així, ens agrade o no. Vivim envoltats de processos nuclears (el Sol, els raigs còsmics, la radioactivitat del granit de les nostres cuines, alguns aliments…), als quals la vida en la Terra s’ha adaptat al llarg del procés de l’evolució. És el que s’anomena radioactivitat natural. Per això ha estat un avanç fonamental comprendre com funcionen aquests processos i, en la mesura del possible, tractar d’aprofitar-los per al benestar de la humanitat.

Tanmateix l’aprofitament de l’energia nuclear per a ús civil, aplicada a la medicina, a la investigació científica i més concretament a la producció d’energia elèctrica en centrals nuclears pateix molts dels estigmes (ben merescuts) de les aplicacions militars. Moltes vegades se’ls veu complementaris i fins i tot es posen en el mateix sac.

Parlant específicament de les centrals nuclears, una visió racional del tema, fugint d’afirmacions sense base científica ni tècnica, és necessària per allunyar-se  dels tòpics que se solen associar a l’ús civil de l’energia nuclear: cara. perillosa, innecessària i amb interessos ocults.

A més a més hi ha multitud de mites que s’associen de manera repetitiva a les centrals nuclears: que poden explotar com una bomba atòmica, que serveixen per construir armes atòmiques, que viure prop d’elles produeix càncer, que no hi ha tractament dels residus, que aquests contaminen l’entorn durant milers d’anys, etc…

Les centrals nuclears són perilloses, és cert. Però també ho és qualsevol empresa química o un emmagatzematge de productes fertilitzants. Recordem l’explosió d’una empresa a la petroquímica de Tarragona o l’explosió del port de Beirut, tots dos casos de fa només unes setmanes.

Com en els casos ressenyats, una gestió deficient de qualsevol instal·lació industrial  pot portar al desastre. I respecte a les centrals nuclears l’experiència de Txernòbil és l’exemple més clar. El deficient disseny de la central, les proves realitzades sense supervisió i la caòtica gestió posterior van ser, segurament, una de les causes de l’enfonsament pocs anys després de la Unió Soviètica. Recomane que veieu la minisèrie Chernobyl on tot això es veu de manera meridiana.

La bona gestió i manteniment d’una indústria ha de ser, per tant, la prioritat màxima per a que aquesta siga acceptada per la societat. I sembla que les centrals nuclears són especialment sensibles a aquest tema.

Però és que a més a més, l’ús de l’energia nuclear per produir electricitat és molt més segura que la utilització de combustibles fòssils, al contrari del que creu la gent. Si mirem les fantàstiques gràfiques del OurWorldinData ens assabentarem que és quasi tan segura com l’energia eòlica (punxeu la figura si voleu veure-ho més gran).

I en temps d’emergència climàtica, l’interès per la descarbonització de la societat és a hores d’ara màxima. Cal baixar de manera ràpida l’emissió de gasos d’efecte hivernacle. Per això es pretén omplir les muntanyes de parcs eòlics i les zones rurals de parcs fotovoltaics. Els problemes mediambientals no seran menors. S’obriran nous camins per zones naturals, es posaran llums als molins, es perdran terres de conreu. El conflicte està assegurat. Però tot té un preu.

I quin paper pot jugar l’energia nuclear en la lluita contra l’esclafament global? Juntament amb les energies renovables pot ajudar a reduir la dependència dels combustibles fòssils, ja que una vegada construïdes, ja no emeten diòxid de carboni a l’atmosfera. Molts pensen que l’energia nuclear serà, per tant, una solució necessària per salvar el món.

Amb aquesta idea Alfredo García, supervisor de la central d’Ascó, i divulgador científic, ha escrit l’interessant assaig,

La energía nuclear salvará el mundo, Derribando mitos sobre la energía nuclear. Planeta, 2020,

Alfredo García, conegut com a @OperadorNuclear a Twitter, amb un llenguatge amè i molt didàctic, desmunta totes les fal·làcies i mites al voltant de l’energia nuclear. Comença explicant que és això de la radioactivitat, sempre tan mal compresa, per passar ràpidament a detallar-nos el funcionament d’una central nuclear, aturant-se en tots els processos que s’hi fan, amb el problema dels residus i el futur de les noves centrals de quarta generació. La gran contribució de les centrals nuclears en la salvació del món (un planeta tal com el coneixem ara), és el tema de les darreres pàgines del llibre. I, perquè tot quede més clar encara, els ensenyaments del llibre no són només opinions de l’autor sinó que estan fonamentats en la seua llarga experiència en el treball supervisant les tasques a realitzar en la central en la que treballa sinó en l’abundant literatura científica i tècnica a l’abast de qui la vullga estudiar, una part de la qual podem veure en la bibliografia que clou el llibre.

En temps de pandèmia, fake news i pseudociències, l’opinió sobre qualsevol assumpte d’interès públic ha d’estar fonamentada en textos dels experts i en la literatura científica. Sense aquest bagatge intel·lectual previ que qualsevol pot adquirir per estudis o a través de bona divulgació científica, el ciutadà no serà realment lliure per expressar les seues opinions i prendre les accions que corresponguen.

Alfredo García amb aquest llibre ha contribuït a elevar el coneixement sobre l’energia nuclear i el seu aprofitament per a la generació d’energia elèctrica.

Ah! amb unes precioses il·lustracions realitzades pel seu fill Álvaro.

Està boja la nostra espècie? L’ús de l’energia nuclear

L’energia nuclear ha estat un mal negoci per a la humanitat. Tant si l’ús és civil (centrals nuclears) com militar (armes) els elements radioactius alliberats al medi ambient comprometen la vida en el nostre planeta. Serem els destructors de la nostra espècie?De tot això ens parla Vicent Martínez Sancho a l’obra L’ús de l’energia nuclear (Homo sàpiens?) que ha estat publicada per Edicions del Bullent.

Vicent Martínez Sancho ha estat professor de Física a la Universitat de València durant quaranta anys. Però a banda d’ensenyar com funciona el món, s’ha preocupat també per la societat on viu. Per això ha estat un dels fundadors de Nacionalistes de la Valldigna. I també ha estat lligat des de sempre a Acció Cultural del País Valencià des del seu naixement i en fou president una pila d’anys. A banda de tot això, vaja per endavant, que ha estat un del meus millors professors de física a la facultat. En català ens ensenyà que el món físic pot entendre’s i com construir equacions que ens el determinen. Per tot això, li tinc molt de respecte i estima.

Si, a més a més, lliguem el seu compromís cívic i la seua passió per la ciència podrem entendre la seua preocupació per les conseqüències de l’ús de l’energia nuclear, tant en la seua vessant civil (centrals nuclears) com militar (armes de destrucció massiva).

Fruit d’aquest interés ha estat la seua darrera obra L’ús de l’energia nuclear (Homo sàpiens?) que ha estat publicada per Edicions del Bullent.

Contava el professor Vicent Martinez Sancho, en la seua presentació al Casal Jaume I de Gandia, que el problema del canvi climàtic és ben real i ben greu segons l’informe del 2007 del Pannell Internacional (IPCC). L’excés de diòxid de carboni és d’origen antròpic (humà) i, si no s’atura aquesta tendència, el 80% de les espècies pot desaparéixer. L’única solució al canvi global, diu l’informe, és substituir les fonts d’energia fòssil per fonts no contaminants com ara les renovables, la nuclear o fer aparells de captació de CO2.

En aquest informe s’han basat els membres del lobby espanyol de nuclears (Foro Nuclear) per publicitar la bondat de les centrals nuclears argumentant que no emeten diòxid de carboni a l’atmosfera. Són industries netes, diuen. Tanmateix Martinez Sancho ens féu veure que aquesta innocuïtat és una fal·làcia, ja que el procés d’extracció del combustible nuclear, des de la mina de pechblenda a l’Àfrica, fins a l’obtenció de l’isòtop d’urani 235, útil per a la central nuclear, és llarg i costós i emet grans quantitat de gasos d’efecte hivernacle. Només cal pensar en el moviment d’enormes quantitats de roques, en la utilització de maquinària pesant que funciona amb combustible fòssil, el seu transport, el seu enriquiment, etc…

El professor ens parlà de l’ús de l’energia nuclear com un drama en tres actes:

  1. L’enriquiment, o concentració de l’isòtop d’ 235U, útil per a les centrals.
  2. La generació d’energia elèctrica a la central nuclear.
  3. El problema dels residus.

Ens detallà cadascun d’aquests punts que podeu llegir en el llibre. Ací us parlaré una mica del tercer problema: què fem dels residus?

En el nucli del reactor l’energia s’aconsegueix bombardejant amb neutrons l’urani (235U) tal com ja vaig explicar a l’apunt dedicat a l’accident nuclear de Fukushima. Aquest urani s’anirà trencant (o fissionant) pel xoc dels neutrons en trossos, elements químics més petits que són, al seu torn, radioactius. És a dir, són emissors de partícules energètiques enormement perilloses per a la vida.

En general aquests elements resultants no són vàlids per a la producció d’energia i s’han de retirar de la pila de combustible nuclear. Són els residus nuclears. Alguns es desintegren en poques hores o dies transformant-se en elements estables no radioactius. D’altres, però, triguen anys, o fins i tot milers d’anys, en deixar de ser perillosos. El seu emmagatzematge és, per tant, problemàtic ja que s’han de guardar en un lloc tancat, estanc, a prova de terratrèmols, tsunamis o d’atacs terroristes durant milers d’anys. I qui ens assegura que això és possible? Deixem una herència als nostres fills que no es pot desactivar, i als fills del nostres fills i molt més enllà.

L’elecció de Villar de Cañas com a seu del magatzem de residus nuclears (ATC) només és una ubicació per a 60 anys. Dos problemes se’ns plantegen. Primerament deixem el problema per a les generacions futures ja que els que han pres la decisió ja no hi seran en passar aquests anys i després, què farem passat el temps establert amb els residus?

Una cosa està clara, va dir Martinez Sancho, el canvi climàtic pot ser un desastre però la vida no desapareixerà. Tanmateix la radioactivitat afecta l’ADN de les cèl·lules, causa mutacions i la mort. La vida al nostre planeta està, doncs, clarament compromesa amb l’ús de l’energia nuclear.

El professor detallà els accidents més importants de les centrals nuclears, com el de Three Mile Island, el de Txernòbil o el de Fukushima. Tots han deixat una zona inhabitable al seu voltant, contaminada durant anys per elements radioactius. Isòtops radioactius com l’estronci (90Sr) que pot substituir el calci del nostres ossos, el iode (129I) que pot substituir el iode de la nostra tiroide, o el cesi (137Cs) que substitueix el potasi. Tots aquests són productes normals de la fissió nuclear de l’urani a les centrals i un accident greu allibera al medi ambient aquests productes.

Per a la humanitat l’ús de l’energia nuclear ha estat un mal negoci. Si ja vam començar amb  l’alliberament explosiu d’energia en les bombes d’Hiroshima i Nagasaki, l’ús pacífic de l’energia nuclear ha resultat ser una bona enganyifa, ja que ni les centrals han resultat segures ni s’ha sabut solucionar el problema dels residus, ajornant-lo per a les generacions futures.

La presentació del llibre acabà amb una referència a les proves atòmiques a Moruroa (Polinèsia francesa) que han deixat un depòsit de 5 quilògrams de plutoni al vas coral·lí. I amb un gram, ben repartit, n’hi ha prou per fer desaparéixer la població de la Terra.

Som conscients del desastre nuclear que hem causat i que hem deixat per als nostres fills? Vertaderament som Homo Sàpiens?

Fotos: Presentació del llibre al Casal Jaume I de Gandia. Enric Marco.

L’energia nuclear, com va això?

Reaccio nuclear
Encara que l’accident nuclear a la central de Fukushima s’està esvaint de mica en mica dels mitjans de comunicació, desplaçats per la guerra a Líbia i per les brofegades que es llancen els partits majoritaris espanyols, la radioactivitat continua allí i es quedarà per molt de temps.Però que és això de la radioactivitat i de l’energia nuclear?Anem a pams. Clar dir primer que la radioactivitat és un fenomen natural. Els àtoms d’un element pesat com l’urani, es trenquen, espontàniament o de manera provocada, en àtoms més menuts, generalment radioactius, alliberant energia i partícules. La radioactivitat és la responsable que l’interior de la Terra siga encara calent. L’evolució ens ha adaptat per a suportar un cert grau de radiació ionitzant i per això podem viure en zones una mica més radioactives com les àrees granítiques.
Una central nuclear és l’aplicació industrial que utilitza aquesta propietat de separació o fissió dels àtoms per produir electricitat. Així, per exemple, existeix un tipus d’urani, l’isòtop urani 235 (235U) que és usat en les centrals nuclears (però també per a fabricar armes) i que es trenca de manera directa en altres elements com el criptó o el bari.
Si bombardegem amb un neutró un àtom  de 235U, aquest es trencarà i emetrà 3 neutrons que xocaran amb altres àtoms de 235U, com es pot veure a la reacció següent:

 

{}^{235}_{92}mathrm{U} + {}^1_0 n rarr {}^{93}_{36}mathrm{Kr} + {}^{140}_{56}mathrm{Ba} + 3~ {}^1_0 n

 

Aquests tres àtoms d’urani donaràn cadascun d’ells 3 neutrons més, en total 9 neutrons, que podran xocar amb 9 àtoms d’urani que produiran 9*3=27 neutrons, que a la seua vegada trencaran més àtoms d’urani i així seguirà… Això rep el nom de reacció en cadena i si hi suficient urani i es deixa que la reacció vaja sola es produirà una cascada de neutrons que fissionaran tot l’urani amb el resultat d’una explosió nuclear atòmica.En una central nuclear aquesta reacció en cadena està esmorteïda per uns absorbents que controlen el flux de neutrons. Normalment són formats per barres de carbó/grafit o beril·li metàl·lic.

Quan es vol parar una central nuclear només cal introduir les barres de grafit entre  les peces d’urani per tal que s’absorbesquen TOTS els neutrons. Però l’aturada no és instantània. El calor que queda de les reaccions anteriors s’ha de continuar eliminant mitjançant el circuit de refrigeració, generalment d’aigua.

El terratrèmol de Sendai de l’11 de març va fer parar, de manera automàtica, moltes central del nord del Japó. A Fukushima les barres de grafit s’introduïren dins dels contenidors d’urani. Sense corrent elèctric la refrigeració d’emergència amb motors diesel va funcionar fins que una hora després el tsunami s’emportà els motors.

I ací començaren els problemes. Sense possibilitat d’eliminar el calor sobrer, el nucli on s’hi troba l’urani va continuar calfant-se. No sabem encara si l’urani s’ha fos i ha formant una pasta líquida que és fàcil que isca al medi ambient per les esquerdes. Sembla que el nucli estanc del reactor número 2, que usa plutoni en lloc d’urani, ja ha deixat escapar plutoni.

Els residus de la reacció solen ser radioactius, és a dir, emeten partícules perilloses, i ja s’han detectat fora de la planta, a l’aire i al mar.

Aquestes partícules perilloses són el que anomenem radioactivitat i l’explicació de com actua i com ens podem protegir d’ella serà el tema d’un pròxim article.

El bloc de Juli Peretó ens dóna més informació sobre l’accident de Fukushima, tot recordant Txernòbil. També ens informa que el dimecres de la setmana que ve, al Centre de Cultura Contemporània de València (l’Octubre, OCCC), tenim l’oportunitat de debatre sobre l’energia nuclear a un Bar de Ciències: Lliçons nuclears, de Fukushima a Cofrents. Lliçons nuclears, n’aprendrem?

Imatge: Fissió nuclear del Visual Dictionary On-Line.

 

La fi de l’era de les centrals nuclears?

Fukushima
L’accident nuclear a la central de Fukushima ha reobert el debat, no mai tancat, de la conveniència de les centrals nuclears en la nostra societat. La crisi, l’abastiment de combustibles des de països en conflicte i, les, no tan barates, energies renovables havien portat a la societat a començar a admetre que no havia més remei que empassar-nos les nuclears.Tanmateix les centrals, fins i tot abans del desastre japonés, ja no podien amagar que no són tan inoqües: el seu alt cost de construcció, el maneig d’un combustible perillós, que és fàcilment aprofitable amb processament per a ús militar, la seua vida útil limitada, el seu impossible desmantellament una vegada tancades, la impossibilitat de tractar els residus i finalment la vulnerabilitat front a desastres naturals fan que la societat prenga consciència de que s’ha acabat l’era de les nuclears.Jo vaig patir l’accident de Txernòbil quan vivia a Alemanya en els primers mesos de la meua tesi doctoral. Recorde aquells dies posteriors al 26 d’abril del 1986 com un malson. La informació contradictòria a la televisió alemanya que entenia a penes amb el meu deficient alemany, les notícies de les ràdios franceses avisant que el cap de setmana el núvol radioactiu arribaria a la frontera alemanya, però,  no us preocupeu, deia el locutor, que no passaria a França, no em deixaven gens tranquil.

Aquestes setmanes he viscut la mateixa sensació. Ara sóc més lluny de la central amb problemes, és veritat, però no deixe de pensar en els japonesos, alguns dels quals conec personalment i que em consta que es troben ben preocupats.

Ara la humanitat torna a enfrontar-se a un perill semblant al del 1986. Si amb el cas de Txèrnobil podíem dir que els soviètics no feien un manteniment adequat de les seues centrals, i fins i tot no construïen l’edifici exterior de contenció al voltant del nucli, per ser una vel·leïtat capitalista, en el cas de la central de Fukushima sembla que tècnicament tot era correcte però l’envestida del tsunami va ser molt més gran del previst.

El que ha fallat realment a Fukishima ha estat el no poder respondre a un desastre natural fora de mida. I aquest fet, donat que la Terra és un planeta actiu que va modificant-se al llarg dels mil·lennis, tornarà a produir-se en un altre lloc i temps.  I és que la natura ens ha demostrat com som de vulnerables davant d’una tecnologia que no té previst que fer en aquests casos excepcionals.

I el mateix podríem dir dels residus nuclears. Si el Magatzem Temporal Centralitzat (MTC) de residus radioactius d’alta activitat és instal·lat finalment a Zarra (La Vall de Cofrents) o a Ascó (Ribera d’Ebre) tindrem un altre motiu per a preocupar-nos. Qui ens assegura que una riuada de l’Ebre, del Xúquer o un terratrèmol no fan malbé el magatzem?

Foto: La central de Fukushima abans del desastre.