Reracking nuclear: Las gallinas que entran por las que nunca salen

Como se que afortunadamente este blog lo leen personas de toda condición y sobretodo personas que quieren enterarse de las cosas les contare algo que los pronucleares no quieren contar: en que consiste el reracking.

Lo primero que les voy a contar es que la energía nuclear se puede reducir absurdamente a lo que es, producir electricidad hirviendo agua…o sea a ser unas teteras atómicas.

Les ruego sigan el hilo del tuit de abajo para que comprueben por vds mismos como en ningún momento ninguna persona de las que defiende la energía nuclear muestra o explica abiertamente que es el reracking

Para muestra les dejo algunos de los comentarios vertidos en ese hilo de Twitter.

 

Así que al final le tocara a un simple técnico sin carreras ni masters el tener que explicar que es eso del reracking

Lo primero que debemos explicar es que es un rack de combustible nuclear y para ello nada mejor que un diagrama donde veamos donde se introducen estos cilindros de combustible nuclear o pellets de UO2

Un rack o elemento combustible es un conjunto formado por diversas varillas huecas rellenas de pellets de UO2 que terminan formando la estructura azul de la derecha y preparado para ser introducido directamente en el núcleo de un reactor nuclear…

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…lo que vemos marcado con el nº 19 en este corte que nos muestra un BWR Mark I como Garoña.

En España como vemos en la imagen superior tenemos dos tipos de reactores, los BWR (de agua en ebullición) y los PWR (o de agua a presión, no se me enfaden los que tienen carreras, explicado de manera sencilla) pero hay otros muchos tipos de estructuras para manejar el combustible nuclear…

…la cuestión es que hay que introducir dentro de las teteras atómicas  estos racks de combustible con el oxido de uranio para que se puedan dar las reacciones nucleares y los átomos se dividan dando lugar a otros elementos radiactivos o radioisótopos y a una liberación enorme de energía.

En este antiguo video del primer reactor comercial de Westinghouse nos explican muy bien en que consiste la energía nuclear.

Entre los minutos 15 y 19 nos explican como se construye un rack de combustible y como se actúa para controlar la emisión de neutrones. A esto se le llama criticidad de la reacción en cadena.

En este video nos muestran unas barras de hafnio en forma de X que son las llamadas barras de control. Su similitud química con el circonio lo hacen un material muy utilizado en la industria nuclear, es un gran absorbedor de neutrones. Al interponer estas placas en forma de X entre los racks pasa algo parecido a cuando tapamos con una tapa una sartén con aceite ardiendo, al dejar de entrar aire se extingue el fuego. Aqui lo que pasa es que decae el numero de neutrones al ser absorbidos y por tanto se ralentiza la reacción en cadena, dejan de romperse los átomos de uranio contenidos en las varillas que están dentro de los racks.

Se suele utilizar el Californio para poner en marcha las reacciones en cadena de los reactores.

Obviamente estos racks de combustible llegan a perder su productividad, o sea, dejan de emitir neutrones de la forma adecuada (neutrones lentos o neutrones térmicos que posibiliten mantener la reacción en cadena) y empiezan a crear mucho veneno de fisión o “fission products poisons” como podemos leer en la wikipedia:

Algunos de los productos de fisión, tales como xenon-135 y samario-149 , tienen una alta capacidad de absorción de neutrones. Puesto que un reactor nuclear depende de un equilibrio en las tasas de producción de neutrones y de absorción, los productos de fisión que eliminan los neutrones procedentes de la reacción tienden a apagar el reactor o “envenenar” el reactor. Combustibles nucleares y reactores están diseñados para hacer frente a este fenómeno a través de características tales como venenos consumibles y las barras de control. La acumulación de xenón-135 durante el cierre o la operación de baja potencia pueden envenenar el reactor suficiente para impedir el reinicio o interferir con el control normal de la reacción durante el reinicio o restablecimiento de la plena potencia, lo que puede causar o contribuir a una situación de accidente.

Tal y como podemos leer en un articulo del CSN una vez concluido el ciclo de quemado de un rack de combustible, éste se guarda durante un tiempo en la propia central nuclear:

Una vez concluido el ciclo de utilización de un elemento combustible en el reactor, éste se almacena temporalmente en la propia instalación, en la piscina de combustible irradiado. En este lugar permanece el tiempo necesario para que se produzca la desintegración de gran parte de los productos de fisión de corta vida. Este proceso de disminución de su actividad y, por tanto, del calor producido por la desintegración radiactiva se conoce como “enfriamiento”.

Una vez extraído del núcleo del reactor y ubicado en estas piscinas de combustible usado hay que seguir refrigerandolo (o sea gastando energía) y purificando el agua para extraer toda la basura nuclear que siguen produciendo las desintegraciones nucleares que ya no se pararan nunca…ellos lo laman productos de fisión.

El agua de las piscinas cumple la función primordial de refrigerar el combustible nuclear gastado en las primeras etapas de su decaimiento radiactivo, mediante la extracción continua del calor residual generado por el combustible. Por otro lado, el agua de las piscinas es transparente y, además, constituye un buen blindaje biológico contra la radiación emitida por el combustible irradiado, características ambas que permiten la inspección y manejo de estos elementos por parte de los trabajadores. Tras la etapa inicial de enfriamiento en las piscinas del combustible irradiado, éste pierde parte de su radiactividad y su capacidad de generar calor residual, lo que permite su consideración como residuo y su posterior transporte y almacenamiento.

Estas piscinas de combustible usado están construidas dentro de los reactores nucleares o en edificios anexos.

Esta imagen de un informe oficial por ejemplo nos muestra los racks de combustible alojados en las piscinas de combustible de los reactores de Fukushima…en el reactor 4 por ejemplo habían  1331 racks aunque como veremos según el informe oficial de la NISA habían 1535 racks incluyendo algunos de combustible nuevo.

Fíjense que en dicho informe tanto el núcleo del reactor como la piscina de combustible figuraba como “no damage” o sea sin daños: no comment.

Racks de combustible que estuvieron durante mucho tiempo bajo una lona (circulo rojo) dentro de la piscina de combustible usado o “spent fuel pool” en ingles.

Les recuerdo a los pronucleares que seguimos sin saber como exploto dicho reactor 4 (sin video de la explosión), yo desde luego jamas me trague el tema del hidrogeno que le llego desde el reactor 3, pero no nos desviemos…

Después de este accidente se iniciaron una serie de actividades de mejora por parte del NRC (algo así como nuestro organismo regulador y de control nuclear el CSN) para mejorar e impedir que fallasen los métodos de ventilación endurecida o “hardened vent” en ingles.

Nuestra central de Garoña tiene una contención Mark I con unas  penetraciones rajadas y dudo muchísimo que disponga de la ventilación endurecida que se especifica en este mandato de obligado cumplimiento en los USA…las centrales que no lo implementasen perderían la licencia.

Les traduzco yo un poco a lo bestia lo que se exigía…extraer cualquier tipo de gas de dentro de la contención primaria y/o secundaria de manera pasiva sin ningún tipo de alimentación eléctrica y en las peores condiciones de operación posibles.

El reactor 4 y toda su poderosisima estructura de hormigón armado y acero colapso por los cuatro costados, no solo explotó el techo menos reforzado…

…ese vaporcillo que sale procede de la piscina de equipamiento y del propio núcleo que estaba abierto y vacío en el momento de la explosión…

…nos cuentan que bajo esa lona se mantuvieron de forma segura durante años los mas de 1500 racks de combustible y los productos de fisión resultantes…

 

El 28 de marzo de 2012 se pudo por fin introducir una cámara robot para ver que se cocía allí.

Evidentemente la piscina de combustible ya no tendría el cristalino aspecto de una central en operación…

…sino más bien este otro…

Fue una proeza de la ciencia el haber logrado extraer todo ese material radiactivo de esa piscina.

Y ahora terminemos de explicar que es el reracking.

Tal y como pueden leer en un diccionario nuclear se trata de redistribuir, o sea de hacer que los racks de combustible estén mas cerca unos de otros del diseño original.

O sea pasar de tener una piscina de combustible abarrotada a otra con huecos. Os pongo como ejemplo un reracking que se llevo a cabo en la piscina de combustible gastado de Garoña, el color naranja es el espacio utilizado y el amarillo el espacio disponible.

Por lo tanto el reracking es el nombre que se le da a la sustitución de racks , por otros nuevos de mayor capacidad de almacenamiento de combustible, a fin de maximizar la capacidad de las piscinas. (Si pinchan en el enlace de arriba podrán acceder a documentación que no puedo utilizar sin su permiso)

Esto deben llevarlo a cabo técnicos expuestos a la radiación de los residuos radiactivos ya que de momento no existen robots lo suficientemente sofisticados y resistentes a la radiación para llevarlo a cabo.

El problema sobreviene, creo yo, cuando se siguen sin fabricar depósitos de largo plazo para materiales radiactivos de alta actividad y las piscinas siguen llenándose…siguen entrando gallinas y no sale ninguna.

Y es que como bien podemos leer en trabajos científicos como este las piscinas de combustible usado no fueron diseñadas para almacenamiento a largo plazo:

En España, se usan actualmente dos tipos de almacenamiento: el almacenamiento en piscinas y en contenedores de almacenamiento en seco. Cada reactor tiene una piscina en la que se almacenan los elementos combustibles gastados. El almacenamiento en piscina estaba pensado como almacén inicial de corta duración de los elementos descargados del reactor pero, al no existir una política de ciclo cerrado en España ni ningún almacén temporal centralizado para guardar el combustible, mientras se espera a tomar medidas definitivas, las piscinas están siendo utilizadas actualmente como almacén temporal. La central de Trillo, cuya piscina es de menor capacidad, ha construido un almacén temporal individualizado (ATI) para el almacenamiento en seco. Probablemente otras centrales españolas tendrán que recurrir dentro de unos años a esta solución a corto término. A nivel mundial, cabe decir que aproximadamente un 92% del almacenamiento de combustible nuclear es en húmedo y un 8% es almacenado en seco.

En el caso del combustible nuclear gastado, una vez introducido en la piscina, éste permanece allí durante unos años para que decaiga su actividad y para ser refrigerado. El período de estancia en la piscina es variable según su gestión posterior y después de éste, el combustible gastado debería ser almacenado definitivamente en un almacén geológico profundo (AGP) o reprocesado en el caso que el país siga un ciclo cerrado. La capacidad total a nivel mundial de reprocesamiento del combustible nuclear actual no es suficiente para la cantidad de combustible gastado que es continuamente producido. Tampoco existe ningún AGP para combustible gastado en explotación. En consecuencia, se ha tenido que aumentar la capacidad de almacenamiento temporal de combustible irradiado, mientras se está en espera de la construcción de almacenes definitivos o nuevas tecnologías de reprocesamiento.

Que yo sepa en todas nuestras centrales nucleares se han dado entre 3 y 4 trabajos de reracking para poder ir alojando el combustible nuclear gastado.

Con cada trabajo de reracking los pellets o pastillas de uranio y muchas otras cosas más se van acercando más y más…siempre bajo control por supuesto. Pero el peligro esta ahi, el diseño inicial “se va mejorando” mientras no encontremos una solución para la alta peligrosidad de estos residuos nucleares.

Los bastidores, que están en el fondo de la piscina, están situados estratégicamente de forma que las distancias de separación entre los elementos combustibles estén limitadas para mantener las condiciones de temperatura y de criticidad necesarias. Su diseño permite la circulación del agua de la piscina por su interior, de forma que el calor generado por cada elemento combustible es evacuado. Están hechos de acero inoxidable borado de elevada capacidad de absorción neutrónica. Según la composición del material (la cantidad de Boro), cada bastidor tiene unas limitaciones en cuanto al enriquecimiento inicial del combustible o al grado de quemado.

Creo que estamos dejando cosas muy peligrosas en manos de gente que a veces antepone “el progreso” a la seguridad individual y que dada la compartimentación y especialización a la que hemos llegado nos impide a la gran mayoría siquiera darnos cuenta del peligro.

Les dejo por aqui este video de una prueba de lo que pasa si excedemos dicha criticidad de utilización segura…quizás de lo que pasaría si esos venenos neutrónicos fallasen o se acercasen en exceso unos racks de combustible a otros.


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