IV-4 SOLUCIONES TEMPORALES PARA EL CALENTAMIENTO GLOBAL Por Dr. Dieter H. Otterbach

Desastres nucleares como Chernóbil y Fukushima vs depredación del medio ambiente por el Dr. Dieter H. Otterbach.

Cuál es el costo-beneficio de la construcción de Plantas Nucleares para satisfacer la demanda de energía eléctrica en México y el mundo?

Es la única opción a corto y mediano plazo para dejar de contaminar el medio ambiente y detener la degradación del planeta?

-AGV-

IV-4 SOLUCIONES TEMPORALES PARA EL CALENTAMIENTO GLOBAL

Reactores Nucleares de Fisión.

Se puede considerar que las centrales nucleares que usan uranio u otros elementos pesados radioactivos generan energía eléctrica renovable porque no producen nada de gases de invernadero. El uranio es 100 veces más común en la Tierra que la plata y otros minerales, y está disponible en grandes depósitos en todos los continentes de la tierra. Así, el uranio se puede considerar una fuente de energía renovable pero cuando se entienden los severos peligros de la radioactividad, los residuos tóxicos altamente radioactivos y, especialmente, los altos costos de las centrales, debemos concluir que este proceso no ofrece ninguna solución a largo plazo para satisfacer el déficit de energía eléctrica. Pero, hasta que la FUSIÓN nuclear esté disponible comercialmente, reactores nucleares son la única solución intermediaria para salvar la Tierra del calentamiento global.

El uranio natural es una mezcla de dos isótopos, 99.3% U-238 y 0.7% U-235, los reactores nucleares usan U-235, enriquecido a 5%, a través de varios procesos de separación física. Las bombas atómicas usan U-235 altamente concentrado a >95%. El U-235, con 92 protones, es el elemento natural con el mayor peso atómico y su núcleo sobredimensionado se descompone (fisión) en muchos elementos menores, altamente radioactivos, liberando mucho calor y radiación. La masa total de los productos de esta fisión es un poco menor que la masa del uranio usado. Esta pequeña diferencia de masa se convierte en mucha energía, según la famosa ecuación de Einstein, e=mc²: el déficit de masa (m) se convierte en energía (e) multiplicado con el cuadrado de la velocidad de la luz (c²), que es 300,000km/segundo (90,000,000,000). Un gramo de U-235 produce 10 millones de veces más calor que la quema de un gramo de carbón.

Las diferentes configuraciones de los reactores en las centrales nucleares producen vapor que pasa a través de intercambiadores de calor a turbinas generando energía eléctrica. La carga de 30 toneladas del radioactivo combustible tiene que cambiarse cada 5 años dejando la misma cantidad de residuo muy radioactivo que todavía produce mucho calor y, por eso, necesita ser estocado en agua de grandes piscinas con refrigeración durante 5 a 10 años hasta que se enfríe adecuadamente para transferirlo a grandes contenedores de cemento. Estos residuos todavía son extremadamente radioactivos por miles de años y tienen que ser guardados en lugares geológicos muy profundos y seguros de terremotos, sin duda alguna, un proceso muy costoso. En 1945, Cheliabinks, en la cordillera de los Urales, explotó un depósito de 66 metros cúbicos de residuos muy radioactivos, contaminando gravemente un área de cien hectáreas, reduciendo 23 pueblos a escombros y forzando la evacuación de 10,000 personas.

La palabra “nuclear” inmediatamente recuerda a los catastróficos desastres de Chernóbil y Fukushima y, por el miedo de más accidentes, la construcción de nuevas centrales nucleares se está disminuyendo en el mundo. Alemania decretó que, en 2022, todos sus 17 centrales nucleares, que generaron un 22.4% de su demanda eléctrica, deberán ser desactivadas. Sus proyectos acelerados, para generar energía renovable, no pueden satisfacer la demanda nacional y así tuvieron que construir otra central termoeléctrica usando gas natural liberando más CO₂ a la atmósfera. De los seis accidentes nucleares en el mundo, que emitían gases radioactivos, los dos peores fueron causados por su mal diseño combinado con graves errores humanos. Hoy, con la cuarta generación, se implementaron, radicalmente, nuevos diseños que prometen absoluta seguridad del equipo, pero el factor humano es siempre un factor impredecible.

En el mundo hay 413 reactores nucleares, con una capacidad de 396GW, están en operación en 31 países que satisfacen un 17% de demanda eléctrica del mundo. Más de 50 unidades están en construcción de las

cuales 16 se están terminando en China, y 115 ya están retiradas del servicio por problemas técnicos o por haber alcanzado el fin de su vida útil, que es de 25 a 40 años, y varias otras centrales nunca se completaron. México tiene dos reactores nucleares en Laguna Verde en el estado de Veracruz, con una capacidad de 1,604MW, que debería satisfacer un 3.2% de la demanda eléctrica del país. Desafortunadamente, esta central está plagada por frecuentes fugas radioactivas menores, fallas técnicas, manejo inadecuado de los residuos y una continua falta de recursos para corregir estos problemas.

En general la capacidad de un reactor nuclear es de 1,000-1,500MW (1-1.5GW, gigawats. 1GW = 1000MW). Normalmente cuatro de estas unidades están agrupadas en una central nuclear generando entre 5-8GW; esta capacidad puede reemplazar entre 10 a 16 plantas termoeléctricas estándares. Así, una central nuclear evita la emisión de 10.4-22.4 millones de toneladas de CO₂ por año a la atmósfera. El costo de un reactor nuclear de 1GW es de 6-9 millones de US dólares, y sólo la construcción lleva 4-6 años, pero los estudios ambientales y permisos pueden causar grandes retrasos y altos costos adicionales. Hoy, las centrales de cuarta generación están consideradas tan seguras que varias de las más nuevas están instaladas cerca de grandes ciudades.

Mientras tanto, reactores nucleares fueron desarrollados en todos los tamaños necesarios, principalmente para propulsión: la mayoría de los buques de guerra los usan; para evitar las grandes cantidades de CO₂ que emite el tráfico marítimo mercantil, por lo menos los grandes transportadores deberían usar estos mismos reactores. Satélites y sondas espaciales usan paneles solares o reactores nucleares, especialmente pequeños, para generar su energía eléctrica. Experimentos con cohetes nucleares todavía no tuvieron éxito.

Las existentes centrales nucleares, hoy en operación, son la única opción de satisfacer el déficit en la demanda de energía renovable, a pesar de todas las dificultades operacionales y de costo. La FUSlÓN nuclear (siguientes capítulos), que promete producir energía eléctrica limpia y abundante, requiere, por lo menos, entre 30-50 años más para una comercialización exitosa. Las plantas termoeléctricas se construyen en un año y cuestan una fracción de las centrales nucleares; por esta razón, algunos países todavía construyen nuevas centrales que continúan empeorando el calentamiento global. Recientemente, el presidente de México, “orgullosamente” anunció la construcción de una nueva central termoeléctrica en Baja California.