Radiación electromagnética, atmósfera y vida

En otra entrada anterior os hablaba sobre qué es la radiación electromagnética y cuál es su naturaleza. Ya en aquella ocasión mencionaba la amplia variedad de orígenes, usos y efectos que pueden tener las radiaciones electromagnéticas debido a la amplitud de escala de la energía asociada a estas ondas. Especialmente interesante es la relación entre el fenómeno de la vida y este tipo de energía.

Radiación electromagnética y vida son fenómenos íntimamente ligados de formas muy diversas y, en algunos casos, de manera poco conocida. Por una parte, no se puede comprender el origen y mantenimiento de la vida en la Tierra sin tener en cuenta determinados tipos de radiación electromagnética. Por otra parte, algunos tipos de radiación electromagnética pueden ser letales para la vida y la protección que la Tierra ofrece frente a ellas, en gran medida gracias a la atmósfera, es esencial para que la vida prosiga. La relación estrecha entre radiación electromagnética y vida aporta, además una “conexión cósmica” más de esta última, ya que la mayor parte de la radiación electromagnética que llega hasta el planeta proviene directa o indirectamente del espacio.

Seguir leyendo

La central nuclear de Fukushima seguirá dando problemas

Explosión en la central nuclear de Fukushima poco después del tsunami que asoló la región.

Cuando el 11 de marzo de 2011 se produjo el tsunami que arrasó una parte de la costa este japonesa, el temor inmediato fue el efecto directo de la subida repentina del nivel del mar sobre los habitantes de la zona costera y sus casas. En efecto, la destrucción y las muertes provocadas por la ola gigante fueron terribles. Sin embargo, hoy, más de dos años después, la mayor preocupación de aquel desastre natural tiene mucho que ver con la mano del hombre, y no sólo con los caprichos de la Naturaleza. Los sistemas de refrigeración de un complejo nuclear situado en Fukushima, una de las zonas costeras afectadas por el tsunami, fueron inutilizados por la inundación masiva que sufrió la zona, dando lugar a la peor crisis nuclear después de la de Chernobil.

Sin la fuente de refrigeración adecuada, varios reactores de la planta comenzaron a sobrecalentarse peligrosamente iniciándose un peligroso proceso de fusión de sus núcleos de combustible nuclear. Algunas medidas desesperadas consiguieron evitar el desastre que hubiera supuesto una destrucción de los edificios contenedores de los reactores, pero a costa de liberar cierta cantidad de gases radiactivos de los reactores más dañados (para evitar una explosión) y de enfriar a marchas forzadas el reactor  con grandes cantidades de agua que quedaron contaminadas y que inicialmente debieron ser devueltas al mar.

Se diseñó entonces un plan de contención, cuyo elemento clave era la refrigeración permanente de los núcleos dañados. Dos años después, el problema no ha terminado ni mucho menos y durante el mes de agosto de 2013, han ocurrido nuevos hechos muy preocupantes.

Seguir leyendo

Radiación electromagnética: energía con doble personalidad

profesor McManus y radiación electromagnéticaLa radiación electromagnética inunda el Universo desde sus comienzos y nos llega constantemente desde el espacio ofreciéndonos información valiosísima sobre los cuerpos celestes que lo componen y también sobre las primeras etapas de su formación. De entre todas las formas de energía, ninguna puede ser  tan esencial ni tan mortífera al mismo tiempo para la vida, como la radiación electromagnética.  Pero además, en el último siglo, el ser humano ha aprendido a producirla y/o utilizarla  en aplicaciones tan diversas como las radiografías, las comunicaciones de radio y televisión, la telefonía móvil, las redes Wi-Fi, los hornos microondas y un sinfín más.

En realidad, y a pesar de la amplia utilización que hacemos de ella, esta forma de energía no ha empezado a conocerse con precisión hasta hace poco más de un siglo y aún quedan muchos detalles que no son comprendidos plenamente. (continuar leyendo)…

Por qué la clorofila no absorbe el color verde

El profesor McManus en la Estación Biológica La Selva (Heredia,Costa Rica). (Fuente original: galería fotográfica de Lon&Queta (http://www.flickr.com/photos/ lonqueta/with/4112791550/)).

Las selvas de Costa Rica son un lugar impresionante, donde la vida alcanza una diversidad y una exhuberancia difíciles de imaginar. He tenido la suerte de disfrutar de este entorno durante unos días, como puedes ver en la fotografía, y resulta realmente impactante. El color verde de la vegetación te rodea permanentemente y eso te hace pensar que, a veces, las características más simples de los seres vivos dan lugar a las preguntas más interesantes.

Cuestionarse por qué las plantas no absorben el color verde es una forma más interesante de plantear otra pregunta más corriente: ¿Por qué las plantas son verdes?.Ya sabes que la clorofila es la responsable de esta característica.

Cuando la luz solar (que es la suma de  los diversos colores), incide sobre un objeto, algunos de esos colores son absorbidos y otros reflejados, de forma que vemos los objetos del color que no absorben. Seguro que también conoces que si vemos a las plantas de color verde es porque éstas (y en particular la clorofila) reflejan precisamente la luz de color verde.
El color de una sustancia te puede parecer un detalle casual, pero, ¿por qué una molécula cuya misión es absorber luz rechaza parte de esa energía? Te sorprenderá descubrir la importancia de este detalle para comprender mejor el proceso de la fotosíntesis y su relación con la luz.

Vayamos por partes y empecemos por la luz. La luz es algo que nos resulta tan familiar y cotidiano que cuesta trabajo imaginar lo  difícil que resulta su comprensión y el esfuerzo que ha exigido a grandes científicos como Newton o Einstein.

La luz es una forma de energía electromagnética. Los rayos gamma, los rayos X, los rayos ultravioleta, los infrarrojos, las ondas de radio (sí, las mismas que te permiten escuchar o ver tu programa favorito), o las microondas de los hornos domésticos son otros tipos de energía electromagnética. Como habrás escuchado, la luz, (al igual el resto de radiaciones electromagnéticas) está formada por unas partículas llamadas fotones. Uno cae fácilmente en la tentación de imaginarse los fotones como microbolitas brillantes que se desplazan rápidamente formando los rayos de luz, pero los fotones no son unas partículas cualquiera.

Los fotones  surgen cuando se producen movimientos de cargas eléctricas. Al ser producidos, cada uno de ellos se desplaza en una dirección determinada siempre a la misma velocidad y pueden hacerlo a través del vacío (a unos 300.000 km/s). Pero los fotones no son partículas de materia, no poseen masa, ni carga eléctrica, ni se puede estimar su tamaño. Los fotones son más bien paquetes indivisibles (cuantos) de energía, más que partículas materiales como las que estamos acostumbrados a manejar. A pesar de ello, cuando chocan contra algún objeto se comportan como si fueran partículas de materia: Transmiten su energía, se desvían y rebotan, exactamente a como lo harían, por ejemplo, bolas de billar.

Todos los fotones (sea cual sea el tipo de radiación electromagnética de la que hablamos) son exactamente iguales y se mueven a la misma velocidad. Quizá te preguntes: si los fotones de un microondas o de una emisora de radio son iguales a los de un rayo de luz y van igual de deprisa ¿cómo distinguimos una radiación de otra?

Hay una propiedad de los fotones que sí varía de unos a otros. Es una característica que ha dado multitud de quebraderos de cabeza a los científicos que han tratado de entender qué es exactamente la luz, y es que cada fotón, en su desplazamiento, tiene asociada una onda u oscilación de energía, lo que hace que la luz tenga una doble cara, como conjunto de partículas y como energía ondulatoria. Esta onda u oscilación de energía es diferente de unos fotones a otros.

La longitud de onda es la distancia entre dos crestas (puntos “altos”) o dos valles (puntos “bajos”) d ela onda. Se representa con la letra griega lambda.

Para diferenciar una onda de otra se suele usar la longitud de onda (que es la separación ente dos puntos equivalentes de la onda). La energía que corresponde a cada fotón depende de la longitud de onda asociada. Cuanto más pequeña sea la longitud de onda del fotón, mayor es la energía. Las longitudes de onda de los fotones son increíblemente variables (desde distancias microscópicas hasta kilométricas). Curiosamente, la longitud de onda de los fotones depende de la amplitud del movimiento de las cargas eléctricas que los generan. Bueno, vamos al grano.

Espectro de radiación electromagnética. Observa la posición de la luz (radiación visible) entre los distintos tipos de radiación electromagnética

Los fotones de luz visible poseen longitudes de onda realmente pequeñas, comprendidas entre los 400 y 700 nanometros (un nanómetro equivale a 0.000001 mm, es decir, un milímetro equivale a ¡un millón de nanometros!). Cuando estos fotones de luz pasan a través de las pupilas de nuestros ojos y llegan hasta la retina, ésta envía una señal al cerebro que al ser interpretada genera lo que llamamos visión. Lo curioso es que nuestra retina ( y nuestro cerebro) es capaz de diferenciar unos fotones de otros según su longitud de onda y en nuestra imagen visual estas diferencias de longitud de onda se representan como… ¡colores!. Si los fotones que entran en nuestros ojos tiene una longitud de onda de unos 700 nm veremos la imagen de color rojo, pero si son de unos 450 nm la veremos azul. Los fotones “azules” son más energéticos que los “rojos” porque su longitud de onda es menor. A cada color, por tanto, le corresponden  fotones de una determinada longitud de onda y esta es una forma objetiva y útil que tiene los científicos de manejar  la luz.

Y ahora, retomemos  la fotosíntesis. Ya sabes que es un proceso complejo que engloba, a su vez, otros subprocesos sorprendentes. Uno de ellos es la capacidad  de absorber energía lumniosa y transformarla en energía química. En este proceso, la clorofila juega un papel crucial porque es capaz de abosorber la energía de determinados fotones que llegan hasta ella y transmitirla a un sistema capaz de tansformarla en energía química. En realidad sería más correcto hablar de clorofilas, porque existe más de un tipo, cada una con ligeras diferencias de estructura y abosrción que puedes ver en la siguiente gráfica (para el caso d elas clorofilas a y b). No obstante, para simplificar me referiré a las diferentes clorofilas como si fueran una sola.

Radiación solar y fotosíntesis. Observa cómo la atmósfera filtra parte de la radiación solar que llega a la parte superior de la atmósfera de la Tierra (amarillo). A pesar del filtro, la luz visible es la parte más importante de la radiación que llega a la superficie de la Tierra (rojo). Comprueba también que la actividad fotosintética se ajusta precisamente a la radiación visible (aunque no por igual en todos los colores o longitudes de onda). Haz click para aumentar la imagen.)

Ahora bien, la clorofila sólo es capaz de absorber de forma eficiente fotones de luz y, en realidad, no todos. Hay un buen motivo para absorber precisamente la parte “visible” del espectro electromagnético: La luz visible junto con la infrarroja constituye la mayor parte de la radiación que llega a la superficie terrestre procedente del Sol. Algunos de los gases que componen la atmósfera como el ozono o el vapor de agua se encargan de absorber buena parte de la radiación fuera del espectro visible antes de que pueda tocar la superficie del planeta (Observa la gráfica de espectro de radiación solar)

Espectro de absorción de las clorofilas a y b (además de otros pigmentos como carotenos). Observa la diferente proporción de absorción según el color (longitud de onda) de la luz.

Pero aquí viene lo llamativo: La clorofila sólo absorbe fotones de unos colores y no de otros. En concreto, absorbe fotones “rojos” y “azules” sobre todo, pero no los “verdes” (Observa la gráfica superior). Los fotones “verdes” son reflejados por la clorfila y son los responsables del color que tienen las plantas. Esto significa que las plantas no absorben ni aprovechan una parte de la energía luminosa que llega hasta ellas.

La pregunta es inevitable: ¿porqué la Naturaleza no ha diseñado una molécula o un conjunto de ellas  capaz de absorber y aprovechar para la fotosíntesis todo el espectro de colores? Los científicos argumentan que la respuesta está en el tipo de radiación que nos llega del Sol. La luz del Sol es muy rica en fotones rojos, menos de fotones verdes y menos aún de fotones “azules”, pero los fotones “azules” son muy energéticos (para ser fotones de luz) y, por tanto, muy eficaces para “activar” la clorofila. Así pues, parece que, a lo largo de la evolución, las plantas han seleccionado los fotones rojos por su abundante número y los azules por su alta energía. En esta situación, los fotones verdes, que no destacan ni por ser los más abundantes en número, ni los más energéticos, han sido los grandes “perdedores” del proceso, dando lugar al color de las plantas.

Sin embargo, la respuesta no es del todo satisfactoria porque, sea como fuere, los fotones “verdes” podrían suponer un plus de energía para las plantas si pudieran ser absorbidos y aprovechados para la fotosíntesis. De hecho la cantidad de energía correspondiente a los fotones verdes que llegan a la superfcie terrestre es tan importante como la de los fotones rojos.

Es algo que siempre me ha intrigado y por eso quiero contar con tu ayuda para resolver las siguientes preguntas ¿Qué ocurriría si ilumináramos una planta con luz verde?¿De qué color serían las plantas si las moléculas captadoras de luz absorbieran también los fotones verdes además de los rojos y azules? ¿Qué ventajas e inconvenientes podrían tener plantas de este tipo (es decir, que absorbieran toda la gama de colores)?

La energía en Andalucía

Está claro que la disponibilidad y uso de la energía son dos elementos clave que determinan el éxito de una sociedad. La sociedad es orden y el orden requiere gasto de energía, así que para que una sociedad funcione es necesario asegurar unos aportes de energía suficientes, equilibrados y sostenibles. Y ahora que en clase habéis estado tratando hace poco el asunto de la energía, creo que es buen momento para comentarte algunos conceptos sobre este tema y proponerte que te conviertas en un experto analista en temas energéticos.

Siempre que se hacen análisis energéticos se suelen manejar algunos conceptos cuyo significado es fundamental conocer. Son bastantes, pero para el análisis que te propongo puede ser suficiente con muy pocos. Dos de ellos, el de energías renovables y no renovables, ya los conoces, así que no me voy a entretener con estos. Sin embargo, hay otros tres que te explico a continuación:

Grado de autoabastecimiento energético: Es la proporción de energía consumida por un país o comunidad que es producida por el propio país o comunidad. Si un país produce más energía de la que consume su grado de autoabastecimiento será superior al 100%; de lo contrario, será inferior a esta cantidad. Por ejemplo, el grado de autoabastecimiento energético de la Unión Europea en 2009 fue de 45,2%, mientras que  el de España fue de un 23% y el de Andalucía de un 10,4% (en 2006 el grado de autoabastecimiento andaluz era de tan sólo el 5,8%).

Energía primaria: Es la energía que se produce o consume sin ser transformada.

Energía final: Es la energía lista para su consumo.

Por ejemplo, la energía eólica es una fuente de energía primaria importante, pero generalmente, antes de ser usada, se transforma en energía eléctrica en los grandes parques eólicos, así que su importancia como energía final es menor. La energía eléctrica, por tanto, sí es una energía final muy destacada, ya que otras muchas fuentes de energía primaria (carbón, solar, nuclear, etc.) se suelen transformar en ella para ser consumida.

Bueno, pues si te has enterado de esto y de lo que habéis trabajado en clase, estás en condiciones de realizar tu propio análisis energético de Andalucía. Como todo buen análisis, recuerda que debe estar basado en datos concretos y, por eso, te propongo la fuente de información más acreditada para este tema: La agencia andaluza de la energía y su informe de datos energéticos de Andalucía 2009. Si lo prefieres también dispones de informes para 2010 e informes para 2011.  No obstante, para que no te pierdas entre tanta cantidad de información, te he preparado un guión con los datos y gráficas que necesitarás para realizarlo. Ánimo y demuestra que eres un experto/a en energía.

Claves para comprender la crisis nuclear de Japón (I)

Vista aerea de la central nuclear de Fukushima I antes del terremoto (Fuente

El terremto producido en Japón el 11/03/2011 ha sido uno de los más intensos registrados en la historia, pero es posible que se recuerde, más aún, por la grave crisis nuclear que ha provocado. Después de varios días de medidas extremas y previsiones bastante pesimistas, la tendencia en la resolución de esta crisis comienza a ser algo más positiva. Sin embargo, el problema aún está lejos de ser solucionado y, sobre todo, ha hecho reflexionar a todo Occidente sobre los riesgos potenciales de este tipo de energía. Si quieres saber algo más y comprender los problemas relacionados con la central nuclear de Fukushima I, sigue leyendo esta lineas. En este primer artículo puedes conocer algunos conceptos generales sobre energía nuclear y radiactividad. En el siguiente artículo tendrás información concreta sobre los acontecimientos de la central de Fukushima I

¿Qué es la energía nuclear?

Fisión nuclear de un núcleo de Uranio 235 al ser bombardeado con un neutrón

Ya sabes que los átomos constan de una zona central, denominada núcleo (formada por la unión de varios protones y neutrones) y una corteza, alrededor de este, en la que se sitúan los electrones. Existen muchos tipos de átomos, algunos con núcleos muy pequeños, (incluso formados por un solo protón) y otros de gran tamaño, con núcleos formados por más de 200 protones y neutrones. Lo interesante de estos últimos núcleos de gran tamaño es que, al ser bombardeados por partículas (generalmente neutrones) con una determinada velocidad, se fragmentan, dando lugar a otros núcleos más pequeños, y otras partículas como neutrones libres, partículas alfa, radiaciones gamma, etc.

Este tipo de reacción fragmentación del núcleo atómico se denomina fisión nuclear y es muy particular por varios motivos: 1. la fragmentación de los núcleos de gran tamaño  libera una gran cantidad de energía calorífica. Es un proceso altamente exotérmico 2. Los neutrones libres que se producen al romperse un núcleo pueden servir de “proyectiles” para romper otros núcleos que estén cerca, de forma que se puede producir una reacción en cadena que se autoalimenta (cuantos más átomos se rompen, más neutrones se liberan, lo que, a su vez provoca mayor número de fisiones).

Si se permite que el proceso prosiga sin control, la energía liberada aumenta a una velocidad rapidísima y se producirá una explosión nuclear. Así es precisamente como funciona una bomba atómica. Pero si se controla el número de neutrones libres y su velocidad, entonces, la reacción nuclear en cadena puede ser regulada y aprovechada para generar una gran cantidad de energía de una forma prolongada.

¿Qué es la radiactividad y por qué es peligrosa?

El proceso de fisión nuclear es muy eficaz para producir energía calorífica, pero su principal problema es, precisamente, que no sólo produce calor, como hemos visto. Ya os he contado antes que cuando los núcleos de los átomos se fragmentan, dan lugar a núcleos más pequeños y a otros tipos de partículas y radiaciones energéticas. A su vez, los nuevos núcleos formados pueden ser inestables y seguir descomponiéndose (desintegrándose) en otras partículas de alta energía que también son emitidas. En suma, el material que comienza la fisión nuclear es inestable y mientras dura su desintegración estos núcleos están liberando diferentes tipos de partículas de alta energía.  Estas son las llamadas emisiones radiactivas. Existen diversos tipos de partículas radiactivas, cada una de ellas con sus características propias.

Así, por ejemplo, uno de los componentes de la radiactividad son las partículas alfa (que son núcleos de Helio, formados por dos protones y dos neutrones). Las patículas alfa tienen poco poder de penetración (no atraviesan la piel), pero si ingerimos o inhalamos núcleos atómicos radiactivos (radionúcleos) que emiten estas partículas, los efectos pueden ser muy peligrosos. Otro de los componentes de la radiactividad son los rayos gamma. Se trata de fotones de alta energía que poseen un alto poder de penetración. Desde luego, atraviesan la piel y cualquier otro órgano. Para detenerlos hacen falta blindajes de gran densidad y/o espesor. Una pared convencional de una casa, no es suficiente, por ejemplo, para contener la radiactividad que produce una central nuclear.

Tabla de efectos de dosis de radiación (las cantidades de radiación se expresan en miliSievert -mSv-, una unidad muy común para expresar dosis de radiación con respecto a la materia viva) Hacer click en la imagen para aumentar.

Pero ¿por qué la radiactividad es tan peligrosa para la salud?. El motivo está en que las partículas que acabamos de mencionar poseen una alta energía y al interactuar con las células vivas pueden provocarles todo tipo de alteraciones en las biomoléculas que las componen, causando desde la muerte celular hasta alteraciones en sus genes. En el primer caso, los efectos pueden ser muy rápidos. Cuando la exposición a una fuente radiactiva es extremadamente intensa, se producen quemaduras en la piel y daños internos en casi todos los órganos en muy poco tiempo. La muerte de los seres vivos sobreviene por un fallo orgánico generalizado.

Pero la radiactividad puede actuar de forma más silenciosa. Si la exposición a la radiactividad es alta, el bombardeo que sufre el ADN de los genes puede causar alteraciones de los mismos hasta el punto de transformar células normales en células cancerosas. No existen síntomas iniciales, pero al cabo de los años, los daños genéticos provocados pueden terminar dando la cara bajo la forma de algún tipo de cáncer. Una de las consecuencias más devastadoras de la exposición a radiactividad alta es el aumento de casos de este tipo de enfermedades en la población. Más aún, dado que las alteraciones genéticas pueden heredarse de una generación a otra, los efectos de una exposición radiactiva pueden perdurar mucho tiempo después de que la fuente de contaminación haya desaparecido, incluso en personas que nunca estuvieron expuestas a la radiación (pero sí lo estuvieron sus padres, sus abuelos o sus bisabuelos).

¿Cómo puede extenderse la radiactividad?

Si los radionúcleos no están confinados en una estructura capaz de contenerlos, o si esta estructura se daña (como ha pasado en el accidente de Fukushima I), los átomos radiactivos pueden pasar a la atmósfera, y a través de los vientos pueden viajar grandes distancias. Es lo que llamamos nube radiactiva, que no es visible a simple vista como las nubes de vapor de agua habituales, pero que puede ser detectada mediante dispositivos especiales. Mientras hacen su particular viaje, los radionúcleos siguen emitiendo radiactividad y, por tanto, son muy peligrosos. Las corrientes atmosféricas  y, especialmente, las precipitaciones de lluvia pueden hacer que parte de los radionúcleos se depositen en la superficie terrestre. Desde aquí, serán absorbidos e incorporados por las plantas que se desarrollen en ese lugar. De esta forma, se produce otro de los riesgos más temidos de la radiactividad: que se incorpore a la cadena alimentaria, a las redes tróficas (los animales herbívoros u omnívoros que se alimenten de plantas contamindas radiactivamente incorporarán a su organismo radiactividad y así sucesivamente hasta extenderse por todo el ecosistema, incluido ser humano).

Los alimentos contaminados con radiactividad pueden llegar mucho más lejos que cualquier nube radiactiva si no se toman las precauciones necesarias para controlar los productos del mercado internacional. Se trata de un asunto muy importante, porque, una vez ingerido, los radionúcleos pueden depositarse en determinados tejidos y órganos, como verás a continuación  y desde ahí continuar haciendo daño durante periodos de hasta varios decenios.

Otro factor muy importante a tener en cuenta es el tiempo que una sustancia radiactiva mantiene esta propiedad. Lo cierto es que este dato es enormemente variable de unos radionúcleos a otros, pero es muy importante conocerlo para valorar la peligrosidad de un escape radiactivo. La actividad radiactiva no desaparece repentinamente al cabo del tiempo, sino que lo hace poco a poco y cada vez más lentamente durante su disminución.

Por ejemplo, el Yodo 131 es un isótopo (variante) altamente radiactivo del Yodo, cuyo mayor peligro es penetrar en el organismo y depopsitarse especialmente en la glándula tiroides que requiere de un considerable aporte de este elemento para fabricar la hormona tiroxina. Afortunadamente el Yodo-131 tarda unos 8 días en desintegrase al 50% (a esto se le llama periodo de semidesintegración). Otro ejemplo, el Polonio 210 (famoso porque se empleó para envenerar al ex-espía ruso Alexander Litvinenko) se deposita especialmente en tejidos grasos y tarda 138 días en desintegrarse al 50%. El Cesio-137, muy peligroso, tarda 30 años en desintegrarse al 50%.

Si el tema te ha interesado, puedes continuar leyendo el siguiente artículo.

Claves para comprender la crisis nuclear de Japón (II)

En el artículo anterior, os he hablado sobre algunos conceptos generales sobre la energía nuclear y la radiactividad. Si estás al tanto de ellos, estoy seguro de que comprenderás mucho mejor este artículo, en el que os presento un resumen de los sucesos principales de la crisis nuclear de Fukushima, sus casuas y sus posibles consecuencias.

(Si quieres un detallado informe sobre lo ocurrido hasta ahora en la crisis, aquí tienes una muy completa y rigurosa página informativa)

¿Cómo es la central nuclear de Fukushima I?

Central nuclear de Fukushima I

Existen varios tipos de central nuclear, aunque todas se basan en una idea común: se trata de aprovechar la energía calorífica que se libera de la fisión nuclear de una cierta cantidad de “combustible nucelar” y aprovecharla para calentar agua que circula dentro de un circuito para producir vapor. La presión de este vapor se usa para mover las turbinas de unos generadores eléctricos. Observa que la idea es muy similar a una central solar térmica de alta temperatura (lo que varía es la forma de conseguir la energía calorífica).

El “combustible nuclear” más habitual es el Uranio, en concreto, un isótopo (una variante) poco abundante en la Naturaleza, que es el Uranio-235. (La forma de Uranio más abundante es el Uranio-238 que representa más del 99% del total.

La central nuclear de Fukushima I  se construyó entre 1971 y 1979 y consta de 6 reactores nucleares de tipo BWR (esto significa que el agua hierve en el reactor y circula por un sólo circuito) (Observa el esquema). Todos los reactores emplean Uranio-235, excepto el reactor 3 que emplea una mezcla de Uranio y Plutonio. Cada reactor cuenta con una vasija contenedora de acero. En su interior se dispone un conjunto de varillas paralelas, dispuestas por grupos, en cuyo interior se alojan series de pequeñas pastillas de Uranio-235. Alrededor de la vasija del reactor se dispone un edificio de contención, herméticamente cerrado con paredes de acero y hormigón de unos 2 m de espesor. Por fuera de este, hay otro edificio exterior más que rodea toda la infraestructura.

Esquema de un reactor nuclear tipo BWR (emplea agua en ebullición)

La central cuenta además con piscinas especiales para alojar las piezas de Uranio ya gastadas, inservibles para su suo como combustible, pero que mantienen una altísima radiactivdad. Por ello, los residuos de Uranio se alamacenan en estas piscinas cubiertas, durante al menos 5 años. En ellas, el agua se encarga de absorber la radiactividad hasta que desciende lo suficiente como para poder realizar el  traslado a otros tipos de alamacenamiento.

En la central de Fukushima I, como en cualquier otra, había dos prioridades de seguridad:

1. Mantener en funcionamiento  los circuitos de refrigeración del reactor para evitar el sobrecalentamiento de este. Para ello, la central contaba con un suministro eléctrico especial de la red exterior (además de su propia producción eléctrica) y, por si este fallaba, un suministro auxiliar mediante motores de gasoil.

2. Evitar fugas de sustancias radiactivas. La vasija de acero del reactor, impide que escape la mayor parte de la radiactividad de este. Por si acaso, el edificio de contención, que es hermético, sirve de segunda barrera. Además su presión es menor que la del exterior, para que si se produce una fisura en el edificio, el aire entre siempre desde el exterior y no al revés.

¿Qué pasó en los primeros momentos en Fukushima I tras el terremoto?

La central contaba con mecanismos antisísmicos. En cuanto se produjo el seismo y como medida de precaución prevista, se interumpió la producción eléctrica propia. El primer problema fue que el suministro eléctrico de la red exterior también se interrumpió inesperadamente como consecuencia del seismo. En ese momento, los generadores diésel comenzaron a funcionar según lo previsto. Sin embargo, unos 50 minutos tras el terremoto, llegó el tsunami, inundó toda la zona e interrumpió el funcionamiento los generadores de combustible de la central. Fue aquí donde comenzaron los verdaderos problemas, ya que la central se quedó si ninguna fuente de energía.

Aunque se inicie el proceso de apagado de una central nuclear, las varillas de combustible (el Uranio-235) siguen produciendo calor durante un tiempo considerable, de la misma manera que aunque apagues una hornilla vitrocerámica, esta sigue emitiendo calor durante varios minutos. Al dejar de funcionar el circuito de enfriamiento, los reactores 1, 2 y 3 (que eran los que estaban en funcinamiento en el momento del terremoto) comenzaron a calentarse sin control. Para empeorar las cosas, apenas si se disponía de información en la central puesto que la mayor parte de sistemas no funcionaban, al no existir fluido eléctrico.

¿Por qué se produjeron explosiones?

Nube de humo tras la primera explosión en el reactor 1

La temperatura de los reactores en funcionamiento se elevó enormemente en los primeros días, al no contar con refrigeración. Por encima de 1500 ºC el agua no es estable, así que al llegar a esta temperatura en algunos puntos, el agua del reactor (que sirve para producir el vapor que mueve las turbinas) comenzó a disociarse en oxígeno e hidrógeno. Este último es un gas altamente inflamable, por lo que se produjeron explosiones en varios de los reactores. La primera explosión se produjo el sábado 12 en el reactor 1, el día 14 de marzo en el reactor 3 y al día siguiente en el 2. Los edificios exteriores resultaron seriamente dañados, y en algunas de las explosiones podrían haber dañado también el sistema de contención.

Los importante es que no se trata de explosiones de la vasija del reactor, que hubieran lanzado material radiactivo al exterior, provocando una contaminación descontrolada de la zona.

¿Y las piscinas de residuos?

Hay otro problema del que no se ha hablado mucho, pero que podría ser también muy importante. Anteriormente te explicaba que cuado el combustible nuclear deja de dar buen rendimiento, debe sustituirse por varillas nuevas, pero el “gastado” sigue siendo altamente radiactivo, así que lo primero que se hace es almacenarlo en piscinas de agua blindadas. Este material es muy peligroso y requiere refrigeración al igual que el reactor. El reactor 4 estaba fuera de servicio. Hacía poco tiempo que el combustible nuclear gastado se había trasladado a la piscina de residuos de la propia central, así que, la falta de refrigeración, también empezó a provocar problemas en este reactor El temor era que los daños y el calentamiento excesivo del agua de las piscinas provocaran contaminación radiactiva desde las piscinas. La del reactor 3 también fue muy preocupante aunque parece que su situación mejora.

¿Ha habido fugas radiactivas?

Símbolo internacional de peligro radiactivo

Sí, algunas de ellas producidas de forma controlada. La presión debido al aumento de temperatura en los edificios de contención y en algunos de los reactores fue tan alta, que se decidió liberar parte de la atmósfera radiactiva del edificio de contención para bajar la presión. Naturalmente, y a pesar del sistema de filtrado, esto supuso la liberación de radionúcleos al exterior, aunque en cantidades pequeñas.

A a su vez, las explosiones de Hidrógeno dañaron los edificios y favorecieron la liberación de mayor cantidad de isótopos radiactivos. El domingo 13 se detectaban ya cantidades preocupantes de Yodo-131 y Cesio-137. La radiactividad llegó a aumentar a niveles realmente peligrosos alrededor de la central. El martes 15/03 llegó a 400 miliSievert por hora (mSv/h)(Esta es una unidad que se usa frecuentamente para expresar el nivel de radiactividad de una zona). Para que te hagas una idea, la radiactividad natural es, por término medio, de 2,4 mSv por año y a un trabajador de una central nuclear no se le permite exponerse a más de 100 mSv cada 5 años.

El miércoles 16/03 se alcanzaron los 1000 mSv/h en las proximidades de la central (Es decir, una persona que permaneciera una hora en esta zona estaría expuesta a una radiactividad 10 veces superior al máximo permitido en 5 años).

¿Se ha extendido la radiactividad?

En la ciudad de Namie, a 20 km de Fukushima se han detectado niveles de radiactividad 1600 veces superiores a lo normal. Este incremento es posiblemente causado por el desplazamiento de la nube radiactiva. Esta radiación no es preocupante durante un breve espacio de tiempo pero sí lo sería si se mantuviera  durante un perido prolongado.

La radiactividad también se ha incorporado a la cadena alimentaria. Esta es otra de las preocupaciones principales. Tal como te explicaba en el artículo anterior, la incorporación de la radiactividad a la cadena alimentaria es un problema preocupante, por la dificultad para controlarlo. El sábado 19/03 se detectó Yodo-131 en leche y espinacas producidas en regiones cercanas a la central, pero también en el agua potable de Tokio. Las cantidades eran superiores a lo normal, aunque no preocupantes para la salud, según las autoridades.

En los días posteriores se han encontrado emisiones radiactivas por encima  de lo permitido en alimentos producidos a 40 km de la central e incluso hasta 100 km de distancia. Igualmente se ha detectado Yodo-131 en zonas costeras próximas 127 veces por encima de lo habitual, aventurando posibles consecuencias sobre la pesaca de la región.

¿Está controlada la situación?

Los reactores 5 y 6 sí están ya fuera de peligro, pero no puede decirse que la situación esté plenamente  bajo control en los reactores 1 a 4. Aún no se descarta que puedan producirse nuevos problemas. No obstante, la evolución de la crisis es positiva en los últimos días. Los niveles de radiactividad han descendido en los últimos días y se ha restablecido el suministro eléctrico para todos los reactores. Sin duda, esto ayudará a controlar la temperatura de todos los elementos.

Se desconoce aún cuál es el estado real de los reactores, pero en cualquier caso, el gobierno japonés ha decidido desmantelar la instalación cuando termine la crisis.