Galería de imágenes:Desastres de fusión nuclear El Reactor 2 se encuentra inactivo en primer plano en la planta de energía nuclear Three Mile Island de Pensilvania. Vea más imágenes de desastres por fusión nuclear. Imágenes de John S. Zeedick / Getty El término "fusión nuclear" se ha convertido en sinónimo de los peores escenarios. Esto es cierto ya sea que se esté hablando del colapso figurativo de su jefe en la oficina o de las preocupaciones muy reales que rodean eventos como el desastre de la planta de energía nuclear de Fukushima Daiichi en 2011.
En efecto, como las plantas de energía nuclear no pueden producir una detonación nuclear al estilo de Hiroshima, un colapso es tan malo como parece. Se han producido numerosas fusiones nucleares a lo largo de la era atómica de la humanidad, aunque afortunadamente solo han ocurrido cuatro eventos a gran escala en plantas civiles. El primero tuvo lugar en el reactor Swiss Lucens en 1969. El accidente de Three Mile Island ocurrió una década después, seguido del desastre de Chernobyl en Rusia en 1986 y el desastre de Fukushima Daiichi en 2011.
El Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) clasifica los eventos nucleares en una escala de cero a siete, que van desde una mera desviación sin importancia para la seguridad (nivel 0) hasta un accidente grave (nivel 7) como Chernobyl en el que se producen daños generalizados a la salud y al medio ambiente. Lo que crea ciudades desiertas y puntos de referencia de destrucción como el pie de elefante.
Suficientemente interesante, ni el OIEA ni la Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos reconocen oficialmente el término "fusión nuclear, "pero las palabras siguen inspirando miedo. En este artículo, Desglosaremos cómo funciona un reactor nuclear y cómo puede ocurrir una fusión.
No se preocupe demasiado por las ecuaciones complejas, porque toda la situación finalmente se reduce al calor. El calor adecuadamente controlado dentro de un reactor ayuda a generar energía. Calor fuera de control, por otra parte, puede hacer que el propio reactor se derrita y contamine el medio ambiente circundante con radiación peligrosa.
Ahora diríjase a la página siguiente para saber qué sucede dentro de un reactor saludable.
Contenido
Esta es una descripción general de una planta de energía nuclear, pero entre y haga un recorrido para ver cómo funciona uno. © 2011 HowStuffWorks.com El calor marca la diferencia. Esa es la clave para comprender cómo funciona un reactor nuclear saludable y cómo se produce una fusión en uno comprometido.
Primero, echemos un vistazo a una central eléctrica básica de carbón:quemamos carbón para generar calor. Ese calor hierve el agua en expansión, vapor presurizado que se dirige a una turbina, que hace girar un generador para producir esa valiosa chispa.
Una planta de energía nuclear funciona de manera similar, solo el calor viene de un reacción de fisión inducida que ocurre en el reactor. Fisión se refiere a cuando los átomos de un material se dividen constantemente en dos, liberando mucha energía y un calor que llamamos calor de descomposición . Ver, uranio y otros elementos radiactivos ya se someten fisión espontánea a ritmos muy lentos sin ayuda humana. En una planta de energía nuclear, los operadores estimulan artificialmente, o inducir, esa reacción de fisión bombardeando las barras de combustible llenas de uranio con neutrones de reacciones de fisión anteriores. Esto significa más calor para hervir el agua en vapor.
Por supuesto, no quiere que las temperaturas dentro del reactor nuclear aumenten demasiado, no sea que dañen el reactor y liberen radiación dañina. Entonces, el refrigerante (a menudo agua) dentro del núcleo del reactor también sirve para moderar la temperatura de las barras de combustible nuclear.
Es como conducir un automóvil:no desea sobrecalentar el motor, porque eso podría dañarlo. La diferencia, sin embargo, es que puede apagar un vehículo y dejar que su motor se enfríe. Un automóvil solo genera calor mientras está en marcha y posiblemente durante un corto período de tiempo después.
Los materiales radiactivos dentro de un reactor nuclear, sin embargo, son una historia diferente. El uranio e incluso las herramientas y piezas radiadas seguirán generando calor de descomposición incluso si los operadores de la planta apagan todas las reacciones de fisión inducida. Lo que pueden hacer en cuestión de minutos.
En la página siguiente, entraremos en una fusión nuclear.
Mientras discutimos qué es una fusión nuclear, también es importante hablar sobre lo que no es una fusión nuclear. No es una explosión nuclear. Ni un derretimiento quemará un agujero en el centro de la Tierra, como se popularizó en la película sobre desastres de 1979 "El síndrome de China".
En un colapso nuclear nos enfrentamos a un reactor que se quema fuera de control, hasta el punto en que sufre daños por su propio calor. Típicamente, esto proviene de un accidente de pérdida de refrigerante ( LOCA ). Si la circulación del refrigerante a través del núcleo del reactor se ralentiza o se detiene por completo, sube la temperatura.
Lo primero que se derrite son las propias barras de combustible. Si el personal de la planta puede restaurar la circulación del refrigerante en este punto, el accidente califica como un fusión nuclear parcial . El incidente de Three Mile Island de 1979 cae bajo esta categorización:el núcleo del reactor de la Unidad 1 se derritió, pero la cubierta protectora alrededor del núcleo permaneció intacta. De hecho, El reactor de la Unidad 2 de la planta de energía nuclear de Three Mile Island continúa produciendo energía a la sombra de su contraparte desactivada.
Si no se marca, sin embargo, una fusión nuclear parcial puede empeorar en un fusión nuclear total . Tales situaciones se convierten en una carrera contra el tiempo, ya que los equipos de emergencia intentan enfriar los restos del núcleo antes de que se derritan a través de las capas de carcasa protectora e incluso el edificio de contención en sí. En 1986, Los equipos rusos persiguieron los restos derretidos del núcleo del reactor de la planta de energía nuclear de Chernobyl hasta el sótano de la instalación, inundarlo con agua para enfriar los materiales antes de que puedan quemar el edificio de contención y contaminar el agua subterránea.
En marzo de 2011, La instalación nuclear de Fukushima Daiichi en Japón sufrió un accidente por pérdida de refrigerante cuando un poderoso terremoto dañó los generadores de respaldo que suministraban energía a las bombas de agua refrigerante de la planta. Los eventos que siguieron ilustran algunas de las complicaciones adicionales que pueden ocurrir durante una fusión nuclear.
La radiación en algunos de los reactores sobrecalentados de Fukushima Daiichi (la instalación tenía seis) comenzó a dividir el agua en oxígeno e hidrógeno. Las explosiones de hidrógeno resultantes rompieron las estructuras de contención secundaria (o segundo nivel de protección) de al menos tres reactores. permitiendo que escape aún más radiación. Una explosión posterior sacudió una unidad con tanta fuerza que dañó la estructura de contención primaria del reactor.
Entonces, ¿cómo se evita que ocurra o empeore una fusión nuclear? Descúbrelo en la página siguiente.
Helicópteros de alta radiación utilizados para verter hormigón y agua en el reactor de Chernobyl en 1986 yacían en un campo cerca de la aldea ucraniana de Rosoha. Daniel Berehulak / Getty Images De nuevo, las fusiones nucleares se reducen al calor y la necesidad vital de un sistema de refrigeración en funcionamiento para mantener las condiciones bajo control. El desastre de Fukushima Daiichi nos recuerda que este sistema es fundamental incluso si se ha cerrado toda la actividad de fisión. La planta japonesa sumergió automáticamente las barras de combustible cuando se produjo un aumento de la actividad sísmica, deteniendo eficazmente todas las reacciones de fisión en 10 minutos. Pero esas varillas aún generaban calor de descomposición que requería un sistema de refrigeración funcional.
Esta es también la razón por la que los desechos radiactivos de alta actividad, como combustible de reactor nuclear irradiado o usado, plantea tal preocupación. Se necesitan decenas de miles de años para que estos materiales se descompongan a niveles radiactivos seguros. Durante gran parte de este tiempo, requerirán un sistema de refrigeración o suficientes medidas de contención. De lo contrario, quemarán cualquier cosa en la que los pongas.
Los diseños anteriores de plantas de energía nuclear han demostrado ser aún más propensos a derrumbes, sin embargo. En el momento de los respectivos accidentes, Las centrales eléctricas de Fukushima Daiichi y Three Mile Island usaban agua no solo como refrigerante sino también como moderador . Un moderador reduce la velocidad de los neutrones rápidos, haciéndolos más propensos a chocar con componentes de combustible fisionables y menos propensos a chocar con componentes de combustible no fisionables. En otras palabras, un moderador aumenta la probabilidad de que se produzca fisión en el reactor. Cuando el agua se drena del núcleo de dicho reactor, por lo tanto, la fisión se detiene automáticamente.
Chernobyl, por otra parte, utilizó grafito sólido como moderador. Si el refrigerante se drena, el moderador se queda atrás. Como tal, La pérdida de agua en un reactor tipo Chernobyl puede aumentar la tasa de fisión.
Para evitar que un accidente por pérdida de refrigerante se convierta en una fusión, Los operadores de la planta tienen que enfriar el núcleo del reactor. Esto significa lavar más refrigerante a través de las barras de combustible que se sobrecalientan. Cuanto más nuevas son las barras de combustible, más rápido ocurrirá este tiempo de reutilización.
Si comienza a ocurrir una fusión parcial, las varillas lo harán depresión . Si no está marcado, las varillas que se derrumban luego se derretirán y se acumularán en el fondo del núcleo del reactor en un gran lodo fundido. Ese lodo radiactivo plantearía un desafío de enfriamiento aún mayor. No solo es una sola masa (a diferencia de varias varillas independientes), un lado está presionado contra el fondo del núcleo del reactor, ardiendo constantemente a través del calor que produce.
En el caso de Chernobyl, Los equipos de emergencia bombearon cientos de toneladas de agua para enfriar el núcleo del reactor. Próximo, tiraron boro, arcilla, dolomita, plomo y arena sobre el núcleo en llamas en helicóptero para apagar los incendios y limitar las partículas radiactivas que se elevan a la atmósfera. En los meses que siguieron, encerraron la planta en ruinas en un blindaje de hormigón a menudo referido como un sarcófago .
De nuevo, Las plantas de energía nuclear se reducen en última instancia a la generación de calor, y su mantenimiento depende de la adecuada regulación de ese calor. Si los sistemas de refrigerante fallan, las condiciones pueden quemarse constantemente fuera de control.
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