En seguridad nuclear, los sistemas pasivos están ganando terreno a aquellos que requieren de la intervención humana y/o de máquinas. El proceso se inició hace ya casi dos décadas, cuando comenzaron los diseños de las nuevas centrales nucleares destinadas a sustituir a la generación actual y probablemente se acelere tras la tragedia de Fukushima.
El concepto de seguridad "pasiva" se basa en el uso de fuerzas naturales como la convección o la gravedad y permite reducir la dependencia de sistemas y componentes activos como bombas y válvulas. Algunos de estos proyectos, como el reactor pasivo AP600 no requieren acción alguna del operador en 72 horas para mitigar un accidente severo como los de Japón
En este contexto de revisión generalizada de la seguridad iniciado tras la crisis japonesa, el papel de las piscinas de almacenamiento del combustible gastado va a ser, sin duda, uno de los elementos sujetos a modificación. El pasado 24 de marzo, cuando la situación parecía fuera de control, el Organismo Internacional de la Energía Atómica (OIEA) expresaba su preocupación por la situación de las piscinas de los seis reactores de Fukushima y lo hacía por encima de las alarmantes noticias que llegaban de los reactores. De pronto, un elemento como las piscinas- para los profanos situado en un segundo puesto en el escalafón del riesgo tras el reactor- pasaba a primer plano. Los escasos recursos disponibles en las primeras horas tuvieron que ser divididos para refrigerar tanto núcleos como piscinas e incluso los dos grupos que permanecían parados en el momento del terremoto (reactores 5 y 6) se convirtieron en una grave amenaza faltos de sistemas de refrigeración en la piscina de combustible.
La amenaza azul
Prácticamente todas las centrales nucleares del mundo disponen de piscinas para la gestión del combustible. En condiciones normales de operación no parecen representar un peligro y hasta constituyen un espectáculo visual cuando la radiación genera el "azul de Cherenkov. De hecho es posible pasear por el borde de la piscina y no recibir radiación y ello pese a que el único blindaje que separa al paseante del combustible irradiado es el agua destilada que envuelve los elementos radioactivos.
Si falla la refrigeración, bien por la aparición de grietas tras el seísmo-fugas-, bien por la imposibilidad de inyectar agua a baja temperatura-sin energía no funcionan las bombas de recirculación-, los problemas se disparan casi al mismo nivel que dentro del reactor. Con un agravante: en las piscinas de muchas centrales hay almacenado hasta cinco veces más material irradiado que dentro del núcleo debido a las dificultades para dar salida al material con destino a un almacén Centralizado de Residuos, ya sea temporal, como se proyecta en España, con la población de Zarra como candidata a albergarlo, o definitivo.
El combustible gastado contenido en las piscinas está condenado a generar calor durante decenas de años. Si la piscina no es refrigerada adecuadamente, el combustible eleva su temperatura hasta hacer que el agua entre en ebullición.
La evaporación del agua reduciría el nivel de la misma en la piscina hasta que el combustible gastado queda al descubierto, tal como se ha documentado en al menos dos de las centrales nucleares de Fukushima.
El zircaloy, material empleado para fabricar las varillas de combustible, reacciona a elevadas temperaturas y en presencia de vapor de agua puede separar el oxígeno del hidrógeno, provocando una concentración de este gas combustible y explosiones como las registradas en Japón. El aumento de temperatura provoca a su vez que las varillas de combustible usado se deformen y se abran poros a través de los que se liberan los isótopos de su interior. Si el uranio se queda en seco puede arder al oxidarse rápidamente liberando a la atmósfera vapores radioactivos muy tóxicos, como parece ha ocurrido en el reactor número 4 de Fukushima.
Algo más que humedad
Fuentes de Enresa, la empresa estatal responsable de la construcción del ATC, explican que a diferencia de las tecnologías de almacenamiento en seco como la que se empleará en España, "las piscinas constituyen sistemas activos, con sus servidumbres de seguridad asociadas a los sistemas auxiliares necesarios para su operación y con una producción secundaria de residuos procedentes del tratamiento del agua de refrigeración". No obstante, países como Suecia han optado por esta opción, almacenado todo su combustible gastado en una única gran piscina (CLAB) en Oskarshamn.
El sistema elegido para el ATC en España es el probado ya en el almacén nuclear de Habog, en Holanda. Se basa en un almacenamiento en seco por el sistema de bóveda en el que la refrigeración se produce por convección natural de aire, lo que garantiza que el elemento de combustible irradiado no puede superar determinada temperatura prácticamente bajo ninguna circunstancia.
El combustible se deposita dentro de una cápsula de acero inoxidable sellada y en una atmósfera de helio en la que la vaina de combustible debe mantener una temperatura inferior a los 380ºC que ira disminuyendo con el tiempo. La cápsula se introduce dentro de un tubo cargado de gas inerte -argón o hidrógeno-con paredes dobles entre las que circula de forma natural el aire de enfriamiento que circula por tiro natural gracias a chimeneas de hasta 45 metros de altura.
El sistema tendrá, probablemente, otras vulnerabilidades no descritas hasta ahora y seguramente en su licenciamiento en España se exigirá una mayor resistencia a los terremotos que podrían abatir alguna de estas torres, pero parece evidente que la convección- el "tiro" en el que se basan las viejas chimeneas- habría sido suficiente en ausencia de energía eléctrica, de bombas de recirculación averiadas por el tsunami y del personal de la planta para refrigerar el combustible.
