Estudian combustible nuclear a prueba de accidente

Las explosiones que dañaron una averiada planta electronuclear japonesa durante un desastre que obligó a evacuaciones masivas en 2011 mostraron lo que puede suceder cuando el combustible nuclear se sobrecalienta.

En respuesta al accidente de la planta Fukushima Dai-ichi, el gobierno estadounidense aumentó significativamente los fondos para desarrollar cubiertas más resistentes para el combustible nuclear, con la esperanza de impulsar la innovación en diseños que no han cambiado mucho en años. Mientras que el Departamento de Energía de Estados Unidos gastaba antes del accidente cerca de dos millones de dólares al año en nuevos diseños de combustible nuclear, ahora esa cifra ha aumentado a 30 millones.

Actualmente, científicos de varias instituciones están desarrollando diseños que pudieran comenzar a llegar a los reactores este verano, seguidos de pruebas más amplias a futuro.

La meta es crear un combustible nuclear que sea más resistente a los daños y a derretirse en situaciones extremas, así como menos propenso a una reacción química que hace que su recubrimiento metálico sea quebradizo y que produce hidrógeno, un gas explosivo. Si los investigadores lo consiguen, ello dará a los trabajadores de las plantas electronucleares más tiempo para evitar que un accidente llegue a una fusión que emita radiación. Lo que intentan no es una cura para evitar todos los accidentes, sino una forma de reducir los riesgos.

"Es básicamente una póliza de seguro para el reactor", dijo Andrew Griffith, director de Investigación y Desarrollo del Ciclo de Combustible del Departamento de Energía.

Científicos que trabajan en el gobierno y en proyectos financiados por la industria están experimentando con varias soluciones antes de centrarse en las tecnologías más prometedoras.

El combustible nuclear no ha cambiado mucho desde hace varias décadas. El dióxido de uranio se comprime en granulado del tamaño de una uña de la mano, y entonces se colocan en varillas de combustible de unos 4,5 metros de alto, que a su vez va dentro de un tubo hecho de una aleación de zirconio. Esa capa es resistente a la corrosión dentro del reactor, protege contra el calor y sirve de barrera que mantiene los elementos radiactivos en su lugar sin afectar mucho la energía producida por la planta nuclear.

El combustible nuclear está diseñado para resistir accidentes, pero el desastre en la planta de Fukushima Dai-ichi muestra que puede fallar en condiciones extrema.

Después del terremoto, las olas del tsunami se estrellaron contra el rompeolas de la planta y dañaron el equipo eléctrico necesario para mantener funcionando los sistemas de enfriamiento de la planta. A medida que el nivel del agua bajó, la cubierta protectora reaccionó con el vapor y se oxidó, lo que generó hidrógeno. Los científicos dijeron que ese hidrógeno causó varias explosiones que dañaron la planta.

La misma reacción también genera calor, lo que contribuye a la temperatura extrema que permitió que el combustible se fusionara y generara subproductos radiactivos que escaparon al ambiente. Durante la operación normal del reactor hay algún nivel de oxidación, pero nada parecido a lo que sucede en un accidente extremo.

Los científicos estudian un abanico de mejoras.

Algunos proponen cambios fundamentales. El Instituto de Investigaciones sobre Energía Eléctrica experimenta con una cubierta de molibdeno que mantiene su fortaleza mejor que la cubierta en uso de zirconio ante temperaturas elevadas. Y un metal más resistente evitaría que el combustible se fusionara y se depositara en el reactor durante accidentes extremos.

Por su parte, ingenieros en la Universidad de Tennessee están probando una cubierta de cerámica capaz que soportar temperaturas más elevadas que las cubiertas en uso, mientras que Westinghouse Electric Co. espera usar carburo de silicio como base para su cubierta en diseños futuros.