Funcionament i seguretat d'una central nuclear

Era un deute que tenia pendent després d'un post escrit ja fa poc més d'un any referent a l'energia nuclear. En un moment en què l'Estat espanyol està arribant a límits insostenibles de dependència energètica exterior, sense que el debat esperat s'estigui portant seriosament en el nostre país (l'última revisió del Pla estratègic d'energia del govern no mencionava la nuclear -tercera font nacional- ni per descartar-la ni per reafirmar-la) i estant encara molt lluny de cumplir amb els compromisos de Kyoto, les meves tesis de llavors segueixen plenament vigent.

Davant de qualsevol debat és important que la gent sàpiga de què parla, l'objectiu d'aquest post és doncs explicar de forma senzilla el funcionament d'aquestes centrals, que són tan àmpliament rebutjades en el nostre país, però que en realitat la majoria desconeix.

Una central nuclear és una instal.lació de producció d'electricitat on l'energia mecànica que es necessita per al generador s'obté a partir del vapor format en un reactor nuclear. El reactor nuclear és la instal.lació on es realitza controladament el procés de reaccions de fissió en cadena, amb els mitjans adequats per extreure el calor necessari. Aquestes reaccions nuclears consisteixen en bombardejar amb neutrons elements químics pesats (generalment urani i plutoni), provocant la desintegració del nucli en dos nuclis més petits i alliberant-se en el procès nous neutrons i una energia molt superior a l'obtinguda per combustió d'elements fòssils. Els neutrons resultants contribueixen a provocar noves reaccions espontàniament (normalment s'utilitzen moderadors per obtenir la velocitat adequada d'aquests per maximitzar el nombre de fissions). L'esquema de funcionament d'una central és senzill i semblant a d'altres centrals elèctriques. Es disposa d'un circuit primari per el qual passa l'aigua (o d'altres elements segons el reactor) que es farà escalfar en el reactor nuclear a partir de l'energia obtinguda en les reaccions. Aquesta aigua "escalfada" es fa passar per un intercanviador de calor (generador de vapor) amb el circuit secundari, convertint-se l'aigua d'aquest segon en vapor que fa moure les turbines, les quals proporcionen l'energia mecànica que necessita el generador elèctric per produir l'electricitat que es subministra a les xarxes de distribució i arriba a les nostres cases. Finalment es disposa d'un circuit de refrigeració semiobert que torna a condensar l'aigua del circuit secundari. Aquest tercer circuit recull aigua del mar o un riu i després de fer la seva funció -en la qual s'escalfa- es passa per una torre de refrigeració (les grans "xemeneies" que veiem en tota central elèctrica i el "fum" de les quals només es vapor d'aigua) per recuperar la temperatura inicial i tornar al seu orígen.

Un cop vist l'esquema de funcionament ja es pot deduir que l'activitat crítica és la del conjunt reactor i circuit primari, que és el què en realitat està tancat dins dels edificis de formigó (recinte de contenció) que veiem en les centrals nuclears. La resta podria ser l'esquema de qualsevol central tèrmica.

La seguretat especial de la central nuclear està clar consisteix en no deixar escapar materials radiactius a l'exterior, accident que és el que causa el rebuig de la major part de la població pels efectes greus que podria provocar a la salut pública. Qualsevol altre accident és equiparable al de qualsevol altre central o indústria, amb l'afegit que la seguretat intrínseca d'una central nuclear en minimitza la freqüència i conseqüències, com es demostra que en els més de 50 anys de funcionament no hi ha hagut cap mort en cap central occidental (dada que poques fàbriques/centrals poden esgrimir). Pot semblar una obvietat però un accident així és el què va causar el tancament de Vandellós I i que grups ecologistes ho utilitzin com a argument. A Vandellós l'avaria es va produir al Turbogenerador (element com hem vist allunyat del reactor i comú a qualsevol central), produint-se a conseqüència d'ella un incendi. L'avaria va provocar la parada del subministrament, la presència dels bombers, però no hi va haver ni morts ni ferits, ni el reactor es va veure afectat ni va sortir radiactivitat a l'exterior. De totes maneres Greenpeace considera l'accident com a molt greu... preguntant-se un servidor quin és l'adjectiu llavors a aplicar en la multitud d'accidents quotidians que provoquen morts en el món.

Però on radica l'extrema seguretat d'una central nuclear que fa impossible el gran accident temut? Naturalment un s'imagina un complex sistema de seguretat ple de sensors i actuador d'emergència davant qualsevol contingència. I així és, amb factors de seguretat no vistos en cap altra activitat, de manera que cada sensor està no duplicat, sinó quadriplicat i cadascun de fabricants diferents. Però la seguretat va més enllà.
Quan un llegeix la reacció de fissió en cadena, s'imagina un procès que si quelcom falla, s'escapa de control, la potència i temperatura augmenten desmesuradament fins a provocar l'explosió del reactor nuclear. En realitat és el què va passar a Txernòbil. La causa, a part de les negligències humanes que hi va haver, és que el reactor d'aquella central era un RBMK, un tipus de reactor rus amb coeficient de reactivitat positiu, que en canvi és especialment adequat per produir plutoni altament enriquit per armament nuclear. Els EEUU en la seva carrera armamentística de la guerra freda també van construir algun reactor d'aquest estil, tancant-los i prohibint-los el 1966. Cap país occidental homologaria mai un reactor així, essent condició bàsica que aquest sigui de coeficient de reactivitat negativa per temperatura i buit. Què vol dir això? Doncs que si la temperatura o la relació combustible/aigua augmenten per la causa que sigui, la reacció tendeixi espotàniament a aturar-se sense necessitat de cap intervenció.

A més es disposen de barres de control amb materials absorbents de netrons, que normalment controlen la potència de la central i que en cas d'emergència poden accelerar el procés d'aturada.
Tenim però a més dos sistemes de seguretat per assegurar la refrigeració idònia tant del reactor com del circuit primari i per tant no haver d'esperar cap sobreescalfament.
El reactor normalment està refrigerat pel propi circuit primari, si aquest fallés, disminuiria naturalment la pressió, provocant automàticament el buidat d'un dipòsit d'aigua sobre el reactor, a més de l'activació d'una sèrie de mecanismes que acabarien inundant tot el recinte de contenció.
Per garantitzar la refrigeració del primari (i per tant del reactor) en cas d'avaria del secundari o de problemes externs en el circuit de refrigeració, un sistema d'emergència injecta aigua al generador de vapor perquè aquest pugui cumplir la refrigeració de la zona crítica en el temps necessari fins a arribar a una aturada segura.
I si tot això falla? Com hem vist la reacció s'acabarà aturant espontàniament, fins llavors hi ha possibilitat de què surti material radiactiu? Aquí es disposen de 4 barreres de seguretat:
1- Les vaines on s'apilen les pastilles de combustible nuclear (òxid d'urani sinteritzat) no deixen passar en funcionament normal productes de fissió al refrigerant.
2- El recipient del reactor, construït amb acers especials de 30 cm d'espesor.
3- El propi circuit primari.
4- L'edifici de contenció, completament estanc i amb parets gruixides de formigó amb un recubriment intern d'acer.
La quarta barrera tampoc existia a la central de Txernòbil i hauria pogut aguantar l'explosió i contenir tots els elements radiactius en el seu interior.

I què passa si un avió s'estavella contra aquest edifici de formigó com a l'11-S? Doncs això: