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¿Qué pasó en Fukushima?
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Índice
Declaración de intenciones..……………………………………………………………………….3
Reactores BWR……………………………………………………………………………………………5
Fukushima Dai-ichi………………………………………………………………………………………9
Antes de que pasara nada…………………………………………………………………………12
La hora 0……………………………………………………………………………………………………14
La clave siempre es el Calor Residual…………………………………………………………16
El IC del reactor número 1…………………………………………………………………………18
Cuando vinieron las olas……………………………………………………………………………21
Y llegó la oscuridad……………………………………………………………………………………25
Cuando la presión aumenta………………………………………………………………………28
El toro ya no puede con más vapor……………………………………………………………32
Y el hidrógeno hace acto de presencia………………………………………………………34
¿Cuánta agua había en la vasija del reactor? …………………………………………….37
Como la cera de una vela…………………………………………………………………………..39
Los venteos……………………………………………………………………………………………….43
Oiga, sin prisa. Total, sólo tenemos tres reactores fundiéndose……………….46
¿Quién va a abrir la válvula? …………………………………………………………………….48
El mundo contiene la respiración……………………………………………………………..50
Manuel Fernández Ordóñez
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¿Y en los reactores 2 y 3, qué pasó? …………………………………………………………55
Aún faltaba el reactor 4…………………………………………………………………………….60
Los meses por delante………………………………………………………………………………62
Síndrome de China, ¿en serio? …………………………………………………………………64
Referencias………………………………………………………………………………………….……67
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Declaración de intenciones
Un año hace ya… exactamente un año.
¿Qué estaban haciendo ustedes cuando se enteraron del terremoto en Japón? Cuando comenzaron a llegar noticias e imágenes del tsunami que había asolado la costa noreste de Japón casi no podía creer lo que estaba viendo. La fuerza de la naturaleza desatada con su más cruenta violencia. Barcos, casa, aviones flotando tierra adentro. Pueblos enteros bajo el agua, miles de personas…
Más tarde comenzaron a llegar noticias de varias centrales nucleares afectadas a causa del tsunami. Recuerdo cuando nos enteramos que en la central de Fukushima Dai-ichi habían perdido la electricidad exterior, incluso los generadores diesel de emergencia. Una situación muy delicada, sin duda. Pero sabíamos que los diseños de los sistemas tenían múltiples redundancias, capaces de hacer su trabajo incluso sin corriente alterna. Sistemas como el IC, el RCIC o el HPCI estaban destinados a tal efecto, así que lo que estaba sucediendo había sido contemplado en el diseño de la central. No debería haber ningún problema, el diseño de la central estaba pensado para una situación como esta.
Pero no era verdad. Nadie había pensado jamás en una situación como esta. Las condiciones naturales sobrepasaron, con creces, los límites para los cuales la central había sido diseñada. Para empezar, en alguno de los reactores se superaron los límites sísmicos de diseño puesto que había tenido lugar el mayor terremoto de la historia en Japón. Aun así, los sistemas de seguridad de la central hicieron su trabajo, operaron
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como estaba previsto en su diseño y detuvieron la reacción en cadena en todos los reactores que estaban funcionando.
La catástrofe real vino cuando el tsunami alcanzó el emplazamiento de la central nuclear. La altura de las olas superó, también con creces, los diques de contención que la central poseía para contrarrestar los efectos de un evento de esta naturaleza. Pero no para uno de esta magnitud. Sin embargo, como veremos, no fue la fuerza del mar la causante de los estragos en la central nuclear. Ésta aguantó perfectamente el envite de aquellas paredes de agua. Fue la acción del agua sobre los sistemas eléctricos la que ocasionaría la magnitud del accidente que describiremos en este documento.
La robustez de las centrales nucleares de Fukushima Dai-ichi, Fukushima Dai-ni y Onagawa, alcanzadas de pleno por el tsunami, se pone de manifiesto al percatarse que únicamente 3 de los cientos de trabajadores de estas centrales perdieron la vida en el suceso. Dos de ellos por ahogamiento, al sorprenderles el tsunami en el interior del edificio de turbinas de los reactores 3 y 4 de Fukushima Dai-ichi. El tercero, al quedar aprisionado por una grúa durante el terremoto en la central de Fukushima Dai-ni. El resto de trabajadores de las centrales permanecieron a salvo mientras, a su alrededor, el agua se llevaba las vidas por miles.
Este documento no pretende nada ambicioso. No se trata de un documento técnico sino de una explicación fenomenológica y cualitativa de los eventos que tuvieron lugar durante las primeras horas del accidente de Fukushima Dai-ichi. Pretende desarrollar, en un lenguaje coloquial y sin formalismos, la evolución de los acontecimientos que desencadenaron las tres explosiones de hidrógeno que tuvieron lugar durante aquellos días.
No explicaremos conceptos de física nuclear, no nos detendremos en disquisiciones teóricas. Presentaremos únicamente los conceptos necesarios para entender lo que allí sucedió desde un punto de vista estrictamente descriptivo. Tampoco analizaremos las consecuencias del accidente, puesto que únicamente nos centraremos en los 5 primeros días del mismo. Al final del documento, sin embargo, se enumeran una serie de documentos técnicos oficiales donde, el lector que tenga interés, pueda continuar ahondando en los detalles del accidente, posterior evolución y consecuencias del mismo.
Hoy, un año después, he querido escribir este documento en honor a la verdad y como muestra de mi admiración más profunda hacia los hombres que trabajaron y siguen trabajando en la central nuclear de Fukushima Dai-ichi. Valga este escrito como mi humilde homenaje a las víctimas de aquel 11 de marzo y como muestra del orgullo que sentí por el pueblo de Japón.
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Reactores BWR
La mayoría de los reactores nucleares presentes en el mundo pertenecen a dos tecnologías diferentes: los reactores de agua en ebullición (BWR) y los reactores de agua a presión (PWR). Los tres reactores de Fukushima implicados en el accidente eran del tipo BWR.
Un reactor nuclear, en su principio de funcionamiento, no es más que una olla grande en la que se calienta agua. Esa agua, convertida en vapor, moverá una turbina que producirá electricidad. Ya está, sin más. Obviamente, los matices son innumerables, pero ése es el principio de producción de electricidad utilizando la fisión nuclear: producir vapor que mueve una turbina.
Conceptualmente, hay una diferencia fundamental cuando se compara un reactor nuclear con una olla de las que podemos tener en nuestra cocina y, como veremos más adelante, esa diferencia será la clave en el desarrollo del accidente de Fukushima. No es otra que el origen de la fuente de calor que calienta el agua. Obviando el hecho de que una olla se calienta con gas o electricidad y un reactor nuclear con combustible de uranio, el matiz claramente diferenciador es que, en la olla, el calor proviene del exterior de la misma, mientras en el reactor proviene de dentro. Es decir, la energía a la olla se le proporciona desde el exterior sobre una vitrocerámica o un fogón. En un reactor nuclear, en cambio, la energía proviene del combustible nuclear que se encuentra dentro de la vasija del reactor, es decir, dentro de la olla. Volveremos a esto más adelante.
A lo largo de la historia de la energía nuclear se han desarrollado multitud de tipos diferentes de reactores pero, fundamentalmente, en el mundo hay mayoritariamente dos tecnologías distintas: los Reactores de Agua a Presión (PWR) y los Reactores de Agua en
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Por último tenemos el edificio del reactor que actúa como contención secundaria. Se trata de una construcción de hormigón armado que mantiene un vacío relativo con respecto a la atmósfera exterior, de tal modo que se ha diseñado como una estructura de fugas controladas. Al haber más presión fuera del edificio que dentro, el aire siempre tiende a entrar en el edificio y nunca el aire del edificio a salir fuera.
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El reactor número 6 es el más moderno de todos los presentes en la central de Fukushima Dai-ichi. Se trata de una evolución más de la tecnología de agua en ebullición, un BWR-5 de 1.100 MW eléctricos. La contención de este reactor también corresponde a una evolución de la anterior, tratándose de una Mark-II. La construcción de esta unidad comenzó en mayo de 1973, acoplándose a la red por primera vez en octubre de 1979.
Una de las características de la central de Fukushima es que los reactores 1 y 2 comparten elementos comunes, como la sala de control o el edificio de turbinas. Así lo hacen también los reactores 3 y 4, por un lado, y los reactores 5 y 6 por otro. Los reactores 1, 2, 3 y 4 se encuentran localizados conjuntamente, mientras los reactores 5 y 6 se encuentran separados un poco más al norte en el emplazamiento.
En la imagen de la página anterior pueden observar una vista aérea de la central con los reactores 4, 3, 2 y 1 en primer plano y los reactores 5 y 6 más alejados. Se puede también apreciar la presencia de las barreras (diques) destinadas a proteger la central en caso de tsunamis.
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Antes de que pasara nada
El día del terremoto, de los 6 reactores de Fukushima Dai-ichi, 3 estaban en parada por inspecciones rutinarias, mientras que los reactores 1, 2 y 3 estaban operando con normalidad al 100% de su potencia.
La mañana que tuvo lugar el tsunami de dantescas consecuencias que asoló la costa noreste de Japón, la situación en la central nuclear de Fukushima Dai-ichi era de total normalidad. Era un día cotidiano, un día más en una central nuclear cualquiera de las 17 existentes en el país nipón. La situación para cada uno de los reactores de la central era la siguiente:
El reactor número 1 estaba en operación al 100% de su potencia nominal (460 MW), con todos los sistemas de seguridad y los dos generadores diésel de emergencia disponibles. Tanto el Sistema de Inyección de Refrigerante a Alta Presión (HPCI) como los dos Condensadores de Aislamiento estaban disponibles y en espera. La presión y el nivel de agua en el interior del reactor eran los normales en operación. Este reactor llevaba operando desde el 27 de septiembre de 2010.
El reactor número 2 estaba en operación al 100% de su potencia nominal (784 MW), con todos los sistemas de seguridad y los dos generadores diésel de emergencia disponibles. Tanto el Sistema de Inyección de Refrigerante a Alta Presión (HPCI) como el Sistema de Refrigeración del Núcleo del Reactor en Aislamiento (RCIC) estaban disponibles y en espera. La presión y el nivel de agua en el interior del reactor eran los normales en operación. Este reactor llevaba operando desde el 23 de septiembre de 2010.
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El reactor número 3 estaba en operación al 100% de su potencia nominal (784 MW), con todos los sistemas de seguridad y los dos generadores diésel de emergencia disponibles. Tanto el Sistema de Inyección de Refrigerante a Alta Presión (HPCI) como el Sistema de Refrigeración del Núcleo del Reactor en Aislamiento (RCIC) estaban disponibles y en espera. La presión y el nivel de agua en el interior del reactor eran los normales en operación. Este reactor llevaba operando desde el 18 de noviembre de 2010.
El reactor número 4 estaba parado por motivos de inspección desde el 30 de noviembre de 2010. La vasija se encontraba abierta y el núcleo del reactor se encontraba descargado, de tal modo que todo el combustible estaba alojado en la piscina destinada a tal efecto en el interior del edificio del reactor. Uno de los dos generadores diésel de emergencia estaba fuera de servicio por mantenimiento programado mientras que el otro se encontraba disponible y en espera.
El reactor número 5 estaba parado por motivos de inspección desde el 3 de enero de 2011. El combustible se encontraba en el interior de la vasija del reactor. Estaba planeado realizar las pruebas de fugas en el circuito primario, por lo que el nivel de agua en el interior de la vasija era el correcto, el sistema estaba presurizado y a una temperatura en torno a los 90 ºC. Los dos generadores diésel de emergencia estaban disponibles y en espera.
El reactor número 6 estaba parado por motivos de inspección desde el 14 de agosto de 2010. El combustible ya había sido cargado de nuevo en la vasija del reactor. El nivel de agua en el interior de la misma era el correcto, con una temperatura de unos 25ºC y todo el sistema despresurizado. Este reactor tenía tres generadores diésel de emergencia y todos ellos estaban disponibles y en espera.
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La hora 0
A las 14:46 del viernes 11 de marzo tuvo lugar el peor terremoto de la historia de Japón. Un seísmo que desplazó la costa del país aproximadamente un metro. En la central nuclear de Fukushima, sin embargo, todo funcionó según lo previsto.
El 11 de marzo, viernes, a las 14:46 (hora de Japón) un terremoto de 9.0 grados en la escala de Richter sacudió el noreste del país nipón. Con epicentro en el mar, a unos 180 km de la central nuclear de Fukushima e hipocentro a 24 km bajo el Océano Pacífico, el terremoto duró casi 3 minutos y movió la costa de Japón aproximadamente un metro.
Los reactores nucleares japoneses tienen sismógrafos asociados al sistema de protección del reactor. Esto implica que, ante un evento de este tipo, el sistema de protección se encarga de parar automáticamente la reacción nuclear en cadena, apagando el reactor. Esto fue exactamente lo que sucedió en Fukushima, el movimiento del suelo (su aceleración) experimentó valores que superaban lo estipulado y los tres reactores que estaban en operación detuvieron su funcionamiento automáticamente, tal y como estaba previsto en su diseño.
El enorme terremoto ocasionó innumerables daños materiales, entre ellos se perdieron las líneas de alta tensión que comunican la central nuclear con la red eléctrica de Japón debido, principalmente, a la caída de torretas de alta tensión. La central se quedaba sin electricidad procedente del exterior. Se quedaba aislada. Este es un hecho que, si bien no es muy frecuente, está perfectamente considerado en la operación de todas las centrales nucleares del mundo. La red eléctrica de cualquier país puede fallar en un momento dado y dejar de proporcionar electricidad a los consumidores, entre ellos, por ejemplo, una central nuclear.
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Por ese motivo se dispone de los generadores diésel de emergencia, preparados para proporcionar electricidad ante cualquier evento de pérdida de energía del exterior. Aproximadamente un minuto después de comenzar el terremoto, los generadores diésel de emergencia arrancaron correctamente según lo previsto en su diseño. Todos menos uno de los generadores del reactor número 4 que, como explicamos más arriba, no estaba disponible por mantenimiento.
Durante los 45 minutos siguientes al terremoto hubo múltiples réplicas con epicentros cercanos a la zona del primer foco. Varios de ellos con magnitudes comprendidas entre los 6.4 y los 7.9 grados en la escala de Richter. Para tratar de relativizar lo vivido ese día en Japón, conviene aclarar que la escala sísmica de Richter es logarítmica. Esto quiere decir que pasar de un terremoto de grado 5.0 (como el que tuvo lugar el Lorca en mayo de 2011) a uno de grado 9.0 no significa multiplicar casi por dos la intensidad del mismo, ¡sino multiplicarla por 10.000!
A pesar de la virulencia del seísmo, los sistemas de seguridad de los reactores funcionaron correctamente, deteniendo las reacciones en cadena en cuestión de segundos. Cuando el terremoto finalizó, todos los indicadores de operación (presiones, temperaturas, niveles de agua, etc.) de los reactores 1, 2 y 3 indicaban valores normales después de una parada del reactor. Parecía que todo era correcto y la situación estaba controlada. Pero el accidente aún no había comenzado…
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La clave siempre es el Calor Residual
Cuando se detiene la reacción nuclear en cadena que tiene lugar en el interior de un reactor, el combustible sigue generando una gran cantidad de calor. El cometido fundamental de una central nuclear es mantener refrigerado, en cualquier situación considerada en el diseño, el combustible nuclear-
Cuando se habla de la potencia de un reactor nuclear, lo normal es hablar de su potencia eléctrica. Así, cuando decimos que el reactor 1 de Fukushima, por ejemplo, tiene una potencia de 460 MW estamos hablando de potencia eléctrica, de su capacidad de producir electricidad. Pero las reacciones de fisión no producen electricidad directamente, sino que hay una transformación entre medias: hervir agua que mueve una turbina. Este proceso, como todos los procesos de la naturaleza no son perfectos, la perfección no existe.
El combustible nuclear libera mediante las reacciones de fisión, de hecho, mucha más energía de la que somos capaces de aprovechar. Este fenómeno determina el concepto de eficiencia que, en el caso de una central nuclear, es aproximadamente del 33% al tratarse de un ciclo termodinámico de agua. ¿Qué significa esto? Pues que únicamente se aprovecha un tercio de la energía que desprenden los núcleos atómicos, los otros dos tercios se pierden y no podemos aprovecharlos para nada.
Esto sucede en la totalidad de transformaciones y procesos que tienen lugar en cualquier actividad. A sus automóviles les pasa lo mismo, la eficiencia del motor de un coche es
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inferior al 25%. Esto implica que únicamente un cuarto de la energía que proporciona el petróleo se utiliza para mover el coche. De cada 4 litros de gasolina que mete en su depósito, 3 sirven únicamente para producir calor y no para generar movimiento. Incluso nuestros músculos son imperfectos (bastante, en realidad), por eso al hacer ejercicio sube la temperatura corporal y comenzamos a sudar. Los escalofríos, de hecho, son un mecanismo mediante el cual ciertos músculos realizan movimientos involuntarios con el propósito de generar calor, debido a su ineficiencia.
El reactor número 1 de Fukushima tenía, en realidad, una potencia de 1.380 MW. Sin embargo, debido a la eficiencia del ciclo termodinámico, únicamente era capaz de proporcionar 460 MW eléctricos. Para que no haya confusiones, a los MW eléctricos se les suele denominar MWe, mientras que los otros (MW térmicos) se suelen denotar como MWt. Los reactores 2 y 3 de Fukushima tenían, entonces, 2.381 MWt y 784 MWe, cada uno de ellos. La diferencia es fundamental para comprender cuál es el problema cuando un reactor nuclear es detenido.
Como hemos visto, cuando el terremoto tuvo lugar los tres reactores de Fukushima detuvieron sus reacciones en cadena mediante la inserción de las barras de control destinadas a tal efecto. Los reactores, los tres, dejaron de producir electricidad. Pero no dejaron de producir calor y esto, estimados lectores, es el matiz que nunca debe olvidarse. Cuando un reactor nuclear está operando al 100% de potencia y se detiene súbitamente, el calor que sigue generando el reactor equivale al 6% de su potencia nominal, aproximadamente, y decae conforme transcurre el tiempo.
Cuando los reactores 2 y 3 insertaron las barras de control, su producción eléctrica cesó inmediatamente, pero seguían produciendo unos 150 MW de potencia en forma de calor cada uno de ellos. Y 150 MW son, créanme, una fuente de calor bastante considerable. Serían equivalentes, por relativizar la magnitud, a 100.000 planchas de la ropa encendidas a la vez. ¡Con el reactor apagado! Esta energía que sigue emanando del interior del núcleo del reactor se conoce como calor residual y constituye, volviendo al símil culinario que elaboramos más arriba, la diferencia entre un reactor nuclear y nuestra olla en la cocina: que el calor proviene de dentro del reactor.
La conclusión es clara, uno de los cometidos más importantes en una central nuclear (el más importante, diría yo) es mantener continuamente refrigerado el combustible nuclear de tal modo que seamos capaces, en todo momento, de extraer el calor que el propio combustible genera. La extracción del calor del combustible está en la base del funcionamiento y de la seguridad de una central nuclear. Fallar en el cometido de refrigerar el núcleo del reactor puede conducir a la producción de daños irreversibles en el mismo. Por ello, en una central, existen numerosos sistemas diferentes y redundantes destinados única y exclusivamente a mantener el combustible nuclear refrigerado ante cualquier situación prevista en el diseño de la central.
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El IC del reactor número 1
El reactor número uno estaba refrigerándose con un sistema de seguridad pasiva que funcionaba automáticamente por acción de la gravedad y no necesitaba corriente alterna para hacerlo. Sin embargo, el funcionamiento de este sistema ocasionaba un enfriamiento demasiado rápido del núcleo del reactor, pudiendo producirse daños en el mismo.
Al mismo tiempo que el movimiento sísmico ocasionaba la detención de la reacción en cadena en el interior del núcleo, la pérdida de electricidad proveniente del exterior de la central provocaba que las bombas principales que inyectaban el agua para refrigerar el reactor dejaran de funcionar.
Ante esta situación, prevista en el diseño y funcionamiento de la central, existen numerosos sistemas redundantes capaces de continuar extrayendo el calor del interior del núcleo del reactor. En concreto, el reactor número 1 disponía de un sistema de refrigeración de emergencia que no estaba presente en las unidades 2 y 3 de la central de Fukushima. Se trata del Condensador de Aislamiento (IC) cuyo esquema de funcionamiento presentamos en la figura de la siguiente página.
Este sistema funciona de forma “pasiva” gracias a la acción de la gravedad. El calor residual del combustible nuclear sigue haciendo que el agua hierva en el interior del núcleo, a pesar de haberse detenido la reacción en cadena. Ese vapor sale por la parte
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A las 14:52 (6 minutos después de parar el reactor) se abrieron las válvulas MO-3A y MO-3B de los dos Condensadores de Aislamiento del reactor 1, comenzando la inyección de agua fría en la vasija. La presión y la temperatura en el interior de la misma comenzaron a descender, el núcleo del reactor se estaba enfriando, pero había un problema: se estaba enfriando demasiado rápido.
Los cambios bruscos de temperatura no sientan muy bien a los materiales. Es un efecto similar a cuando, en una mañana helada, a alguien se le ocurre echar agua caliente en el cristal del coche para quitar el hielo. O cuando alguien vierte el aceite muy caliente en el interior de un tarro de cristal. Es muy probable que el cristal se rompa. Del mismo, los metales que forman los componentes de un reactor nuclear pueden sufrir algún tipo de daño ante cambios bruscos de temperatura.
Por ello, de cara a preservar la integridad estructural de los componentes, en una central nuclear se establecen unas tasas de enfriamiento que conviene no sobrepasar. En el caso particular de Fukushima, esta tasa estaba establecida en 55 ºC por hora, no se debía enfriar el reactor más rápido. Sin embargo, los dos IC juntos estaban enfriando el núcleo del reactor a una tasa de 180 ºC por hora.
¿Qué hicieron entonces los operadores? A las 15:03 cerraron de manera manual las válvulas MO-3A y MO-3B. ¿Qué hicieron qué? ¡Pero, qué locura es esta! ¡Dejaron el reactor sin refrigeración! No se alarmen, esta práctica era consistente con mantener la rampa de enfriamiento por debajo de los 55 ºC exigidos. Estaban siguiendo el protocolo. Determinaron entonces que, con uno sólo de los dos IC, podían mantener refrigerado el reactor adecuadamente y así lo hicieron, cerraron definitivamente la válvula MO-3B e irían operando únicamente con la válvula MO-3A.
El modo de operación era el siguiente, abrían la válvula MO-3A durante un tiempo, el agua fría entraba en la vasija haciendo que disminuyeran la presión y la temperatura en su interior. Entonces cerraban la válvula y esperaban a que se volviera a calentar para abrirla de nuevo. Los registros de seguridad determinan que, entre las 15:10 y las 15:34, el sistema IC fue conectado y desconectado tres veces.
El fatal destino quiso que, a las 15:34, el sistema IC estuviera desconectado. A esa hora, la válvula MO-3A estaba cerrada y en ese momento el reactor estaba aislado sin ningún tipo de refrigeración… nadie se imaginaba lo que vendría a continuación.
¿Qué pasó en Fukushima?
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Cuando vinieron las olas
41 minutos después del terremoto, una serie de tsunamis alcanzó el emplazamiento de la central nuclear. Con olas de altura mucho mayor que las protecciones de la central, el agua comenzó a inundar todo en cuestión de segundos.
Las imágenes del tsunami alcanzando la costa de Japón probablemente queden grabadas en nuestra retina para el resto de nuestras vidas. De acuerdo con los datos oficiales aportados por el gobierno nipón, casi 500.000 edificios quedaron dañados o destruidos. El área total inundada por el tsunami fue de 561 kilómetros cuadrados. El balance trágico, el verdadero desastre en realidad, no fue el accidente nuclear de Fukushima, sino los 15.854 fallecidos, 3.272 desaparecidos y 6.025 heridos que dejaron el terremoto y el tsunami a su paso. Lo primero que se encontró el tsunami cuando alcanzó tierra fue la costa de las prefecturas de Miyagi e Iwate. Posteriormente alcanzaría Fukushima.
A las 15:27 (41 minutos después del terremoto) el primer tsunami alcanzó el emplazamiento de la central de nuclear. Se trataba de una ola de 4 metros de altura que no sobrepasó las barreras destinadas a proteger la central ante eventos de esta naturaleza. Sin embargo, en los minutos siguientes llegarían otras seis olas más, alguna de las cuales alcanzó los 14 metros de altura.
La central nuclear dispone de unos dispositivos destinados a medir la altura de las olas que alcancen el emplazamiento. Sin embargo, la máxima altura que son capaces de
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Y llegó la oscuridad
La llegada del tsunami provocó una situación para la que no existían precedentes. El agua inundó las salas que albergaban los cuadros eléctricos y la mayoría de sistemas de la planta quedaron inoperativos. En la sala de control se perdieron todos los instrumentos e incluso la luz eléctrica.
Traten de ponerse por un instante en la piel de los operadores de la central de Fukushima. Había tenido lugar un enorme terremoto, los reactores habían respondido como se esperaba de ellos. Los tres reactores se habían detenido automáticamente, los generadores diésel habían arrancado perfectamente y la situación estaba controlada. Varios minutos después, de repente, las luces de la sala de control comienzan a apagarse, los paneles de instrumentación comienzan a perder energía, se pierden todas las indicaciones del reactor, se pierden todos los accionamientos, se pierde todo, absolutamente todo y lo único que hay es oscuridad.
A medida que los sótanos se iban inundando de agua y ésta alcanzaba los armarios de distribución eléctricos y las salas de baterías, comenzaba a perderse el control sobre la planta y las salas de control se iban quedando sin luz. La central había perdido toda fuente de alimentación, tanto exterior como interior, no quedaba ya nada. Station Blackout, así se conoce esta situación, algo para lo que un operador está entrenado, pero a lo que no desea enfrentarse jamás.
Manuel Fernández Ordóñez
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Recordemos que, a las 15:34, el sistema IC del reactor 1 se había desconectado manualmente. Ahora se había perdido toda la capacidad operativa desde la sala de control. El IC estaba apagado y ya no podía abrirse la válvula MO-3A porque los mandos que controlaban esa válvula desde la sala de control no funcionaban. El reactor 1 no tenía ningún tipo de refrigeración, nada estaba extrayendo el calor residual generado por el combustible, la presión y la temperatura aumentaban irremediablemente y poco se podía hacer.
En el momento en el que se produce un Station Blackout, la central tiene la obligación de notificar tal suceso al organismo regulador nuclear. TEPCO así lo hizo y, desde las oficinas centrales en Tokio en colaboración con el gobierno de Japón, se localizaron generadores eléctricos portátiles listos para ser enviados a Fukushima. Pero la realidad era que el mar acababa de llevarse por delante a 20.000 personas y había destrozado la costa noreste del país. Las carreteras estaban impracticables y los generadores eran demasiado pesados para transportarlos en helicóptero. Tendrían que apañárselas como pudieran, hasta que fueran capaces de enviarles ayuda del exterior.
Otra de las compañías eléctricas de Japón, Tohoku Electric Power Company, logró hacer llegar hasta Fukushima unos generadores móviles a última hora del viernes, mientras que los de la propia TEPCO comenzaron a llegar la mañana del sábado. Sin embargo, todos estos generadores tenían una utilidad muy limitada. Si bien eran capaces de proporcionar electricidad, la realidad era que no podían ser conectados a los sistemas de distribución eléctrica debido a los extensos daños que el agua había ocasionado en ellos. Era como si a usted le traen una batería nueva para su teléfono móvil, pero su teléfono está en el fondo de la bañera. La realidad es que la batería no se le sirve para mucho.
Conscientes de esto, los trabajadores de TEPCO comenzaron a inspeccionar toda la central en busca de algún sistema que se hubiera salvado del desastre, algunas bombas que pudieran ser utilizadas, algún dispositivo que sirviera para refrigerar los reactores. Hay que ser conscientes de la situación extraordinariamente compleja que se estaba viviendo. Las condiciones naturales provocaron una situación que superó, completamente, las bases de diseño de la central nuclear. Los operadores no habían vivido nunca una situación similar. Ninguna central nuclear en el mundo había vivido una situación similar. No estaba diseñada para esto, los trabajadores no estaban entrenados para esto. Estaban improvisando, estaban buscando soluciones, estaban haciendo todo lo posible, pero nunca nadie había estado donde ellos estaban en ese momento.
Esperanzadamente, encontraron que las bombas de uno de los sistemas del reactor 2 no se habían inundado, estaban intactas. Ahora había que dotarlas de energía y comprobar si eran capaces de inyectar agua en el reactor. Consecuentemente, el primero de los generadores móviles se instaló al lado del reactor 2 y los trabajadores comenzaron a tirar cables desde el generador hasta los paneles de distribución de las bombas. Los cables tenían 200 metros de longitud y pesaban cerca de 1 tonelada. Por si esto fuera poco, todo estaba lleno de escombros y restos del tsunami, así que 40 hombres comenzaron a
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trabajar con continuas interrupciones a causa de nuevos terremotos y más alertas de tsunami que se sucedieron en las horas siguientes al gran terremoto.
A las 15:29 de la tarde del sábado día 12, el trabajo con los cables estaba finalizado. Lo que hubiera llevado más de un día con máquinas, 40 hombres lo habían hecho a mano en el mismo tiempo. Habían pasado casi 24 horas desde que el tsunami asolara la central nuclear y, desgraciadamente, todo el esfuerzo realizado para instalar esos cables sería completamente inútil. Pero no nos adelantemos a los acontecimientos, simplemente recuerden la hora a la que finalizó la instalación de los mismos, las 15:29.
Manuel Fernández Ordóñez
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Cuando la presión aumenta
Cuando el tsunami ocasionó la pérdida de la electricidad en el interior de la central, el sistema IC del reactor 1 estaba desconectado. El núcleo estaba sin refrigeración y la temperatura comenzó a aumentar, también lo hacía la presión y, contrariamente a éstas, el nivel de agua en la vasija del reactor disminuía paulatinamente.
Recordemos que, cuando el tsunami impactó contra el emplazamiento de Fukushima, el sistema IC del reactor 1 había sido desconectado manualmente para evitar un enfriamiento excesivamente rápido del reactor. A las 15:37 comenzó a perderse la energía eléctrica, las salas de control estaban a oscuras y se había perdido cualquier posibilidad de operar ninguno de los sistemas de la central. El reactor 1 no tenía ningún tipo de refrigeración y, con el sistema IC desconectado, las leyes de la naturaleza seguirían su curso de forma inexorable.
Pero, ¿qué sucede cuando un reactor nuclear BWR y contención Mark-I se queda sin refrigeración? Lo que sucede es que el calor residual que emana del combustible continúa calentando el agua del interior de la vasija del reactor. Esta agua hierve, convirtiéndose en vapor y aumentando la presión en el interior de la vasija. Como no es posible introducir agua fría en el reactor, la temperatura en su interior no deja de aumentar, cada vez hierve más agua, cada vez hay más vapor, cada vez aumenta más la presión.
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¿Qué pasó en Fukushima?
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En el interior del reactor número 1 de Fukushima estaba sucediendo eso exactamente, como podemos ver en la figura de la página anterior. A medida que el vapor iba saliendo de la vasija camino a la piscina de supresión, el nivel de agua iba disminuyendo y las barras de combustible nuclear, que originalmente se encontraban sumergidas bajo unos cuantos metros de agua, cada vez estaban menos sumergidas. En Fukushima no estaban absortos, en absoluto, ni se habían olvidado de atender la cocina. Simplemente no podían detener, de ninguna manera, la generación de calor ni hacer aumentar el nivel de agua en la vasija del reactor.
A estas alturas era cuestión de tiempo que el nivel de agua disminuyera tanto como para dejar descubiertas las barras de combustible nuclear. La única diferencia con el símil culinario, es que el combustible nuclear no se quema, pero se funde. Si ese momento llegaba, la situación se agravaría aún más.
Manuel Fernández Ordóñez
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El toro ya no puede con más vapor
El vapor que ocasionaba una elevada presión en el interior de la vasija del reactor era aliviado hacia la cámara de supresión. Pero este proceso no podía prolongarse de forma indefinida. Necesitaban un plan.
La presión en la vasija seguía aumentando y el vapor era liberado hacia la piscina de supresión (el toro) a través de las válvulas de alivio de presión, tal y como vimos en el capítulo anterior. Sin embargo, este proceso no puede continuar de manera indefinida, existe un límite y éste está en la cantidad de vapor que es capaz de condensar el toro.
Cuando el vapor procedente de la vasija alcanza la cámara de supresión, al estar parcialmente llena de agua fría, el vapor se condensa convirtiéndose nuevamente en agua. En condiciones normales, el toro también tiene sistemas de refrigeración diseñados para evitar que se caliente el agua de su interior, de tal modo que no pierda su capacidad de condensar vapor.
Sin embargo, en la coyuntura que se encontraba la central de Fukushima, sin ningún tipo de electricidad disponible, los sistemas de refrigeración del toro tampoco funcionaban. Eventualmente, se alcanzaría una situación en la que la temperatura del agua en su interior fuera tan alta que ya no pudiera condensar más vapor proveniente de la vasija del reactor y su presión (la del toro) iría en aumento. Y ese momento llegó durante la tarde del viernes, pocas horas después del terremoto.
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En un accidente con pérdida de refrigerante, en un momento dado puede comenzar a dañarse el propio combustible nuclear. En ese caso es posible la aparición de hidrógeno en forma de gas.
Los minutos seguían corriendo y, ante un evento así, el tiempo va en tu contra. El nivel de agua en la vasija del reactor seguía disminuyendo y la probabilidad de que el combustible nuclear se quedara destapado, sin agua, era cada vez mayor. El momento llegó en algún instante de la tarde del mismo viernes, pocas horas después del tsunami, si bien no podemos saber a ciencia cierta cuándo tuvo lugar.
El nivel de agua descendió tanto que la parte superior del combustible nuclear se quedó al aire. En ese momento las leyes de la naturaleza, nuevamente, hacen aparición en forma de un nuevo fenómeno: la generación de hidrógeno que tantos problemas iba a dar. Pero, ¿de dónde sale este hidrógeno? ¿Dónde se forma?
El combustible nuclear se dispone en el interior del reactor en unos tubitos construidos con una aleación especial de acero que se conoce como Zircaloy, por la presencia en la misma de zirconio. No deben olvidar que, en el combustible nuclear, el calor proviene del
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Esto trae consigo dos problemas, por si no había suficientes:
• Que el hidrógeno es un gas, con lo cual aumenta aún más la presión en el interior de la vasija del reactor.
• Que la reacción es exotérmica. ¿Qué significa esto? Que cada vez que un zirconio se junta con oxígeno, libera (además del hidrógeno) energía. Pero la energía liberada se transforma, inmediatamente, en calor. Justo lo que hacía falta, que el reactor se calentara aún más.
Estas dos “particularidades” de la oxidación del zirconio no hicieron sino acelerar el proceso de evaporación del agua en el interior de la vasija y que la temperatura siguiera aumentando. ¿Qué sería lo siguiente?
¿Qué pasó en Fukushima?
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¿Cuánta agua había en la
vasija del reactor?
Durante la tarde del viernes, los operadores no fueron capaces de determinar el nivel de agua en el interior de la vasija. Este hecho propició la primera orden de evacuación de la población residente en 2 km alrededor de la central nuclear.
A las 16:36 de la tarde del viernes, apenas una hora después de perder todos los sistemas eléctricos de la central, TEPCO hizo una notificación de emergencia al Gobierno de Japón porque no podían determinar, de ningún modo, cuál era el nivel de agua en el interior de la vasija del reactor. No podían saber cuál era la capa de agua que aún cubría el combustible nuclear ni por cuánto tiempo permanecería cubierto.
A las 20:07 de la tarde, varios operarios entraron en el edificio del reactor para ver si eran capaces de determinar la presión y el nivel de agua en el interior de la vasija. Consiguieron lo primero, pero no lo segundo. La presión era elevada, pero del nivel de agua no tenían la más mínima idea. Había que tomar una determinación y, a mi juicio, se tomó una de las decisiones más acertadas que se podían tomar.
A las 20:50, el gobierno de la Prefectura de Fukushima ordena la evacuación preventiva de todos los habitantes en un área de 2 km rodeando la central nuclear. La decisión demostró haber sido totalmente acertada porque, media hora más tarde, los operadores pudieron obtener una medida del nivel de agua en el reactor y ésta no era nada alentadora.
Manuel Fernández Ordóñez
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Durante toda la tarde habían tratado de recuperar, por todos los medios, algunos de los parámetros más relevantes del reactor. Entre ellos presiones, temperaturas y niveles de agua. A las 21:19, utilizando baterías portátiles y baterías de los automóviles que habían quedado esparcidos por la central, consiguieron recuperar algunos de estos indicadores y se dieron de bruces con la desoladora realidad. El nivel de agua estaba únicamente 200 mm por encima del combustible nuclear. Apenas una cuarta de agua separaba el combustible de no tener ningún tipo de refrigeración.
Solamente 4 minutos después, a las 21:23, el Primer Ministro de Japón ordenó la evacuación de la población en 3 kilómetros alrededor de la central nuclear. Además, los habitantes en un radio entre 3 y 10 km de la misma deberían permanecer en el interior de sus casas.
A las 21:51, 6 horas después de perder la electricidad exterior, la radiactividad en el interior del edificio del reactor comenzó a aumentar. ¿De dónde venía la radiación? El desastre era ya irreversible, la fusión de núcleo había comenzado. En realidad, ya había comenzado mucho antes, pero los operadores no podían tener constancia de lo que estaba sucediendo en el interior del reactor.
¿Qué pasó en Fukushima?
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Como la cera de una vela
Los hechos reales se precipitaron mucho más rápido de lo que los operadores creían. Mientras pensaban que el reactor estaba aún cubierto de agua, en realidad hacía ya horas que no tenía ningún tipo de refrigeración.
Hemos visto con anterioridad cómo, al quedar el combustible descubierto de agua, el calor generado por él mismo hace que se alcancen las temperaturas necesarias para que comience la generación de hidrógeno. ¿Qué sucedería si el núcleo continuara sin refrigeración? ¿Cuál sería la secuencia posterior de eventos?
Las barras de Zircaloy que contienen el combustible de uranio en su interior seguirán calentándose de forma inevitable hasta llegar a unos 2.800 ºC. A esta temperatura, el combustible nuclear, las propias pastillas de óxido de uranio pierden sus propiedades estructurales y comienzan a fundirse. El combustible nuclear, en realidad, no deja de ser un óxido metálico y su comportamiento a altas temperaturas es similar al de un metal fundido. El combustible se funde como lo hace la cera de una vela o el queso al calor, liberando los productos de fisión y los elementos transuránicos a la vasija del reactor.
La literatura y el cine han mitificado hasta la saciedad la fusión del núcleo de un reactor atómico. Sin embargo, en lo fundamental, no es más que un metal fundiéndose como lo hace cualquier otro metal. Con dos enormes salvedades: la primera es que el combustible nuclear tiene en su interior elementos radiactivos con un gran potencial radiotóxico. La
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Página 42
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Estas dos gráficas ponen de manifiesto, de una forma abrumadora, las deplorables condiciones en las que estaban trabajando los operadores de la central. Era como conducir un coche por una carretera de montaña con los ojos vendados. Las únicas medidas que tenían correspondían a aparatos que les estaban dando números erróneos y contradictorios. Ellos hacían públicos todos los datos que tenían, pero muchos eran incompatibles entre ellos, se contradecían unos a otros. Muchos acusaron a TEPCO de mentir, de ocultar información, de falsear los datos. Nada más lejos de la realidad, TEPCO ha hecho públicos todos los datos de los primeros días del accidente. En mi poder tengo las grabaciones de seguridad de los reactores y los gráficos de los registradores, algo así como las cajas negras de los reactores. En ellas se puede ver lo que iba pasando en cada uno de los reactores en intervalos de milisegundos. No hay lugar a la manipulación, no hay cabida a ello. No mentían, estaban perdidos, ni siquiera ellos sabían lo que estaba pasando.
¿Qué pasó en Fukushima?
Página 43
Los venteos
La presión en el interior del reactor era tan elevada, que no podía inyectarse agua de ningún modo. La solución pasaba por reducir la presión del reactor. Había que idear un plan.
Volvamos un momento atrás en el tiempo, a las 17:30 de la tarde del viernes. Habían pasado apenas tres horas desde que el terremoto tuvo lugar y apenas dos desde que se perdieran todos los sistemas eléctricos de la central. Los operadores habían ideado una manera de refrigerar el reactor 1: utilizarían bombas de incendios, funcionando con combustible diésel, para inyectar agua en la vasija del reactor a través de uno de los sistemas de refrigeración del núcleo.
A esa hora, habían entrado en el edificio del reactor para abrir y cerrar manualmente las válvulas necesarias con el propósito de que el agua proveniente de las bombas de incendio llegara hasta la vasija del reactor. A esa hora todo el sistema estaba alineado, la bomba diésel arrancada, pero el agua no entraba en la vasija. ¿Por qué? Porque la presión en el interior de la misma era muy elevada, mayor que la presión que proporcionaban las bombas de incendio.
Este comportamiento es análogo al que provoca que la presión de agua sea mucho menor en el ático de un edificio que en los pisos bajos del mismo. Cuanto más alto sea un edificio, más trabajo costará subir el agua hasta el ático. De tal modo que, si no tengo una bomba de agua lo suficientemente potente, al abrir el grifo en el ático apenas saldrá un chorrito de agua. Esto es exactamente lo que sucedía en el reactor 1 de Fukushima, la presión en su interior era mayor que la presión de agua que era capaz de proporcionar la bomba de incendios. Por tanto, el agua no era capaz de entrar en la vasija del reactor.
Manuel Fer
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Página 46
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Con el plan de venteo diseñado, las maniobras se retrasaron varias veces a lo largo de la madrugada del sábado. La orden de evacuación de residentes se amplió hasta los 10 km, mientras el Primer Ministro decidía darse un paseo por la central.
Con un esquema de venteo bajo el brazo, a la 01:30 de la madrugada del sábado 12 de marzo, los oficiales de TEPCO informan al Primer Ministro de Japón, al Ministro de Economía, Comercio e Industria y a la Agencia de Seguridad Nuclear de sus planes para proceder al venteo. El Gobierno informó a TEPCO que tenían programada una rueda de prensa para las 03:00 de la madrugada y que no se procediera al venteo antes de la rueda de prensa. Diga que sí, oiga, que no hay prisa. Ya nos sentamos aquí durante un par de horas a contemplar las bonitas estrellas.
A medida que avanzaba la noche las condiciones del reactor se iban degradando. La presión seguía aumentando y, a las 04:50 de la madrugada, se detectaban por primera vez tasas de radiación por encima de lo normal en la valla que bordea la central nuclear. A las 05:00 se notifica a los trabajadores la obligación de llevar mascarillas completas con carbono activo y trajes, tanto en sala de control como en el resto de la central.
A las 05:14 las tasas de dosis aumentaron a la vez que disminuía la presión en la contención. ¿Cómo podía disminuir la presión sin ventear? La contención había estado sometida a tan altas presiones (el doble de para lo que fue diseñada) durante tanto
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Página 48
¿Quién va a abrir la válvula?
Para realizar los venteos era necesario entrar en el edificio del reactor a abrir de forma manual unas válvulas determinadas. Se hicieron varios grupos de hombres para llevar a cabo tan complicada tarea.
A las 09:03 de la mañana del sábado 12 de marzo, la central recibe la confirmación de que ya no queda ningún residente en la zona de evacuación y se pone en marcha la operación para ventear, por fin, el reactor 1.
Para la operación se juntaron tres equipos de dos hombres cada uno. Uno para abrir la válvula y el otro para medir las dosis de radiación y sujetar la linterna (no se olviden, no había luz). Además, una vez que el equipo hubiera salido de la sala de control no habría forma alguna de comunicarse con él, por tanto, hasta que un equipo no volviera no se enviaría el siguiente. Desgraciadamente, las radios y los móviles no sirven de mucho bajo unos cuantos metros de muros de hormigón.
Nada más recibir la confirmación de la evacuación, a las 09:03, sale el primer equipo para intentar abrir la válvula motorizada MO-210 que mostramos con anterioridad. Lo consiguen, vuelven a sala de control a las 09:30 habiendo recibido 25 mSv cada uno de los dos hombres. Inmediatamente después sale el segundo equipo para tratar de abrir la válvula AO-90. Desafortunadamente, esta válvula se encuentra en la sala de la cámara de supresión, en el sótano de la central y en uno de los puntos donde la radiación es mayor
¿Qué pasó en Fukushima?
Página 49
en caso de accidente severo. Para alcanzar esta válvula, tenían que entrar en la sala del toro y cruzarla entera hasta el lado opuesto, todo esto, por supuesto, a oscuras.
La operación era imposible, a los pocos instantes de entrar en la sala de la cámara de supresión tuvieron que dar la vuelta por las altas tasas de dosis en su interior. En el corto tiempo que estuvieron allí, uno de los operadores recibió 106 mSv, excediendo el límite de 100 mSv establecido en la legislación. Cuando los hombres volvieron a la sala de control, los superiores decidieron no enviar al tercer equipo por la imposibilidad de completar la misión con éxito. Necesitaban un plan B.
El nuevo plan consistía en abrir, de forma remota, la válvula AO-72. Para ello, sin embargo, necesitarían un compresor de aire y corriente eléctrica que alimentara al mismo. Poco antes del mediodía encontraron un compresor en el despacho de una de las empresas subcontratadas en la central e inmediatamente lo llevaron al reactor 1. A las 14:00 (casi 24 horas después del terremoto) el compresor estaba instalado y funcionando. Media hora después, el disco de ruptura se abrió y el vapor a alta presión del interior de la cámara de supresión comenzó a salir al exterior a través de la chimenea. ¡Se estaba venteando, por fin!
A la vez que se venteaba, la presión en la vasija del reactor disminuyó lo suficiente como para permitir que la inyección de agua de refrigeración en la misma comenzara a ser efectiva. En realidad, la inyección de agua había comenzado a las 05:50 de la madrugada, cuando la presión en el interior del reactor disminuyó inesperadamente, conjuntamente con un aumento de dosis en el exterior de la central. Sin embargo, la presión seguía siendo lo suficientemente elevada, impidiendo que el agua entrara con un caudal significativo.
A las 14:53 de la tarde, el tanque desde el que estaban inyectando el agua en el reactor se vació. La dirección de la central ordenó entonces que comenzara la inyección de agua del mar para refrigerar el reactor, así estarían varias semanas.
Manuel Fernández Ordóñez
Página 50
El mundo contiene la respiración
Durante el proceso de venteo, parte del hidrógeno proveniente de la oxidación de las barras de combustible se fue acumulando en la parte superior del edificio del rector. En un momento dado, su concentración alcanzó niveles demasiado elevados.
Pasadas las 14:30 de la tarde del sábado 12 de marzo, el venteo en el reactor 1 estaba en proceso. Al disminuir la presión, la inyección de agua se había hecho efectiva y, cuando el agua del tanque se terminó, comenzaron con la inyección de agua marina. Las cosas estaban encauzadas por primera vez desde hacía muchas horas. Pero lo peor aún estaba por llegar.
Recordemos que el interior de la vasija, la cámara de supresión y la contención primaria estaba lleno de grandes cantidades de vapor mezclado con isótopos radiactivos provenientes del combustible dañado e hidrógeno proveniente de la oxidación de las barras de combustible. Este último gas, el hidrógeno, tiene un problema muy bien conocido: es explosivo cuando se dan ciertas circunstancias. De forma muy simple, esas circunstancias se dan cuando el hidrógeno alcanza una concentración del 4% en presencia de oxígeno.
Mientras el hidrógeno estuviera dentro de la contención no habría problema, puesto que en su interior no hay oxígeno, precisamente para evitar eventos de este tipo. La atmósfera del interior de la contención se rellena con gas nitrógeno para descartar la posible presencia de oxígeno en la misma. Al efectuarse el proceso de venteo tampoco debería haber problemas, puesto que al enviar el gas directamente a la atmósfera, nunca se alcanzarían concentraciones de hidrógeno del 4%. Sin embargo, algo sucedió.
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Página 54
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La secuencia de eventos que tuvieron lugar en el reactor 1 desencadenó la explosión de hidrógeno que hemos descrito. Pero los reactores 2 y 3 tenían también problemas. Por ello, temiendo que sucediera lo mismo que en la unidad 1, a las 18:25 de la tarde del sábado 12 de marzo el Primer Ministro japonés ordenó la evacuación de toda la población en un radio de 20 km alrededor de la central nuclear de Fukushima.
Poco después, los trabajadores consiguieron recuperar la inyección de agua del mar en el reactor 1 y siguieron con este procedimiento durante varios días. No fue hasta el día 20 de marzo, 9 días después del terremoto, cuando fueron capaces de recuperar la electricidad del exterior de la central nuclear.
¿Qué pasó en Fukushima?
Página 55
¿Y en los reactores 2 y 3, qué pasó?
La evolución del accidente en los reactores 2 y 3 fue similar a la sufrida en el reactor 1, si bien en diferentes escalas temporales.
Para no complicar ni extender en exceso este documento, no desarrollaremos en detalle la evolución de acontecimientos que tuvieron lugar en los reactores 2 y 3. Indicaremos someramente los puntos clave en las primeras horas del accidente, haciendo especial hincapié en las diferencias con el caso del reactor 1. Sin embargo, en lo fundamental, lo sucedido en los tres reactores es esencialmente lo mismo: una pérdida de electricidad total que impidió que los sistemas de seguridad pudieran evacuar el calor residual que se estaba generando en los núcleos de los reactores. La ausencia de refrigeración derivó en un aumento de presión, una pérdida gradual de refrigerante, una generación de hidrógeno y, finalmente, una fusión parcial de los núcleos de los reactores 2 y 3.
Ambos reactores tenían una potencia eléctrica de 784 MW eléctricos (mayor que el reactor 1). Esto implica que, una vez apagados, el calor residual que hay que extraer de los núcleos es también mayor. A la hora del terremoto, las 14:46 del viernes 11 de marzo, los dos reactores detuvieron su operación automáticamente cuando los sismógrafos de los sistemas de protección detectaron aceleraciones del suelo que superaban las previstas. La pérdida de electricidad exterior originó la puesta en marcha de los generadores diesel de emergencia, tal y como había sucedido en el reactor 1. Hasta aquí, todo normal.
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agua de ese tanque se agotará y entonces la bomba comenzará a succionar agua del toro. Un punto muy importante de este sistema es que, como hemos visto, el vapor de la vasija mueve la turbina y va a parar al toro, que se va calentando paulatinamente. Por ello, cuando los operadores arrancaron el sistema RCIC, arrancaron también un sistema que refrigeraba el agua de la cámara de supresión.
Cuando el tsunami comenzó a inundar los sótanos de los edificios de turbinas, uno de los dos generadores diesel dejó de funcionar. El otro, al estar situado en otra localización de la central (a más altura) siguió operando perfectamente, pero todos los armarios eléctricos quedaron bajo el agua, haciendo que este generador resultara inútil. Al perder todas las indicaciones en la sala de control, los operadores no sabían si el RCIC seguía funcionando o no. En buena lógica debería seguir operando, puesto que no necesitaba electricidad para hacerlo, pero no tenían una confirmación al respecto.
A las 21:50 de la noche del viernes consiguieron recuperar algunas de las indicaciones, entre ellas el nivel de agua en la vasija del reactor. Las medidas determinaron que el núcleo estaba aún cubierto por más de 3 metros de agua. Después de medianoche, varios operadores fueron enviados al edificio del reactor para comprobar de forma local que el RCIC seguía funcionando. Cuando llegaron allí, a oscuras, la sala estaba inundada de agua hasta un nivel por encima de las botas y no pudieron entrar. Sin embargo pudieron ver la presión de descarga de la bomba del RCIC, como era alta concluyeron que el sistema estaba funcionando correctamente.
Cuando los sucesos en el reactor 1 se precipitaron, con el propósito de que no sucediera de nuevo lo mismo, decidieron preparar un camino para proceder a ventear el reactor 2 cuando fuera necesario (aún no lo era). Como pueden imaginar, la preparación del venteo fue toda una odisea, con todo el emplazamiento lleno de escombros del reactor 1 y también del reactor 3, como veremos más adelante.
Las horas fueron pasando con el sistema RCIC haciendo su trabajo, pero este sistema tenía un límite. ¿Hasta cuándo podía funcionar? Pues hasta que el agua que había en el toro se calentara tanto que no pudiera ya refrigerar el reactor. Eso sucedió, aproximadamente, a las 13:20 del lunes 14 de marzo, a esa hora el nivel de agua en la vasija del reactor comenzó a descender. Es decir, el RCIC había mantenido el reactor refrigerado durante más de 70 horas. No sé si se percatan de la magnitud de esta afirmación. Un reactor de los años 70 había sido capaz de refrigerarse solo, sin electricidad y sin ayuda, durante 3 días.
A lo largo del resto de la tarde y noche del día 14 y la madrugada del día 15, los operadores trataron por todos los medios de ventear el reactor 2. Aunque lo consiguieron en varias ocasiones, a las 06:00 de la madrugada del martes 15 de marzo, se escuchó un ruido enorme (no una explosión) en la zona del toro y los indicadores midieron una disminución brusca de presión en el mismo. Aún a día de hoy no está muy claro qué es lo que sucedió en el reactor 2 aquella madrugada.
Manuel Fernández Ordóñez
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Evolución del accidente en el reactor número 3
De forma análoga a como sucedió en el reactor 2, cuando el terremoto tuvo lugar y se perdió la electricidad exterior, el sistema RCIC arrancó para mantener el nivel de agua en la vasija y extraer el calor residual del núcleo. La llegada del tsunami inundó también los sótanos del edificio de turbinas dejando inoperativos los dos generadores diesel del reactor 3, así como todos los cuadros eléctricos.
El sistema RCIC siguió funcionando porque, como hemos visto, no necesitaba electricidad para hacerlo. Con este sistema en servicio, el nivel de agua en la vasija se mantenía unos 4 metros por encima del combustible. Así estuvo operando, con normalidad, hasta las 11:36 de la mañana del sábado 12 de marzo. A esa hora, el RCIC se detuvo de forma inesperada (no se sabe por qué causa) y no fue posible volver a ponerlo en marcha. A partir de ese momento, el reactor 3 estaba sin refrigeración.
Se buscaron bombas de incendios para inyectar agua en el reactor, pero todas estaban siendo utilizadas en el reactor 1 que no había tenido refrigeración en ningún momento desde la llegada del tsunami. Se pidieron bombas de incendio al exterior de la central, pero no podían hacerlas llegar porque era imposible transitar por las carreteras. Una hora después, a las 12:35, otro sistema de seguridad (el HPCI) arrancó automáticamente debido al bajo nivel de agua en la vasija.
El sistema HPCI (Sistema de Inyección de Refrigerante a Alta Presión) es similar al sistema RCIC. Tiene también una turbobomba que aprovecha el vapor generado en la vasija para mover una bomba que inyecta agua fría en la misma. A las 16:35 de la tarde, el nivel de agua en la vasija se había recuperado, situándose 4,5 metros por encima del combustible y la presión en el interior había disminuido considerablemente.
A las 02:42 de la madrugada del domingo 13 de marzo, el sistema HPCI se apagó automáticamente. Si bien este sistema no necesitaba electricidad para inyectar el agua en la vasija, necesitaba corriente continua para mantener abiertas las válvulas necesarias para ello. A estas alturas, 36 horas después del terremoto, las baterías se habían agotado. Todos los esfuerzos para arrancar de nuevo el HPCI resultaron inútiles.
La presión en el reactor comenzó a aumentar hasta tal punto que las bombas de incendio que habían conseguido instalar ya no eran capaces de inyectar agua en la vasija. A las 04:15 de la madrugada el reactor se quedó sin ningún tipo de refrigeración. El procedimiento fue el mismo que en los otros reactores, tratar por todos los medios ventear para disminuir la presión. Otra odisea.
A lo largo de la mañana consiguieron ventear y disminuir la presión, haciendo posible la inyección agua en la vasija del reactor. Sin embargo, la cantidad de agua que se convertía en vapor era mayor que el flujo de agua que eran capaces de inyectar en el reactor. Consecuentemente, el nivel de agua en la vasija comenzaba a disminuir. A las 15:30 de la
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tarde el nivel de agua ya había descendido lo suficiente como para dejar descubierto la parte superior del combustible. A las 04:30 de la madrugada del lunes 14 de marzo, el nivel de agua en la vasija había dejado descubierto la totalidad del núcleo del reactor.
Los esfuerzos continuaron, tratando de inyectar agua en el reactor con la ayuda de nuevas bombas de incendio que habían comenzado a llegar a la central al amanecer. Sin embargo, la presión en el reactor seguía aumentando y no era posible ventear de manera continua por los problemas con las válvulas. A las 11:01 de la mañana del lunes 14 de marzo, una explosión de hidrógeno similar a la del reactor 1 destruyó gran parte del edificio del reactor número 3. La explosión dejó 11 heridos, el suelo alrededor del reactor cubierto de escombros radiactivos, las bombas de incendio que habían instalado destrozadas y, por tanto, el reactor sin ningún tipo de refrigeración.
A las 16:30 habían conseguido volver a instalar una línea de inyección de agua. La situación continuó de este modo hasta pasados 8 días cuando, el 22 de marzo, recuperaron la electricidad exterior.
Manuel Fernández Ordóñez
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Aún faltaba el reactor 4
Una última explosión de hidrógeno tuvo lugar en el edificio del reactor 4. Sin embargo, esta unidad llevaba parada desde noviembre de 2010 y ni siquiera tenía combustible en el interior de la vasija. ¿Qué pasó entonces?
La cronología del accidente determina que la primera explosión de hidrógeno tuvo lugar en el edificio del reactor 1 a las 15:36 del sábado 12 de marzo. La siguiente explosión, también de hidrógeno, tuvo lugar en el edificio del reactor 3 el lunes 14 de marzo a las 11:01 de la mañana. Unas cuantas horas después, el martes 15 de marzo a las 06:00 de la madrugada algo aún indeterminado sucedió en la zona de la cámara de supresión del reactor 2. Pero, aproximadamente a la misma hora, una nueva e inexplicable explosión de hidrógeno tenía lugar en el reactor 4.
Pero, ¿este reactor no estaba parado y sin combustible desde noviembre de 2010? Efectivamente así era. Por tanto, los primeros indicios apuntaron a la piscina de combustible del reactor número 4. Una posible explicación podría ser que, debido a la pérdida de refrigeración, el agua de la piscina hubiera empezado a calentarse, llegando a evaporarse. El nivel de agua habría comenzado a descender hasta dejar descubiertos los elementos combustibles. La generación de hidrógeno habría comenzado al alcanzarse los 1.200 ºC en el combustible. El hidrógeno se habría acumulado en la parte superior del edificio y, ante la presencia de oxígeno, habría alcanzado una concentración explosiva con el resultado conocido por todos.
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Estos hechos se dieron por asumidos. De hecho, incluso el propio presidente del organismo de seguridad nuclear de Estados Unidos, Greg Jackzo, en un alarde de incomprensible falta de profesionalidad y alarmismo, afirmó públicamente el día 17 de marzo que la piscina del reactor 4 se había secado. La realidad es que una persona de su responsabilidad debería revisar dos y tres veces los números antes de hacer una declaración pública de ese calibre. Para empezar porque no había ningún modo de que, desde EEUU, Jackzo supiera si la piscina se había secado o no. Para seguir porque dirige un organismo técnico de especialistas altamente cualificados que le hubieran dicho que se estaba equivocando. Para acabar, porque una simple mirada a los datos oficiales le hubieran quitado la razón. El día 15 de marzo, la temperatura del agua de la piscina de combustible del reactor 4 era de 84ºC. Si la temperatura había pasado de 40ºC a 84 ºC en cuatro días, ¿cómo podrían haber hervido los 7 metros de agua que cubren el combustible, de repente, en el quinto día?
El tiempo, obviamente, le quitó la razón a Jackzo. En un momento determinado metieron una cámara de video en el interior de la piscina de combustible del reactor 4. Se observó una gran cantidad de escombros en el interior debido a la explosión que había tenido lugar, pero el combustible nuclear parecía estar intacto, demostrando que la explosión no había sido originada por la pérdida de agua en la piscina. Pero ¿qué había pasado entonces?
Hoy sabemos que la explosión tuvo lugar debido a una acumulación de hidrógeno procedente de los venteos del reactor 3. Los reactores de Fukushima compartían ciertas instalaciones. Así, además del edificio de turbinas, los reactores 3 y 4 compartían la chimenea de venteo de gases. Debido a la pérdida de electricidad, ciertas válvulas quedaron enclavadas en determinadas posiciones, dejando un camino abierto que comunicaba el edificio del reactor 3 con el 4. De este modo, cuando se procedió a los venteos del reactor 3, parte de los gases de venteo alcanzaron el reactor 4, acumulándose en la parte superior del edificio. Con esos gases iba, por supuesto, hidrógeno producido en la oxidación del combustible del reactor 3. El resto ya lo conocen.
Manuel Fernández Ordóñez
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Los meses por delante
El propósito de este documento era tratar de explicar la evolución de los sucesos que tuvieron lugar durante las primeras horas del accidente de Fukushima Dai-ichi. Muchas cosas han sucedido desde esas primeras horas hasta hoy, pero quedan fuera del alcance de lo que pretendía abordar.
Varios problemas tuvieron especial relevancia durante los siguientes meses. Simplemente los mencionaremos:
• Vertidos de toneladas de agua contaminada al mar. Como ya sabemos, el tsunami inundó por completo los sótanos de varios edificios en el emplazamiento de la central. Entre ellos, los edificios de turbinas de los reactores 1, 2, 3 y 4. Conforme iba transcurriendo el accidente y las tasas de dosis comenzaban a aumentar, esos millones de litros de agua almacenados en las partes inferiores de los edificios se iban contaminando. En varias ocasiones, esas aguas contaminadas encontraron caminos para salir de los edificios de turbinas y acabar en el mar.
• Sistema de tratamiento de agua contaminada y refrigeración. Se ideó un sistema para descontaminar el agua almacenada en los edificios de turbinas y, simultáneamente, utilizar esa agua para refrigerar los reactores. De este modo, se utilizaría un circuito “cerrado” en lugar de inyectar en los reactores agua procedente del mar. Este sistema tuvo varios problemas de puesta a punto, pero finalmente funcionó con una eficiencia relativamente alta.
• Refrigeración de las piscinas con un camión de hormigón. Las piscinas de combustible supusieron también un problema añadido en la evolución del
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accidente. Al quedarse sin refrigeración, tuvieron que dedicar gran parte de los esfuerzos a aportar agua a las mismas. Durante varias semanas se estuvo inyectando agua en las piscinas mediante bombas de incendio y camiones especiales para inyectar hormigón en edificios con cierta altura. Estos camiones permitían colocar una manguera justo encima de la piscina.
• Sistemas de refrigeración externos. Pasados unos meses, se instalaron sistemas de refrigeración externos de las piscinas de combustible. El agua se hacía circular por unos cambiadores de calor especiales instalados a tal efecto en cada uno de los reactores.
Finalmente, tras varios meses de trabajos y esfuerzos, el pasado 16 de diciembre, el gobierno de Japón declaró que los 3 reactores de Fukushima estaban en “parada fría”. Indicando que llevaban ya varias semanas con temperaturas claramente por debajo de los 100 ºC. El proceso a partir de ahora será largo, necesitándose años para desmantelar completamente los reactores de la central.
Manuel Fernández Ordóñez
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Síndrome de China, ¿en serio?
Cuando TEPCO corroboró que los núcleos de los tres reactores habían sufrido daños serios, produciéndose fusiones en todos ellos, la “literatura” alarmista no se hizo esperar.
Las leyendas urbanas corren como la pólvora, ponga usted los ingredientes necesarios, aderécelos con algo de sensacionalismo y ya lo tiene. Si además tenemos en cuenta la velocidad de propagación de las redes sociales, el fenómeno es imparable. Algo así sucedió hace unos pocos meses cuando saltó la noticia que los núcleos de los reactores de Fukushima podrían haberse fundido. El afloramiento de ciencia ficción al respecto no se hizo esperar.
El número de diarios y páginas web que comenzaron a publicar que los núcleos fundidos de Fukushima habrían atravesado las contenciones y estarían viajando camino del centro de la Tierra no tenían fin. Uno no deja de sorprenderse con la facilidad que tiene cierto público por consumir cualquier tipo de periodismo catastrofista disfrazado de cientifismo. Aunque, para ser honestos, los núcleos de los reactores viajando al centro del planeta es un argumento muy manido por ciertos grupos.
Este efecto, que se conoce como Síndrome de China, debe su nombre a la famosa película de James Bridges, rodada en 1979 y protagonizada por Jack Lemmon, Jane Fonda y Michael Douglas. Lo cierto es que la película tuvo mucha aceptación, no en vano ganó el Óscar a la mejor actriz, mejor actor y mejor guión original, entre otros. El
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Referencias
• Informe del Gobierno de Japón a la Agencia Internacional de la Energía Atómica sobre el accidente de Fukushima Dai-ichi. http://www.kantei.go.jp/foreign/kan/topics/201106/iaea_houkokusho_e.html
• Banco de fotografías de Fukushima Dai-chi realizadas por TEPCO para la prensa. http://www.tepco.co.jp/en/news/110311/index-e.html
• Notas de prensa de TEPCO sobre el accidente de Fukushima Dai-ichi. http://www.tepco.co.jp/en/press/corp-com/release/index-e.html
• Notas de prensa del Organismo Regulador Japonés (NISA) sobre el accidente de Fukushima Dai-ichi. http://www.nisa.meti.go.jp/english/index.html
• Informe INPO sobre el accidente de Fukushima Dai-ichi. http://www.nei.org/filefolder/11_005_Special_Report_on_Fukushima_Daiichi_MASTER_11_08_11_1.pdf
• Status de la central nuclear de Fukushima Dai-ichi. Página oficial de TEPCO. http://www.tepco.co.jp/en/nu/fukushima-np/index-e.html
• Archivo de documentos histórico del status de los reactores de Fukushima Dai-ichi (JAIF). http://www.jaif.or.jp/english/fukushima/plantstatus_archives.html
• Web de la IAEA dedicada al accidente de Fukushima Dai-ichi. http://www.iaea.org/newscenter/focus/fukushima/
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