Hoy os traigo un vídeo en el que hablo del telurio, un metaloide que cuya absorción tiene un efecto secundario bastante desagradable.
El 17 de octubre di una charla sobre la Luna, organizada por la Agrupación Astronómica de Ibiza con motivo de las actividades que se organizarán el año que viene para celebrar la llegada del ser humano a la Luna (hemos llegado, le pese a quién le pese, como explicaba en esta entrada). He subido la charla al canal de Youtube para quién esté interesado en el tema.
¡Espero que os guste!
En el vídeo de hoy os corto varios meteoritos de mi colección por la mitad (y debo decir que me lo he pasado bastante bien haciéndolo) para enseñaros cómo es el interior de diferentes meteoritos y también hablar de su origen y el pasado del sistema solar. ¡Espero que os guste!
El cambio climático se nos está yendo de las manos. Nueve de los diez años más calurosos de los que se tienen constancia han ocurrido durante la última década y, aunque los registros de estos datos empiezan en 1880, las reconstrucciones de temperatura basadas en el registro vegetal y geológico sugieren que estos últimos años podrían haber sido los más calurosos desde hace siglos o incluso milenios. Y, encima, ahora parece que podríamos estar llegando a una situación de cambio climático irreversible.
Hace tiempo que quería escribir esta entrada y no acababa de animarme a hacerlo porque la gente tiende a llevar este tipo de artículos al terreno político (un tema que no me interesa en lo más mínimo), pero, viendo cómo se aplauden los cierres de centrales nucleares mientras el clima se viene abajo cada vez más deprisa, no me quedo tranquilo si no lo digo: dado el contexto actual, no nos podemos permitir el lujo de ignorar la energía nuclear, porque ahora la necesitamos más que nunca.
¡¿Pero cómo se te ocurre defender la energía nuclear?! ¡¿Es que no te importa la naturaleza?! ¿¡O es que algún magnate de la energía o un partido político te está pagando para que defiendas esta abominación!?
Frena un poco, voz cursiva. Esta entrada no tiene nada que ver con intereses económicos, ni con ideologías, ni con política. Quiero dejar esto bien claro antes de empezar porque es algo que se dice a menudo para desacreditar cualquier opinión contraria sin aportar ningún argumento. De hecho, precisamente defiendo la energía nuclear porque me importa el medio ambiente y creo que es la única tecnología que puede evitar la catástrofe climática hacia la que nos dirigimos.
Por tanto, me gustaría que considerases la información de esta entrada, basada en cifras y no en opiniones personales (si hay alguna, lo avisaré). Es posible que al final del artículo encuentres que la energía nuclear es un aliado muy valioso y no el agente del apocalipsis que les gusta pintar a los medios sensacionalistas.
Lo puedo intentar, pero no prometo nada.
Algo es algo. Empecemos.
En primer lugar, las centrales nucleares tienen la gran ventaja de que generan muy poco dióxido de carbono (CO2), el famoso gas que es el principal responsable del calentamiento de nuestro planeta y que causará más daño ecológico y económico que cualquier otro subproducto de la actividad humana hasta la fecha.
Sí, bueno, a lo mejor «muy poco» dióxido de carbono hace que las centrales nucleares sean una mejor opción que el carbón o que el gas natural, pero siguen produciendo CO2 de todas maneras. Prefiero que se cubran las necesidades energéticas del planeta usando una fuente libre de emisiones de gases de efecto invernadero, como la energía solar o la eólica, gracias.
Me parece una conclusión muy precipitada, voz cursiva, porque hay un dato que no has considerado: todas las formas de generación de energía tienen asociadas unas emisiones de dióxido de carbono, incluidas las renovables. De hecho, proporcionalmente, las centrales nucleares emiten menos CO2 que los paneles solares y están a la par con la energía hidroeléctrica y la eólica. Aquí te dejo una tabla en la que se comparan las emisiones de cada tecnología:
Y en este enlace tenéis otra tabla con datos más recientes, pero que dicen lo mismo.
¿Pero qué dices? ¿Cómo va una central nuclear a emitir menos CO2 que una planta fotovoltaica o una eólica? ¿Tú ves que los paneles solares o las turbinas echen humo por algún lado, alma de cántaro?
Pues así es, lo creas o no.
Esto se debe a que, como cualquier otro aparato destinado a producir energía, las placas solares y las turbinas eólicas se tienen que construir: hay que minar los materiales del suelo, procesarlos, fabricar las máquinas y transportar esas máquinas hasta el lugar en el que serán instaladas… Y durante todo el proceso se utilizan combustibles fósiles que, por supuesto, emiten dióxido de carbono.
Por tanto, para calcular cómo de eficiente es una tecnología se deben tener en cuenta todas las emisiones que produce desde que se fabrica hasta que se deja de utilizar y luego comparar esta cifra con la cantidad de energía que genera a lo largo de su vida útil. Por este motivo se suele cuantificar la eficiencia de una fuente de energía en función de las toneladas de CO2 que habrá emitido por cada gigavatio-hora (GWh) de energía que haya generando al final de su vida (1 GWh es más o menos la energía que consumen 700.000 hogares).
Sabiendo esto, el gráfico de arriba refleja que, aunque no produzcan CO2 mientras están en funcionamiento (quitando las tareas de mantenimiento), las placas solares generan poca energía en comparación con las emisiones asociadas a su construcción. Como resultado, proporcionalmente emiten más CO2 que las centrales nucleares o las hidroeléctricas, que tampoco producen gases de efecto invernadero mientras están en activo y que, además, generan grandes cantidades de energía que compensan con creces el dióxido de carbono emitido cuando se fabrican. Dicho de otra manera: si quieres utilizar paneles solares para generar tanta energía como con una central nuclear, terminarás emitiendo una cantidad mayor de gases de efecto invernadero.
Otra gran ventaja que tienen las centrales nucleares respecto a las renovables es que son una fuente de energía muy compacta y apenas ocupa espacio (esto podría calificarse un poco como opinión personal, porque depende de las ganas que tenga cada uno de quitarle espacio a la naturaleza) . Por ejemplo, hay que cubrir un área de entre 16 y 24 kilómetros cuadrados con paneles solares para producir tanta energía como una central nuclear modesta de 1 GW. En comparación, una central nuclear así ocupa de media unos 3,3 kilómetros cuadrados… Y, además, la planta fotovoltaica sólo producirá esa cantidad de energía en condiciones óptimas y no funcionará por la noche, mientras que la nuclear proporcionará esa energía de manera constante.
Las turbinas eólicas comparten este mismo problema: aunque son más eficientes que las placas solares en términos de emisiones, se necesitan entre 333 y 667 turbinas (con una separación de varios cientos de metros entre cada una de ellas) para generar tanta energía como una central nuclear de 1 GW. Y, de nuevo, las turbinas sólo producirán esa cantidad de energía cuando las condiciones sean ideales.
Vaya, vaya… Veo que te estás metiendo mucho con las renovables, ¿eh? ¿Por qué será?
Simplemente porque la retórica de que debemos apostar por un futuro 100% renovable es muy popular, cuando realmente son métodos muy ineficientes de producir energía. Ojo, que no estoy diciendo que las renovables no tengan un nicho de mercado como fuentes de energía complementarias a pequeña escala, como por ejemplo poniendo paneles solares en los tejados de los edificios. Mi argumento es que es una mala idea utilizar estas tecnologías para abastecer la demanda energética a gran escala porque ocupan mucho espacio para la poca energía que producen y sus emisiones de CO2 son similares o superiores a las de la energía nuclear. Y, más importante aún, no se pueden adaptar a la demanda energética en un momento dado porque la cantidad de energía que producen depende de las condiciones climáticas cambiantes.
Por eso es una pena que, dado el contexto actual, se demonice tanto la energía nuclear: una tecnología limpia y compacta que produce muchísima energía de manera continua.
Bueno, eso de que es una tecnología «limpia» es un poco relativo… A lo mejor la gente está en contra de la energía nuclear porque los residuos radiactivos no son tan limpios como dices, ¿sabes?
En una cosa estoy de acuerdo, voz cursiva: mucha gente se tira de los pelos cuando escucha hablar de los residuos radiactivos, pero creo que precisamente lo hace porque tiene una idea muy equivocada (y exagerada) de lo que es el combustible nuclear, cómo se gestiona y cuáles son sus riesgos. Y creo que esa falta de información proviene del hecho de que la mayor parte de la población no sabe qué es exactamente la radiación o por qué el material radiactivo se usa como combustible.
Voy explicar rápidamente qué son los residuos nucleares, para que veas que no tienen nada que ver con el líquido verde y brillante de las películas.
Para producir energía, las centrales nucleares utilizan unas varillas compuestas por pequeños cilindros sólidos de dióxido de uranio enriquecido apilados en el interior de unos tubos de circonio. Un conjunto de varillas forma un elemento combustible.
Un cilindro de dióxido de uranio (izquierda) y un conjunto de varillas (derecha). (Fuente)
¿Y qué significa que el uranio esté enriquecido?
Buena pregunta, voz cursiva.
En la Tierra, el uranio se pueden encontrar en la naturaleza formando minerales como la torbernita o la uraninita. Lo curioso es que cualquier mineral de uranio que se extrae del suelo contiene dos isótopos (o «versiones») de este elemento: el uranio-235, que representa el 0,7% de los átomos, y el uranio-238, que compone el 99,3% restante. El 235 y el 238 simplemente reflejan el número de partículas que contiene cada versión de este elemento en el núcleo de sus átomos. Dicho de otra manera, simbolizan que el uranio-235 tiene 3 neutrones menos en su núcleo que el uranio-238 (hablaba con más detalle sobre el tema de los isótopos en esta otra entrada).
Pero esos 3 neutrones de diferencia son muy importantes, porque la cantidad de protones y de neutrones que contiene un átomo en su núcleo determina si ese núcleo es estable o no. Los núcleos inestables tienden a expulsar las partículas que les sobran para ganar estabilidad… Y esas partículas que salen despedidas a gran velocidad son a lo que llamamos radiación nuclear (volveré a este tema en un momento).
Estos son los tipos de radiación que suele emitir un núcleo atómico cuando es inestable (o radiactivo, que es lo mismo):
Pero existe otro tipo de núcleos atómicos inestables que, en vez de emitir alguna partícula suelta para estabilizarse, se parten en dos, produciendo dos nuevos núcleos distintos. Este es el proceso que se llama fisión nuclear y es el que nos interesa hoy.
Los 3 neutrones de diferencia hacen que el uranio-235 sea lo bastante inestable como para que sus núcleos tiendan a dividirse en dos de forma espontánea cuando absorben un neutrón, liberando un montón de energía durante el proceso (algo que el uranio-238 no puede hacer). Este principio es el que se aprovecha las centrales nucleares para generar energía: se disparan neutrones contra el combustible y los átomos de uranio-235 de los cilindros los absorben y se dividen, expulsando más neutrones que a su vez provocan la fisión de otros átomos y generan aún más energía.
(Fuente)
¿Y cómo se supone que se puede generar energía a partir de unos átomos que se rompen?
Pues porque, como comenté en esta entrada sobre la temperatura máxima posible, lo que interpretamos como calor no es más que un reflejo de lo rápido que están moviéndose los átomos o las moléculas de un objeto. Por tanto, durante las reacciones de fisión nuclear, los núcleos de uranio-235 que se rompen y los neutrones que salen despedidos tras la fisión sacuden los átomos que los rodean… Y ese aumento de velocidad de los átomos en el interior de los cilindros de uranio enriquecido se traduce en un incremento de su temperatura.
O sea, que el combustible de una central nuclear es un material sólido que no se quema ni produce gases, como los combustibles fósiles, sino que simplemente se mantiene caliente gracias a la energía liberada por los átomos de uranio que se están rompiendo constantemente en su interior (la superficie de las varillas alcanza unos 300ºC).
Eso sí, como hemos visto, sólo el uranio-235 se puede fisionar así que, para que la reacción se sostenga, su proporción en el combustible se debe incrementar desde el 0,7% que se encuentra en los minerales hasta entre un 3,5% y un 5%. Y eso es a lo que se llama enriquecer el uranio: simplemente se toma el uranio que ya está en la naturaleza y se cambia la proporción de los isótopos que contiene.
Dicho todo esto, el calor que desprende el combustible de un reactor nuclear se utiliza para calentar el agua que lo rodea, convirtiéndola en vapor que hace girar la turbina que produce la electricidad, como en cualquier otro tipo de central térmica. De hecho, al contrario de lo que mucha gente cree, el «humo» que sale de las chimeneas de las centrales nucleares no es más que vapor de agua… Y no hace falta que os preocupéis por la posible radiactividad de ese vapor, porque no se trata del agua que ha estado en contacto con el material radiactivo del combustible, sino la del circuito de refrigeración, que circula por otros conductos y no se mezcla con ella.
Imagen sacada de esta animación.
Pero, por supuesto, el combustible nuclear no dura para siempre: a medida que las reacciones de fisión avanzan en el interior de los cilindros, el número de átomos de uranio-235 que quedan en los elementos combustibles disminuye y su temperatura va bajando. Tras aproximadamente un 4,5 años de operación en el que la central produce energía las 24 horas del día, se agota el uranio-235 y toca cambiar los cilindros de dióxido de uranio por combustible nuevo (concretamente, las centrales pasan por 3 ciclos de 18 meses y en cada uno de ellos se sustituye un tercio de los elementos combustibles). Esos cilindros usados son ahora residuos nucleares.
Y esos peligrosos cilindros de uranio radiactivo son precisamente lo que hace que gente esté en contra de la energía nuclear, muchacho.
A ver, voz cursiva, es cierto que no sería buena idea ponerse a hacer malabares con esos cilindros, pero el peligro que representa una cosa depende de cómo la gestiones. Y los residuos derivados de la producción de energía nuclear presentan dos grandes ventajas que permiten contenerlos con facilidad.
Por un lado, ocupan muy poco espacio porque el combustible nuclear genera cantidades inmensas de energía a partir de muy poco material (1 kg de dióxido de uranio enriquecido produce tanta energía como 10.000 kg de petróleo o 14.000 kg de carbón). Por ejemplo, un reactor nuclear de 1 GW utiliza sólo 27 toneladas de combustible al año, una masa que, teniendo en cuenta que la densidad del dióxido de uranio es de casi 11.000 kilos por metro cúbico, ocupa un volumen de algo más de dos metros cúbicos (el equivalente a un cubo de 1,5 metros de lado, más o menos).
Además, como estos residuos son sólidos, se pueden contener y transportar con facilidad hasta un lugar donde no molesten a nadie, algo que no se puede hacer con los gases de efecto invernadero o las partículas contaminantes que emite la quema de combustibles fósiles.
¿Pero cómo no van a molestar a nadie? ¡Se trata de combustible nuclear! ¿Qué hay de la radiación que emite?
Como hemos visto, la radiación nuclear no son más que partículas que salen despedidas de los átomos radiactivos (y algún que otro rayo gamma) y nos pueden hacer daño de dos maneras, según la cantidad a la que estemos expuestos:
- Son capaces de dañar parte del ADN de nuestras células al impactar contra ellas y, si la célula no muere ni consigue repararlo, es posible que se empiece a reproducir sin control al intentar seguir las órdenes del ADN dañado, dando lugar a un tumor.
- En los casos más extremos, una dosis muy elevada de radiación puede producir daños en tantas células de nuestro cuerpo que los órganos empiecen a fallar, pudiendo llegar a causar la muerte en pocos días (hablaba con más detalle del daño que produce la radiación en esta otra entrada).
Ahora bien, aunque ninguno de estos escenarios suena agradable, estos efectos nocivos son muy fáciles de evitar: como las partículas y los rayos gamma tienen que impactar contra nuestras células para poder hacernos daño, basta con colocar los materiales radiactivos tras una barrera que bloquee la radiación para que no pueda alcanzar a nadie.
Distintos tipos de radiación nuclear y la manera de bloquearlos. (Imagen original)
Este es el motivo por el que los residuos nucleares se almacenan en instalaciones subterráneas excavadas a una profundidad que varía según su localización, pero que suele rondar los 500 metros. De esta manera, además del escudo que suponen los propios barriles en los que se encapsulan, los residuos están separados del mundo exterior por centenares de metros de roca que detienen la radiación e impiden que dañe a ningún ser vivo.
Además, para evitar que el agua disuelva los residuos nucleares y que el material radiactivo se filtre entre las rocas (aunque ya de por sí se eligen localizaciones donde esto no supondría un peligro), el contenido de los barriles se vitrifica, de modo que los residuos quedan encapsulados en un bloque sólido de vidrio que es químicamente inerte. Y no sólo se vitrifica el combustible usado: se hace lo mismo con otros materiales que han acabado contaminados durante el funcionamiento de la central y con los elementos radiactivos extraídos del agua del reactor.
Por supuesto, el tema de la gestión de los residuos nucleares es mucho más complejo de lo que puedo explicar aquí, pero podéis encontrar un montón de información adicional en los hilos de Twitter de Operador Nuclear. De hecho, os recomiendo que sigáis su perfil y echéis un vistazo a los hilos que va abriendo para encontrar información fiable sobre la energía nuclear y los mitos que circulan en torno a ella.
Ya, vale, pero hay algo que no tienes en cuenta: los residuos radiactivos emiten radiación durante miles de años. Durante ese tiempo pueden pasar muchas cosas aunque estén bajo tierra…
Es verdad, voz cursiva, pero precisamente por eso los residuos se almacenan en instalaciones que se encuentran en regiones que no están geológicamente activas, para minimizar ese riesgo. De esta manera, aunque las instalaciones fallaran o quedaran bloqueadas por algún derrumbe, el material seguiría estando confinado en un lugar seguro bajo tierra, sin poder molestar a nadie.
Como nota adicional, los residuos nucleares no siempre están condenados a pasar varios miles de años bajo tierra: debido a la descomposición radiactiva de los átomos de combustible usado, en su interior se sintetizan constantemente elementos químicos que no se suelen encontrar en grandes cantidades en la naturaleza (hablaba del proceso en esta entrada). Como resultado, de los residuos nucleares se pueden extraer elementos muy útiles que serían muy difíciles de conseguir de otra manera, como por ejemplo el americio que llevan los detectores de humo o algunos isótopos radiactivos que se utilizan en medicina para tratar ciertos tipos de cáncer.
Por supuesto, ninguna forma de energía puede garantizar la seguridad al 100% y siempre existe la remota posibilidad de que ocurra algún fallo. Pero, para que veas que cómo de segura es la energía nuclear, por muy mala imagen que tenga, no hay más que mirar los datos de mortalidad asociada a cada fuente de energía en relación a la cantidad de energía que produce. Y ellos se puede ver claramente que la energía nuclear es la más segura de todas (especialmente en países donde está más regulada, como EEUU).
(Fuente)
Sí, claro, a ver quién se cree eso. ¿Y qué hay del peligro de los accidentes nucleares, como Chernobyl? ¿O Fukushima?
Sobre los dos accidentes y sus consecuencias se han dicho muchas exageraciones que podéis ver refutadas en este hilo de Operador Nuclear o en este otro de Ecos del Futuro. En cualquier caso, el mensaje es que un accidente como el de Chernobyl no podría ocurrir en las centrales nucleares modernas y el caso de Fukushima no fue tan desastroso como sugiere todo el sensacionalismo que surgió a su alrededor. De hecho, la fuga de la central no provocó ni una sola muerte por la radiación liberada.
En realidad, por sorprendente que pueda parecer y como se puede ver en el gráfico de arriba, cuando se tienen en cuenta todas las muertes que causa cada sector energético (tanto las derivadas de las emisiones de sustancias nocivas emitidas durante la fabricación o el funcionamiento como los accidentes que ocurren durante el proceso de fabricación), la energía nuclear es la que menos muertes causa en proporción con la cantidad de energía que produce. Es decir: que si intentáramos abastecer la demanda energética global actual con cualquier otra tecnología, renovable o no, fallecería más gente que si lo hiciéramos con energía nuclear.
Por supuesto, habrá quién argumente que las muertes derivadas de la fabricación y mantenimiento de cada tecnología no deberían incluirse en este gráfico, pero, aun así, los datos reflejan muy bien que, a pesar de la huella que episodios como Chernobyl han dejado en el imaginario colectivo, la energía nuclear es una tecnología perfectamente segura.
En definitiva, la mayor parte de la demanda energética actual de nuestro planeta se está cubriendo con combustibles fósiles, unas sustancias que generan mucha energía, pero que no sólo están llenando la atmósfera de cantidades ingentes de dióxido de carbono que están alterando el clima del planeta, sino también de partículas contaminantes que producen enfermedades respiratorias y matan a millones de personas cada año. Por desgracia, las energías renovables no van a erradicar estos problemas porque son demasiado ineficientes y tienen un mayor impacto en la naturaleza del que la gente suele pensar (tanto por sus emisiones como por el espacio que ocupan). Además, si se continúan cerrando centrales nucleares, se seguirán utilizando combustibles fósiles para proporcionar la energía que las renovables no pueden abastecer… Porque, al fin y al cabo, si dependes de las renovables, siempre necesitarás tener algún medio para producir energía cuando las renovables no puedan hacerlo.
En resumen, creo que las ideologías y la política son irrelevantes en este debate. Simplemente no nos podemos permitir el lujo de seguir ignorando la energía nuclear: una tecnología segura, fiable y limpia, además de la única capaz de abastecer la monstruosa demanda energética de nuestra sociedad y al mismo tiempo paliar (o, a la larga, frenar) los efectos del cambio climático.
Y hasta aquí el artículo de hoy. De nuevo, si os interesa obtener más información fiable sobre energía nuclear, os vuelvo a recomendar que sigáis a Operador Nuclear en Twitter y que echéis un vistazo a este artículo que escribió en Naukas.