Tecnología nuclear: El desmantelamiento de la central José Cabrera de Almonacid de Zorita

El exterior de la central nuclear José Cabrera, en Almonacid de Zorita (Guadalajara)

Tras diez meses de operaciones, los trabajos de segmentación de la vasija de la central nuclear (C.N.) José Cabrera han terminado en 11/06/2015. Con ello, culmina el desmontaje del circuito primario de la central nuclear, una de las fases más importantes y complejas de todo el proyecto, que está previsto que finalice en 2018.

Esta C.N.fue la primera central nuclear construida en España; está situada junto al río Tajo en el término municipal de Almonacid de Zorita, en la provincia de Guadalajara. Su emplazamiento dista 3 km de Zorita de los Canes, 5 km de Almonacid de Zorita, 60 km de Guadalajara y 90 km de Madrid. Cumplido su ciclo de funcionamiento, el Gobierno declaró el cese definitivo de la operación mediante resolución del 20 de abril de 2006, y se desconectó de la red eléctrica el 30 de abril de 2006. Comenzaron entonces las labores de desmantelamiento de la central.

Esta C.N. se comenzó a construir en julio de 1965, y se finalizó en marzo de 1968. Se cargó el núcleo y se alcanzó la criticidad por primera vez en junio del mismo año. La inauguración oficial fue el 12 de diciembre de 1968. Tenía una potencia instalada de 150 MW con un reactor de agua a presión(PWR). Su sistema de refrigeración era mixto a través de torres de refrigeración y del embalse de Zorita, en el río Tajo.

La vasija era un recipiente de acero al carbono, con forma de cilindro vertical, fondo semiesférico y una tapa superior desmontable, que contenía el núcleo del reactor. La longitud total era de 7,39 metros y tenía un diámetro interior de 2,81 metros y ha requerido la aplicación de diferentes técnicas, que van desde las más convencionales (corte térmico en ambiente para el presionador) hasta las más innovadoras y complejas (corte mecánico bajo agua para los internos del reactor y la vasija), pasando por la aplicación intensiva de distintas técnicas de corte en frío (hilo de diamante, torno orbital, para el generador de vapor y las tuberías).En total, se ha actuado sobre 95 toneladas de material, que se han acondicionado en 15 contenedores de hormigón para su envío al centro de almacenamiento de residuos radiactivos de muy baja, baja y media actividad de El Cabril(Córdoba).

En el video (mudo) que se acompaña, el curioso lector puede ver de forma muy esquemática el diagrama de funcionamiento de una C.N.

El proyecto de Zorita ya se ha ejecutado en un 70% y se ha retirado de la instalación un 99% de la actividad radiactiva existente al inicio del desmantelamiento. En paralelo a la retirada de los grandes componentes del circuito primario, en este último año se ha procedido al desmontaje de componentes y sistemas en desuso de los edificios de contención y auxiliar, así como a la instalación de talleres de descontaminación de materiales en el edificio auxiliar de desmantelamiento (antiguo edificio de turbinas), entre otros trabajos.

El proyecto se centrará en los próximos meses en la descontaminación de las paredes y los suelos de los edificios de contención y auxiliar, la puesta en marcha del taller de descontaminación, así como el desarrollo de la campaña de caracterización del emplazamiento, que ya ha comenzado con la realización de medidas superficiales y sondeos de terrenos.

La idea es que, tras el desmantelamiento, el terreno quede como el solar primigenio donde se levantó la primera instalación nuclear en España, en 1968.«Aún hay suelos contaminados, paredes y parte del emplazamiento», explican desde Enresa, aunque el riesgo no será tanto el radiológico sino como el procedimental, ya que hay que «ir buscando la pequeña contaminación que queda, removerla y dejar el emplazamiento libre». Este procedimiento, uno de los más «delicados» del proyecto, se denomina «desclasificación». Se tiene previsto que para 2018 (unos meses después de lo previsto inicialmente) se pueda entregar el terreno a Gas Natural, el legítimo dueño del suelo. Al mismo tiempo se espera que esté listo el ATC que se proyecta en Villar de Cañas, ya que allí irán a parar los residuos de la central de Zorita que ahora se almacenan en su propio almacén temporal individualizado (ATI).

El director de la C.N. Manuel  Rodríguez ha resaltado que el sistema empleado en Zorita ha sido pionero y tendrá repercusión en próximos proyectos, ya que «actualmente hay 150 centrales nucleares paradas en el mundo que va a haber que desmantelar».

F.J. de C.

Madrid, 18 de junio de 2.015

Físicos ilustres: Enrico Fermi , el primer reactor de fisión nuclear y el Proyecto Manhattan.

Enrico Fermi (Roma, 29 de septiembre de 1901 – Chicago, 28 de noviembre de 1954)  fue una de las mentes científicas más privilegiadas de la historia.

A grandes rasgos, los físicos pueden dividirse entre aquellos que son destacados teóricos (Planck, Einstein, Maxwell, Dirac...) o quienes sobresalen como experimentalistas (Faraday, Curie, Tesla, Rutherford...), y sólo de manera excepcional podemos encontrar a alguien que sea un “físico completo”: maestro en la teoría y en la experimentación. Viéndolo así, Fermi está en un grupo tan extremadamente reducido, que lo comparte tan sólo con Newton.

Fermi realizó contribuciones trascendentes al desarrollo teórico de la mecánica cuántica y la mecánica estadística; y en el laboratorio fue uno de los padres de la física atómica, quizá el más asombroso.

En 1938 recibió el Nobel de Física.

A fines de aquel año se trasladó a los Estados Unidos; allí trabajó en la Columbia University de Nueva York, y luego, a partir de 1942, en la Universidad de Chicago, donde, tras las investigaciones llevadas a cabo con diversos colaboradores, hizo funcionar el 2 de diciembre de 1942 una pila de uranio y grafito, la primera reacción en cadena, controlada,  precursora del primer reactor nuclear.

  Durante el resto de la Segunda Guerra Mundial participó en el desarrollo de la bomba atómica en los laboratorios de Los Álamos, Nuevo México, dentro del Proyecto Manhattan.

Veamos la historia de cómo Fermi hizo ciencia de punta al mismo tiempo que desplegaba su infinita confianza y destreza:

Cuando Fermi llegó a Nueva York en 1939, ya era una superestrella internacional de la ciencia, y estando las cosas como estaban, de inmediato fue reclutado para trabajar en el Proyecto Manhattan, donde le pidieron construir el primer reactor de fisión nuclear. ¿Cuál fue su respuesta? “Claro que sí. Sólo permítanme usar la cancha de frontón de la Universidad de Chicago, para construir ahí el reactor”.

La Universidad de Chicago estaba en pleno centro de la ciudad.

En 1939, no era como si Fermi no supiera lo que estaba pidiendo, o arriesgando; algo se sabía ya desde que Marie Curie usaba elementos radiactivos como hacer una ensalada, 20 años antes. Y además éste era el Proyecto Manhattan: lo que querían de forma inequívoca era una bomba atómica.

Arthur Compton (1892-1962), el director principal del proyecto, aprobó la petición de Fermi en un impresionante despliegue de su confianza en él como ingeniero y sin consultar a Robert Hutchins, presidente de la universidad pues, dijo, “No voy a consultar a un abogado para un asunto de física nuclear”.

Tres años después, en diciembre 2 de 1942, Fermi encendió la “Pila #1” y llevó las seis toneladas de uranio que contenía a punto crítico, iniciando la primera reacción nuclear en cadena de la historia.

Seis. Toneladas. De Uranio.

Como referencia, la bomba que deshizo a Hiroshima llevaba alrededor de 70 kilos de uranio, de los cuales menos de un kilo de hecho se convirtió en energía. Por supuesto que ambos escenarios eran completamente diferentes, y la Pila 1 de Chicago no hubiera explotado; pero un error podría haber causado un desastre estilo Chernobyl, de proporciones nunca vistas. Richard Rhodes, cronista del Proyecto Manhattan, dice explícitamente que ese era el riesgo que se corría, aunque la palabra “meltdown” (fundirse, derretirse, ref. accidente nuclear) no se había acuñado entonces.

La Pila 1 era una construcción de madera sobre la que Fermi y sus ingenieros caminaban y medían, y los recursos para evitar que la reacción se saliera de control consistían en una serie de barras de grafito que se iban quitando o insertando manualmente en el corazón de uranio del reactor. La idea de Fermi era. a partir del uranio fisionable, moderar su “factor reproductivo”, como él lo llamó. Este factor, llamado K, significa que en la reacción a llevar a cabo, la cantidad de neutrones generados puede ser menor, igual o mayor a la cantidad de neutrones perdidos. Si K = 1, el proceso es estable; y cuando K > 1, entonces se genera la reacción en cadena. Las barras de grafito, diseñadas para controlar este factor, serían removidas hasta que K fuera ligeramente mayor que 1.

Cuando la  “Pila #1” (CP-,1Chicago Pile 1) fue encendida esa gélida mañana de diciembre, Laura Fermi, su esposa, escribió:

“Herbert Anderson estuvo hasta las 2 de la mañana dando los toques finales a la pila… No existe registro de qué pasaba por la mente de los colaboradores que estaban encima de ella, pero todos les decían ‘el escuadrón suicida’… Si algo pasaba y la pila se salía de control, tenían que inundarla de inmediato con una solución de cadmio. Alrededor de veinte personas subieron a la palestra de observación… George Weil estaba listo con su barra de control… y comenzó el espectáculo”.

Fermi instruyó a Weil para que retirara la barra de cadmio del corazón de la pila, y el reactor comenzó su reacción; los contadores de la actividad de neutrones empezaron a sonar más rápido. Fermi continuaba ordenando a Weil que retirara la barra, en incrementos de seis pulgadas cada vez, mientras los observadores veían aumentar la actividad de los aparatos, subiendo y estabilizándose en un nivel más y más alto. Fermi, con su suprema confianza, dijo a las 11 y media a todos reunidos que tomarían un par de horas para comer.

Al regresar, a las 2, Fermi le pidió a Weil que retirara la barra de control 12 pulgadas, y dijo a Compton, “Esto hará que lleguemos a punto crítico. El indicador va a indicar una actividad que sube y sube sin estabilizarse.”

Anderson recordó más tarde:

“Primero seguimos escuchando el contador de neutrones, click-clack, click-clack. Pero los clicks empezaron a hacerse más rápidos, y en unos momentos se convirtieron en un rugido. El contador se apagó. Todos veíamos en silencio cómo la aguja indicadora subía. Era un silencio impresionante… ‘Hemos llegado a punto crítico’, dijo Fermi, alzando su mano”.

K había llegado a 1,0006.

Al día siguiente, Fermi explicó con calma al consejo técnico que “el factor reproductivo se duplicó cada 2 minutos. Habiéndolo dejado así, en una hora y media hubiésemos llegado a un millón de kilowatts, pero mucho antes que eso la reacción hubiera destruido la pila y matado a todos en ese lugar”.

Al preguntarle alarmados cuánta energía había generado en el experimento, Fermi contestó sonriendo, “Medio watt.”

Compton telefoneó a los directores del Proyecto Manhattan, diciendo en código, “El navegante italiano ha llegado a un Nuevo Mundo.” La réplica fue, “¿Y cómo halló a los nativos?” Compton dijo, “Muy amigables.”

Cuarenta años antes, Tesla había conquistado la ira de Thor, pero Fermi encadenó al mismo Apolo. Fermi debió haber visto las famosas fotos de Tesla sentado despreocupadamente en su laboratorio en medio de impresionantes descargas de electricidad, y se debe haber dicho a sí mismo, “Sí, muy bonito. Pero déjame enseñarte cómo lo hace la gente mayor.”

F.J.de C.

Madrid, 14 de abril de 2.015

Nota: Este artículo del Ing.  Alfonso Araujo, y actualmente profesor de economía contemporánea en la Universidad de Hangzhou en China está reproducido del blog de divulgación científica http://naukas.com/