Nota: Continuamos con la descripción de las aplicaciones y usos pacificos de la energía atomica. Aplicaciones de la tecnología nuclear

Hidrología isotópica

La hidrología es un campo en que los Isótopos pueden desempeñar un papel de vanguardia en relación con muchas actividades de investigaciones y diversas aplicaciones. Inicialmente menciono algunos ejemplos de aplicaciones en aguas subterráneas. Con empleo de trazadores isotópicos se han estudiado exitosamente las interacciones del agua subterránea y la matriz de los acuíferos. A modo de ejemplo, en México, Creta y Portugal se han descubierto fuentes de contaminación de agua marina en los acuíferos costeros con ayuda dos trazadores isotópicos.

El método de datación isotópica está basado en la comparación de las proporciones de los isótopos radiactivos presentes al inicio de un proceso y al momento de la datación. Durante el lapso que se quiere medir ha habido un cambio en las proporciones iniciales -supuestamente conocidas- de los radisótopos presentes inicialmente en el elemento o sustancia. El cambio es debido a la desintegración radiactiva que se ha operado en esos radioisótopos. Los cálculos se apoyan, justamente, en los valores de vida media de los radioisótopos intervinientes. Por ejemplo, en las zonas áridas y semiáridas puede determinarse la edad del agua subterránea en lugares en que se prevé impulsar un desarrollo industrial. Si la datación dice que el agua tiene miles de años debe concluirse que, en caso de extraerla, no habrá reposición y la zona se secará en poco tiempo.

Las técnicas nucleares ayudan a explorar los recursos geoterrnales y conocer sus mecanismos de recarga, así como la calidad de su agua y sus posibles conexiones con otros acuíferos. En aguas superficiales las técnicas nucleares ayudan a medir la dinámica de lagos y embalses, la filtración de las represas y de los conductos subterráneos, la descarga de los ríos, el transporte de sedimentos suspendidos y de fondo y la tasa de sedimentación.

Centrales nucleares

Una central nuclear puede tener diversos usos: producción de electricidad, producción de radioisótopos (Co-60), calentamiento de agua de ríos o lagos para templar el clima o para calefacción (Rusia, EE.UU.), potabilización de agua salada (EE.UU., Rusia) y uso industrial (Canadá). En Rusia se afirma que la primera central nuclear en el mundo fue la de Obninsk, construida en 1954 con una potencia de 5 MWe. En general, se acepta que la 1ª central nuclear de uso comercial fue la de Calder Hall, en Inglaterra, que comenzó a funcionar el 17 de octubre de 1956 y alcanzó una potencia de 50 MWe.

El funcionamiento de las centrales nucleares está basado en la fisión de los núcleos atómicos de ciertos elementos pesados como el uranio y el plutonio. La fisión de un núcleo atómico pesado es el resultado de la interacción de un neutrón con dicho núcleo, produciéndose la ruptura del núcleo en dos o tres fragmentos (altamente radiactivos) y la liberación de neutrones y energía. La gran importancia que tiene la reacción de fisión se debe particularmente a:

- la gran cantidad de energía liberada en el proceso proveniente de la diferencia de masa existente antes y después de la fisión,
- la liberación de dos o más neutrones,
- la posibilidad que tienen esos neutrones de causar nuevas fisiones nucleares lo que asegura la reacción en cadena,
- la posibilidad de regular la reacción en cadena a voluntad.

La electricidad se produce en una central nuclear del mismo modo que en una central térmica convencional. Una fuente de calor, en este caso el reactor nuclear, eleva la temperatura de un cierto fluido (normalmente agua) dentro de un circuito primario. Este fluido trasmite el calor al agua de un circuito secundario, la que se transforma en vapor. Este vapor de alta pureza acciona las turbinas que, a su vez, mueven al alternador que produce electricidad, Un circuito de agua terciario sirve para enfriar el agua del circuito secundario. Las centrales nucleares se ubican siempre en las proximidades de un curso de agua importante del cual extraen el agua para el circuito de enfriamiento o terciario.

Vemos entonces que la energía de fisión se transforma en energía calórica, que se transforma en energía mecánica y ésta en energía eléctrica. Para asegurar la eficacia de la fusión nuclear en cadena sostenida hay dos estrategias principales en los reactores nucleares: están los que usan uranio natural (0,7% de Uranio 235) y los que usan uranio enriquecido (entre 2% y 3% de Uranio 235). El enriquecimiento del uranio, además de ser una tecnología de uso militar, es sumamente cara. La alternativa es usar uranio natural, pero se necesita de agua pesada (deuterio en lugar de hidrógeno común) en el núcleo del reactor. También la tecnología del agua pesada es muy costosa, aunque más accesible que la del enriquecimiento del uranio.

Las llamadas barras de control tienen el cometido de regular la reacción en cadena en el reactor. Por estar constituidas con un material muy "absorbente" de neutrones, las barras de control pueden actuar como acelerador o freno de la reactividad. El compuesto de uranio usado como combustible va en forma de pastillas acondicionadas en varillas huecas que, a su vez, se agrupan en manojos constituyendo lo que se llama un elemento combustible. Cuando los elementos combustibles terminan su cometido en el reactor (se dice que se han quemado) son reemplazados pon otros y depositados en piletas en las que permanecen sumergidos en agua durante un tiempo para permitir el decaimiento de la radioactividad de los productos de fisión y sus derivados de vida media más larga. Los de vida media más corta decaen en el propio reactor.

Las radiaciones provenientes de los fragmentos de fisión tienen varias barreras de contención de manera que no lleguen al exterior de la central nuclear, La primera barrera es la propia varilla que contiene las pastillas de combustible, la segunda barrera es la vasija del reactor, la tercena es la estructura de hormigón que recubre a la vasija y la cuarta es la pared exterior del edificio del reactor que llega a tener un metro de espesor de hormigón. Las medidas de seguridad adoptadas en las centrales nucleares permiten la vida en las cercanías sin limitaciones. Una prueba de la confianza y seguridad de las centrales nucleares lo constituye, por ejemplo, la concurrencia absolutamente normal a las playas próximas a las centrales nucleares en España.

A modo de ejemplo veamos algunas situaciones extremas a las que podría exponerse la población y las dosis de radiación recibidas en cada caso, 

- permaneciendo en el perímetro de la central:..................................................0,05 msv/año
- comiendo 50 gramos por día de pescado capturado a la salida del canal de descarga de la central:...................................................................................................................0,025 msv/año
- viviendo en un radio de 9.5 Km. de la central:.................................................0,006 msv/año
- nadando 3 horas/día,120 días/año en el canal de descarga de la central....0,0003 msv/año

Para apreciar debidamente la poca magnitud de estos riesgos debemos tener en cuenta que los habitantes de la tierra recibimos, promedialmente, unos 2 msv/año procedentes de fuentes de radiación natural externas e internas. Alrededor de 450 centrales nucleares estén en funcionamiento hoy en día en todo el mundo, con una potencia instalada total cercana a los 350,000 MWe. El país que se destaca por su número es EE.UU. con más de 100 centrales y cerca de 100.000 MWe de potencia. Europa es el continente donde la participación de la energía nucleoeléctrica se ha hecho más notoria.

Más de la tercera parte de la potencia instalada en Europa es de origen nuclear, en tanto la energía generada a partir de las centrales nucleares ronda en el 15 %. A los países europeos le siguen los países de Norte América en el mayor porcentaje de energía nucleoeléctrica del mundo. Argentina genera más del 10% del total de su energía eléctrica a partir de las centrales nucleares de Atucha y Embalse de Río III. Por ser usada como energía eléctrica de base, la generación de núcleoelectricidad compite con la hidráulica. En aquellos países que las posibilidades de instalar represas hidroeléctricas se ha agotado la energía nuclear sigue apareciendo como una alternativa competitiva frente a los combustibles fósiles. Además, como la polución se ha transformado en un gravísimo problema mundial, la energía nucleoeléctrica se presenta como una de las que emite menos anhídrido carbónico a la atmósfera.

Mucho se habla de los residuos de la industria nuclear. Si bien es cierto que el almacenamiento definitivo de los desechos radiactivos es costoso por las medidas de seguridad que conlleva, no es imposible ni causa problemas insolubles. Toda actividad humana, y particularmente la industrial, tiene riesgos asociados que el avance tecnológico va superando. La industria nuclear no escapa a la regla y no merece que se desmerezca su aporte positivo e insustituible al progreso de la humanidad. Mas allá de su pecado original.