¿Qué implica la fusión del núcleo de los reactores de Fukushima?

La fusión del núcleo en una central nuclear implica que todos los componentes que forman parte del reactor pasan de estado sólido a estado líquido. El núcleo del reactor nuclear consta de:

• Combustible. Óxido de Uranio y de Plutonio, típicamente.
• Barras de control. Para controlar rápidamente la reacción, la paran absorbiendo neutrones.
• Moderadores. Para el control de la reacción nuclear, frenan los neutrones.
• Refrigerante. Para enfriar el reactor.
• Reflectores. Para que no se escapen los neutrones, protege al entorno de los mismos y aumenta la eficiencia del reactor.
• Blindaje. Para detener la radiación emitida.

Estas son las causas de fusión del núcleo (o una combinación de ellas):

• Debidos a pérdida de control de la presión de refrigerante, por debajo de los niveles de diseño, lo que resta eficiencia en la refrigeración.
• Por una pérdida de refrigerante.
• Aumento de la potencia del reactor por encima de los niveles tolerables.
• En ocasiones el problema se debe a incendios u otros inponderables (e. g. terremotos), y se inutilizan los sistemas eléctricos y electrónicos.

Dicho núcleo fundido está compuesto por una mezcla de dióxido de uranio, acero, y otros elementos, con una temperatura elevada debida a la generación de potencia propia por el decaimiento radiactivo de los elementos constituyentes del núcleo y por las reacciones químicas que tienen lugar. Todo ello forma una lava radiactiva cuyas emisiones no se extinguirían del todo hasta MILES de años después del accidente.

Una vez se ha producido la fusión del núcleo, lo único que queda es confinar toda la amalgama radioactiva en un sarcófago de hormigón, a modo de protección en capas, como las muñecas rusas, por cada capa o sarcófago degradado, hay que construir uno que lo envuelva. La protección mediante sarcófagos necesita ser mantenida y revisada durante los MILES de años posteriores, para ver si el calor generado por el núcleo o la oxidación ha producido fisuras.

La degradación del sarcófago por la alta temperatura y las reacciones o explosiones químicas pueden producir fisuras de manera que se extienda la radioactividad por dos vías, principalmente:

1. Posibles infiltraciones en el subsuelo y la contaminación de acuíferos. Es el llamado "síndrome de China". El término deriva de la idea ficticia de que el núcleo derretido y constantemente realimentado por el calor de su radiactividad penetraría en el subsuelo sin poder ser detenido por barrera natural alguna, hasta emerger por el extremo opuesto del globo terráqueo. En realidad, si un núcleo fundido se hunde más allá del pavimento de contención del sarcófago (la base del sarcófago), no descendería muchos metros ya que el contacto con el  subsuelo le acabaría enfriando lo bastante como para volverlo a solidificar.
2. La radioactividad también se extiende fácilmente al oxidarse las vainas que protegen al combustible, lo que libera isótopos radioactivos de gases nobles que hay en su interior, como xenón y kriptón, y otros volátiles, como el yodo y el cesio, estos con gran penetración en la cadena trófica. Su emisión duraría de DECENAS a CIENTOS de años.

Los reactores de Fukushima son de tipo BWR. En este tipo de reactores, en efecto la inserción completa de las barras de control detienen la reacción nuclear primaria. Sin embargo, el combustible nuclear continua  generando calor residual por decaimiento radioactivo a una tasa aproximada del 7% de la potencia total del reactor, lo cual requiere de uno a tres años de bombeo de refrigerante para lograr estabilizar el reactor a baja temperatura. Si la refrigeración falla el momento de apagar el reactor, este puede sobrecalentarse hasta temperaturas por encima de los 2200 grados, llevando al agua a descomponerse en hidrógeno y oxígeno. En este escenario existe un alto riesgo de explosión, que puede amenazar la integridad estructural del reactor.


A continuación se pueden ver 4 figuras correspondientes a la secuencia de hechos que se están dando en la central de Fukushima:

1. Reactor funcionando normalmente.
2. Fallo en el circuito de refrigeración, debido al corte de electricidad ocasionado por el terremoto.
3. El calor generado por las reacciones nucleares y químicas funden el núcleo del reactor.
4. Emisiones del núcleo fundido debido a la penetración en el subsuelo y/o por fisuras en el reactor y edificio de contención debido a explosiones y reacciones químicas.

Más información en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Combustible_nuclear
http://www.deganadores.com/index.php?option=com_content&view=article&id=561:componentes-o-partes-del-nucleo-del-reactor-nuclear&catid=147:fisica&Itemid=96
http://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_de_n%C3%BAcleo
http://www.arrakis.es/~lallave/nuclear/fusionnucleo.htm
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/9845706/Articulo-de-Jorge-Munnshe.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Reactor_de_agua_en_ebullici%C3%B3n
http://www.zincomienzo.net/posts/info/8411/Que-pasa-en-Fukushima-%5BExplicaci%C3%83%C4%A3n%5D%5Binfo%5D.html
Un saludo