Prepararse para el cisne negro

Investigación y Ciencia. Agosto 2011. Num. 419

Adam Plore

 

A medio mundo de distancia de la siniestrada central nuclear de Fukushima Daiichi, en las profundidades de los pinares de Georgia, centenares de trabajadores preparan el terreno para un nuevo despertar nuclear que ellos aún creen en camino. Las excavadoras retumban sobre un suelo que ya acoge kilómetros de tuberías y avenamientos soterrados. Si los planes siguen en marcha, en algún momento del año próximo dos nuevos reactores nucleares empezarán a alzarse allí. En su caso, serán los primeros aprobados en EE.UU. en más de 25 años.

Ello supondría el pistoletazo de salida para una expansión renovada de la energía nuclear, prácticamente paralizada en EE.UU. desde que, en 1979, un accidente en la central de Three Mile Island provocase la fusión parcial del núcleo de uno de sus reactores. Sin embargo, durante los últimos años la amenaza del cambio climático ha llevado a muchos a considerar la energía nuclear como una posible alternativa libre de emisiones de carbono. Los Gobiernos de George W. Bush y de Barack Obama se han replanteado la posibilidad de construir nuevas centrales y, a día de hoy, la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) estadounidense se encuentra revisando varias propuestas para levantar una veintena de reactores, los cuales habrían de sumarse a los 104 construidos decenios atrás.

Más de la mitad de ellos (incluidos los dos que se añadirán a la central de Vogtle, en Georgia) serán del tipo AP1000. Los primeros de una nueva generación que incorpora dispositivos de seguridad «pasivos», concebidos para evitar desastres como el de Japón. En caso de accidente, su diseño se basa en aprovechar agentes naturales como la gravedad y las diferencias de presión para evitar el recalentamiento del combustible. Fukushima carecía de un sistema de tales características.

Hace unos meses se daba casi por seguro que los dos reactores AP1000 de Georgia obtendrían durante este año la autorización final de la NRC para su construcción. Pero después de que el descomunal seísmo de 9.0 grados y el tsunami posterior asolasen Japón en marzo y dejasen cuatro de los núcleos de la central de Fukushima desprovistos de refrigerante, la perspectiva de una catástrofe nuclear ha vuelto a ocupar un lugar destacado entre la opinión pública. En pocas semanas, el porcentaje de estadounidenses a favor de la construcción de los nuevos reactores descendió del 49 al 41 por ciento, una muestra de la desconfianza en la tecnología nuclear a pesar de las repetidas garantías sobre unos riesgos infinitesimales y una protección robusta. En este sentido, la catástrofe de Fukushima nos ha ofrecido una verdadera lección sobre los límites de la estimación de riesgos.

A pesar de la planificación, la energía nuclear jamás quedará exenta de un acontecimiento de tipo cisne negro, la metáfora popularizada por Nassim Nicholas Taleb para referirse a los sucesos altamente improbables pero cuyas repercusiones son enormes. Un acontecimiento excepcional —y, sobre todo, uno que jamás se haya producido— resulta difícil de pronosticar, caro de prevenir y fácil de descartar con las estadísticas en la mano. Pero concluir que algo acontece una vez cada 10.000 años no implica que no pueda suceder mañana. Y, a lo largo de los 40 años de vida típicos de una central, también las suposiciones de ese estilo pueden cambiar. Así ocurrió el 11 de septiembre de 2001, en agosto de 2005 (tras la llegada del huracán Katrina) y el pasado mes de marzo.

La lista de amenazas de tipo cisne negro exhibe una diversidad ominosa: los reactores nucleares y sus piscinas de combustible usado constituyen un objetivo evidente para un terrorista a los mandos de un avión secuestrado; una presa cercana a un reactor siempre puede reventar; existen centrales ubicadas en las cercanías de una falla sísmica y en zonas costeras expuestas a tsunainis o huracanes. Cualquier situación como las anteriores podría provocar una catástrofe similar a las que sufrieron las centrales de Three Miles Island y Fukushima: un fallo en el circuito de refrigeración, el recalentamiento y fusión de las barras de combustible y la liberación a la atmósfera de material radiactivo. (En Chernóbil fue una explosión lo que encendió el núcleo.)

Prepararse para tales escenarios resulta complicado aun sin límites presupuestarios a los que atenerse, las compañías han intentado reducir los elevados costes iniciales que conlleva erigir un reactor; pero, incluso optimizando los gastos de licencia y construcción, hoy en día edificar una central nuclear cuesta por megavatio casi el doble que una de carbón y cinco veces más que una de gas natural, la diferencia pueden enjugarla unos costes de explotación menores (el carbón cuesta casi el cuádruple que el combustible nuclear; el gas natural, diez veces más), pero el ahorro solo se materializa si la central se mantiene funcionando a alta capacidad durante muchos años. En las décadas de los setenta y ochenta, las paradas de mantenimiento y seguridad arruinaron los beneficios de explotación de algunas centrales. Con miras a una mayor competitividad. Se ha intentado rebajar los costes de construcción y reducir el número de paradas necesarias mediante sistemas más sencillos y fiables, sin comprometer con ello los márgenes de seguridad.

Desde luego, construir un reactor inmune a cualquier tipo de amenaza resulta imposible, por más que se encierre entre colosales muros de contención, se sepulte bajo una bóveda estanca y se contrate a un ejército de adivinos para predecir el futuro. Sin duda, los diseñadores del AP1000 han intentado sortear con éxito una miríada de restricciones de naturaleza física, económica y de seguridad; pero, con todo, su resultado no puede ser sino una solución de compromiso. Y, en la estela de Fukushima. La pregunta más acuciante para la opinión pública es la relativa a la seguridad.

En 1979, la fusión parcial del núcleo en el accidente de Three Mile Island no se debió a causas naturales, sino a un error humano. En cuestión de meses, los ingenieros se lanzaron a proyectar mejoras que simplificasen los protocolos a seguir e incorporasen mecanismos de refrigeración de refuerzo sin necesidad de la intervención humana. El resultado fueron los reactores Gen III.

En el interior de un Al'1000 el agua de refrigeración sigue un circuito cerrado. Al pasar por encima del núcleo absorbe calor pero no se vaporiza, ya que se mantiene a una presión elevada. A su vez, las tuberías se enfrían con el agua de un circuito secundario. Si falla la alimentación de las bombas, el reactor dispone de baterías de apoyo. Y si estas dejan de funcionar, entran en juego los agentes naturales: el agua fluye desde tres tanques de emergencia instalados en el interior de la vasija de contención de acero que envuelve al núcleo.

Un apagón abre las válvulas y, gracias a las diferencias de presión y temperatura entre el núcleo y los tanques, el agua escapa de estos y circula para enfriar las barras de combustible. Si es necesario, se emplea el agua de un cuarto tanque, situado en el techo del edifico exterior de hormigón. Esa agua se vierte sobre la vasija de contención y, al evaporarse, se lleva calor consigo. En el interior de la vasija, el vapor que emana del núcleo llega al techo enfriado de la bóveda, se condensa y cae de nuevo gracias a las mejoras introducidas en las centrales existentes». Y Edwin Lyman, detractor de la industria nuclear y miembro sénior de la Unión de Científicos Preocupados, no admite tan siquiera eso. Ha cuestionado algunas de las opciones de diseño orientadas a reducir costes que Westinghouse adoptó en su AP1000 y General Electric en su ESBWR (otro modelo). La principal preocupación de Lyman se centra en la resistencia de la vasija de contención de acero y en la del edificio exterior de hormigón del APIOOO. En Fukushima, a la vez que se rociaba con agua la estructura de contención para enfriar las barras de combustible, los ingenieros no dejaban de mirar con preocupación al hidrógeno, potencialmente explosivo, y al vapor de agua a presión.

Según Liman, la vasija de contención del AP1000 carece de unos márgenes de seguridad suficientes. Un patrón que él usa para medir la contención de un reactor —y, por tanto, su capacidad para resistir los aumentos de presión— es el cociente entre el volumen de contención y la potencia térmica del reactor. Para el AP600 de Westinghouse, un predecesor cuya fabricación cesó porque generaba una potencia demasiado escasa para que resultase rentable, ese cociente rondaba los 25 metros cúbicos por megavatio, similar al de la mayoría de los reactores de agua presurizada en funcionamiento. Pero cuando Westinghouse aumentó la potencia del AP1000 hasta los 1.100 megavatios, no amplió de manera proporcional la capacidad de contención del reactor, cuyo cociente se redujo a 17 metros cúbicos por megavatio. Lyman hace hincapié en que las vasijas y los edificios de contención «son caros».

Bruschi alega que el APIOOO cumple de sobra con los límites impuestos por la NRC, y añade que la refrigeración extra que proporcionan los sistemas pasivos reduciría, con toda probabilidad, la presión durante un accidente grave, algo en lo que coinciden varios ingenieros independientes. A Lyman por su parte, le preocupan los aumentos de presión que superen lo que la mayoría de los ingenieros nucleares pueda prever.

Lyman se siente más tranquilo con el diseño del Areva EPR, un modelo en el que participaron eléctricas francesas, alemanas y organismos reguladores europeos, y que ahora se encuentra bajo examen por parte de la NRC. En lugar de sistemas de apoyo pasivos, el Areva dispone de cuatro generadores diesel primarios y dos secundarios, alojados en edificios estancos independientes y emplazados en lados opuestos de la central. Según Martí Parece, vicepresidente de tecnología del Grupo Financiero de Reactores y Servicios de Abreva, ello hace sumamente improbable que fallen todos a la vez. E incluso si los generadores de emergencia dejasen de funcionar el EPR posee un edificio de contención de muros dobles más gruesos y un colector de núcleo, una estructura que «atrapa» el combustible fundido, lo retiene y lo cubre con un sistema de abastecimiento de agua por gravedad. El colector evita que el núcleo radiactivo fundido escape a través del suelo.

 

SEGURIDAD FRENTE A COSTES

Los ingenieros nucleares no se pueden dar el lujo de prevenir todas y cada una de las catástrofes posibles. Deben tener presentes múltiples escenarios, pero catástrofes diferentes requieren medidas de seguridad distintas y. en ocasiones, algunas van en detrimento de otras. La crítica más incisiva al sistema de seguridad del AP1000 podría acabar siendo la esgrimida por John Ma, ingeniero sénior de estructuras de la NRC. En 2009. La NRC introdujo una modificación en las regulaciones de seguridad relacionada con los sucesos del 11 de septiembre, al disponer que todas las centrales debieran resistir el impacto directo de un avión. Para cumplir con el nuevo requisito. Westinghouse recubrió los muros de hormigón del edificio con placas de acero.

Ma, miembro de la NRC desde su fundación en 1974, presentó el año pasado su primer diseño «por falta de acuerdo» después de que la comisión aprobase el diseño del AP1000. Sostiene que algunas zonas de la capa de acero son tan frágiles que el impacto de un avión o el de un proyectil impulsado por una tormenta podrían hacer añicos el muro. Un equipo de expertos contratados por Westinghouse discrepó. También lo hicieron varios consultores para el Comité Asesor de Salvaguardas en Reactores de la NRC, quienes recomendaron la aprobación del diseño.

Otros modelos más innovadores parecen ofrecer unos márgenes de seguridad más amplios. Los reactores de lecho de guijarros, un diseño Geniu aún en desarrollo, emplean gas en lugar de agua para enfriar el combustible y usan esferas de grafito del tamaño de pelotas de tenis en las que hay incrustados miles de granos diminutos de material radiactivo. El grafito frena el ritmo de fisión, lo que disminuye la probabilidad de que el núcleo se recaliente, y el gas refrigerante no explota con tanta facilidad como el hidrógeno del vapor de agua. Y quizá mereciese la pena considerar también las pequeñas reactores modulares, un diseño menos potente pero mucho más barato que los reactores de gran tamaño, ya que generan menos calor y resultan más sencillos de refrigerar.

La mayoría de los expertos nucleares parecen satisfechos con el compromiso entre seguridad y coste» alcanzado por Westinghouse; opinan que su estructura de («mención brinda una protección suficiente frente a la mayoría de los accidentes. Al fin y al cabo, es responsabilidad de los ingenieros decidir dónde está el punto de equilibrio entre seguridad y coste.

 

FALTA DE IMAGINACIÓN

Pero Fukushima plantea preguntas que trascienden las preferencias por un diseño u otro. Una causa del desastre fue la falta de imaginación, algo a lo que cualquier diseñador u organismo regulador es vulnerable. La central se construyó para soportar terremotos de magnitud 8,2, uno de 9,0 se encontraba dentro de los márgenes de seguridad. Pero, si bien el diseño era a prueba de olas de 5,7 metros, las que abatieron la central superaron los 14 metros. Olas de esa altura no carecen de precedentes: según Thomas Brocher, director del Centro de Ciencias Sismológicas del Servicio de Inspección Geológica de EE.UU., un terremoto y tsunami de magnitudes similares ya sacudieron la zona en el año 869. Cuando los proyectistas cometen tales «errores de diseño» —sea en un reactor, un puente o un rascacielos- las consecuencias son imprevisibles.

Un error de cálculo de ese calibre parece menos probable en E.E.UU. Según Brian Anderson, portavoz de la NRC, a los constructores se les exige demostrar que sus plantas pueden soportar la peor inundación, tsunami o terremoto del que existan registros, a lo que han de añadir un margen de seguridad. Como explica Bozidar Stojadinovic, experto en ingeniería sísmica de la Universidad de California en Berkeley y consultor de la NRC, la norma se basa en un modelo que evalúa el mayor terremoto en la región durante los últimos 10.000 años y el margen de error suele calcularse entre 13 y 2 veces esa magnitud.

Con todo, solo resulta posible tomar medidas frente a aquellos acontecimientos que se pueden prever. Los expertos descubren constantemente nuevos riesgos sísmicos. Hace pocos decenios, la probabilidad de que un terremoto o un tsunami se «batiera sobre la costa noroccidental del Pacifico se consideraba remota. Más tarde, se dató la extinción del cedro rojo en la región hacia 1700, lo que sugería que aquel año habría tenido lugar un terremoto, un hecho que confirmaron los registros de un tsunami acontecido en Japón. En retrospectiva, los geólogos hallaron que un seísmo de magnitud 9,0 había sacudido la región desde la isla de Vancouver hasta el norte de California. El hallazgo cambió para siempre las regulaciones de construcción de edificios en la región. Con anterioridad se habían levantado dos centrales nucleares (en Oregón y en California septentrional), aunque ya se habían desmantelado.

En la costa atlántica los terremotos ocurren con tan poca frecuencia que su investigación se ha considerado menos urgente. Con todo, el reactor de Indian Point, al norte de la ciudad de Nueva York, se halla a menos de 80 kilómetros de casi el seis por ciento de la población del país, una concentración mayor que la de cualquier otra central de EEUU. Según John E. Abel, sismólogo del Roston College, los expertos no coinciden sobre cuál de las fallas de la zona tiene más posibilidades de provocar un seísmo ni sobre cómo estas podrían interactuar. Un estudio de 2008 halló que un número de pequeñas fallas locales que se creían inactivas podrían contribuir a un movimien¬to sísmico de importancia.

Fukushima muestra la necesidad de un «nuevo paradigma», afirma Naj Meskati, profesor de ingeniería en la Universidad de California del Sur y experto en los efectos sísmicos sobre las centrales nucleares. «Nuestras hipótesis se han basado en posibilidades improbables», sostiene, «pero los ingenieros no son tan buenos a la hora de prevenir catástrofes, que no solo son del todo remotas, sino que no han sucedido jamás. Tales incertidumbres impiden saber si un margen de error del doble que el considerado en el diseño basta o no.

Por otra parte, ninguna estructura de factura humana es cien por cien antisísmica, afirma Michael Corradini, miembro del comité asesor de NRC para salvaguardas de reactores. La pregunta, añade, es qué clase de eventualidades estamos dispuestos a considerar en nuestros disertos y si la sociedad acepta ese factor de seguridad

¿Cuán seguro es un diseño «muy seguro»? En lo que se refiere a la energía nuclear, una respuesta reflexiva ha de tomar en consideración las alternativas y el tipo de riesgo con el que podemos convivir. Según el Departamento de Energía de EEUU., el carbón produce la mitad de la electricidad del país y el 80 por ciento de las emisiones de dióxido de carbono; las centrales nucleares generan el 20 por ciento de la energía y no emiten gases de efecto invernadero. Un estudio del año 2000 encargado por el Grupo de Trabajo por un Aire Limpio vinculó la polución que emanaba de tan solo dos centrales de carbón del noreste de EE.UU. con decenas de miles de ataques de asma, cientos de miles de casos de enfermedades en las vías respiratorias superiores y 70 muertes al año. La combustión del gas natural es más limpia, pero cada vez existen más pruebas de que algunos métodos de extracción plantean sus propios riesgos ecológicos y sanitarios.

La incertidumbre generada tras el accidente en Japón quizá desbarate la construcción de algunos reactores nuevos, pero los imperativos del calentamiento global y nuestras necesidades energéticas sugieren que el resurgir de la energía nuclear continuará su camino. Stephen Chu, secretario de Energía de EE..UU. dio su apoyo al AP1000 en febrero de 2010, después de que el presidente Obama anunciara garantías para un anticipo condicional por 8.300 millones de dólares. Además, el historial de la energía nuclear habla a favor de sus partidarios. Pese a todo el pánico desatado tras el accidente de Three Mile Island, el suceso no se cobró ni una sola víctima mortal. Los historiales, sin embargo, no sirven para dar cuenta de algo que nunca antes había ocurrido pero que quizá suceda algún día.