Full Mecánica

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Generando energía del átomo / la amenaza de la proliferación nuclear.

Una posibilidad de crear energía, en lugar de solo transmitirla, es dividiendo el átomo de uranio. La ventaja es que la energía atómica no produce gases de invernadero, como las plantas de carbón y petróleo, pero problemas políticos y técnicos han maniatado el poder atómico por décadas

Laúltima planta nuclear en los EEUU comenzó  su construcción en 1977, antes del fatídico accidente de threemile Island en 1979, el mismo que paralizo el futuro comercial de la energía atómica. El devastador accidente de Chernobyl sello la suerte de la energía nuclear por una generación. Los proyectos de energía atómica se acabaron en Europa y EEUU, pero se mantienen en Francia, Japón, y Rusia pero a costa de generosos subsidios del gobierno.

El problema con la energía nuclear  es que cuando se divide el átomo de uranio, se producen enormes cantidades de desechos nucleares, que se mantienen radioactivos por millones de años. Un reactor tipo de 1000 (mil) mega-watts produce alrededor de treinta toneladas de desechos nucleares después de un año de operación. Estos son tan radioactivos que literalmente resplandecen en la oscuridad, así que tienen que ser guardados en estanques especiales refrigerados. Con cerca de 100 reactores comerciales en los EEUU, se producen miles de toneladas de desechos por año.

Los desperdicios nucleares causan problemas por dos razones. Primero, porque permanecen calientes aun después de que el reactor haya sido apagado. Si el agua se fuga por accidente, como en ThreeMile Island, entonces el núcleo comienza a fundirse. Si este metal fundido entra en contacto con el agua, puede causar una explosión de vapor que puede hacer volar el reactor, esparciendo toneladas de despojos radioactivos de alta energía al aire. En el peor de los casos como un accidente nuclear de clase 9, se tendría que evacuar de inmediato a quizá millones de personas fuera de un perímetro de entre 16-50 Km. El reactor de Indian Point esta solo a unos 40 Km al norte de la ciudad de New York. Un estudio del gobierno estimo que un accidente en esta planta podría conservadoramente costar cientos de billones de dólares en daños  a la propiedad. En ThreeMile Island, estuvo solo a unos minutos de una catástrofe mayor que habría destrozado el nor-este. El desastre fue impedido con las justas cuando los trabajadores reintrodujeron con éxito agua de refrigeración dentro del núcleo a escasos treinta minutos antes de que el núcleo alcance el punto de fusión del dióxido de uranio.

EnChernobyl, en las afueras de Kiev la situación fue mucho peor. El mecanismo de seguridad (las varillas de control) fueron manualmente deshabilitadas por los trabajadores. Ocurrió un pequeño pico de energía, el cual dejo al reactor fuera de control. Cuando el agua fría topo súbitamente el metal fundido, creo una explosión de vapor que arranco la tapa completa del reactor, liberando una enorme fracción del núcleo en el aire. Muchos de los trabajadores enviados adentro para controlar el accidente murieron horriblemente por quemaduras radioactivas. Con el reactor ardiendo en llamas fuera de control, definitivamente tenía que informarse a la fuerza aérea roja. Helicópteros con blindajes especiales fueron enviados al sitio para rociar agua boratada sobre el reactor en llamas. Finalmente, el núcleotenía que ser sepultado bajo una montaña de concreto sólido. Aun hoy día (2011), el núcleo es todavía inestable y continúa generando calor y radiación.

A más de los problemas de fundición y explosiones, esta también el problema de los desechos tóxicos. ¿Dónde los ponemos? Sorprendentemente, cincuenta años de era atómica, todavía no existe respuesta. En el pasado, ha habido una cadena de costosos errores con respecto a los depósitos de los desechos. Originalmente, algunos desechos simplemente fueron depositados en el fondo de los océanos  por los EEUU y Rusia, o fueron sepultados en hoyos poco profundos. En los montes  Urales uno de los depósitos de plutonio de desecho simplemente exploto catastróficamente en 1957, causando daños radiológicos en un área de 1000 kilómetros a la redonda entre Sveerdlovsk y Chelyabinsklo que hizo necesaria una masiva evacuación

Originalmente en la década de 1970 los EEUU trataron de enterrar los desechos de alto nivel en Lyons, Kansas, in unas minas de sal. Pero luego se descubrió que las minas de sal eran inservibles, porque habían sido perforadas con numerosos agujeros por exploradores de gas y petróleo. Los EEUU se vieron forzados a cerrar el sitio de Lyon, en un embarazoso revés.

En los siguientes próximos 20 años, los EEUU gastaron $9 billones (nueve mil millones) de dólares estudiando y construyendo el gigantesco centro de depósitos de desechos nucleares de montaña Yucca en Nevada, solamente para tener que ser cancelada por el presidente Barack Obama en el 2009. Los geólogos habían testificado que el sitio de montaña Yucca podría ser incapaz de contener los desechos nucleares por 10 000 años. El sitio en referencia nunca se abrirá, dejando a los operadores de las plantas atómicas sin un depósito seguro y permanente para los desechos.

Actualmente, el futuro de la energía atómica no está claro. Wall Street permanece reacio a invertir billones de dólares nuevas  plantas. Pese a que la industria afirma que la última generación es mucho más segura que sus predecesoras. El departamento de energía, mientras tanto, mantiene sus opciones  abiertas en lo concerniente al tema.

 

 

La proliferación nuclear

Pero con su enorme podertambién implica un enorme riesgo. En la mitología escandinava, por ejemplo, el adorado Odín de los vikingos, quien gobernaba Asgard con sabiduría y justicia, presidia sobre una legión de dioses, incluido al heroico Thor, cuyo honor y valentía eran las cualidades más apreciadas de cualquier guerrero.

Sin embargo, también estaba Loki, quien estaba consumido por los celos y el odio. El era siempre intrigante y sobresalía en el fraude y el engaño. Eventualmente, Loki conspiro con los gigantes para traer una batalla final entre la luz y la obscuridad. La batalla épica de Ragnarok, el crepúsculo de los dioses.

El problema ahora es que los celos y el odio entre naciones podrían dar rienda suelta a un Ragnarok nuclear. La historia nos ha enseñado que cuando una nación preside la tecnología comercial, esta puede, si tiene el deseo y la voluntad política, hacer la transición hacia armas atómicas. El peligro está en que la tecnología de armas atómicas proliferara entre algunas de las más inestables regiones del mundo.

Durante la segunda guerra mundial, solamente las más grandes naciones de la tierra tenían los recursos, el know-how, y la capacidad para crear una bomba atómica. Sin embargo, en el futuro, el límite podría bajar dramáticamente mientras el precio del uranio enriquecido cae en picado debido a la introducción de nuevas tecnologías. Este es el peligro que se encara: nuevas y más baratas tecnologías pueden colocar la bomba atómica en manos inestables.

La llave para construir la bomba atómica es asegurarse grandes cantidades de mineral de uranio y luego purificarlo. Esto significa separar el uranio 238 (el cual conforma hasta el 99.3% del uranio natural) del uranio 235, que es el que sirve para fabricar una bomba pero solo significa el 0.7 %. Estos dos isotopos son químicamente idénticos, así que la única forma para separarlos de una manera confiable es explotar el hecho de que el uranio 235 pesa un 1% menos que su primo.

Durante la segunda guerra mundial, la única forma de separar los dos isotopos de uranio era el laborioso proceso de la difusión gaseosa: el uranio era convertido a una forma gaseosa (hexafluorido de uranio)  y forzado luego a viajar por cientos de millas de tubos y membranas. Al final de este largo viaje, el más veloz (esto es, el más ligero) el uranio 235 ganaba la carrera, dejando al uranio 238 atrás. Después el gas conteniendo uranio 235 era extraído, el proceso se repetía, hasta que el nivel de enriquecimiento del uranio  235 se elevaba del 0.7% al 90%, el cual es el uranio de grado “bomba”.  Pero acelerar requería de enormes cantidades de electricidad. Durante la guerra, una fracción significativa del total disponible de los EEUU era desviado hacia el laboratorio nacional de  Oak Ridge para este propósito. La planta de enriquecimiento era gigantesca, ocupando  unas 18.58 hectáreas(un cuadrado de 0.43 km de lado) y empleando a doce mil trabajadores.

Después de la guerra, solamente las superpotencias, los estados unidos y la unión soviética, podían acumular enormes cantidades de armas nucleares, hasta 30 000 (treinta mil cada uno), porque habían alcanzado el dominio de la difusión gaseosa. Pero actualmente, solamente el 33% del uranio enriquecido a nivel mundial proviene de la difusión gaseosa.

La segunda generación de plantas de enriquecimiento usan una tecnologíamás sofisticada pero más barata: las ultracentrífugas, que pueden hacer girar una capsula conteniendo uranio a velocidades de hasta 100 000 (cien mil revoluciones por minuto). Esto acentúa la diferencia del 1% en masa entre el uranio 235 y el uranio 238. Eventualmente, el uranio 238 se sumerge en la parte de abajo. Después de muchas revoluciones, se puede remover el uranio 235 desde la parte superior del tubo.

Las ultracentrífugas son cincuenta veces más eficientes en energía que la difusión gaseosa. Cerca del 54% del uranio mundial es purificada de esta forma.

Con la tecnología ultracentrífuga, se necesitan solamente mil ultracentrífugas operando continuamente por un año para producir el equivalente de una bomba atómica de uranio enriquecido. La tecnología ultracentrífuga puede ser robada fácilmente. En uno de los peores descuidos de la seguridad nuclear de la historia, un obscuro ingeniero atómico, A. Q. Khan, fue capaz de robar los planos de la ultracentrífuga y los componentes de una bomba atómica y venderlos por lucro. El 1975, mientras trabajaba para URENCO, fundada por gran Bretaña, Alemania occidental, y Holanda, para suministrar de uranio a los reactores europeos, el dio estos planos secretos al gobierno pakistaní, que lo aclamo como un héroe nacional, además se sospecha también que vendió esta información clasificada a Saddam Hussein y al gobierno de Irán, corea del Norte y libia.

Usando esta tecnología robada, Pakistán fue capaz de crear una pequeña reserva de armas nucleares, quecomenzó a probar en 1998. La consiguiente rivalidad nuclear entre Pakistán y la India, cada uno explotando una serie de bombas atómicas, casi lleva a una confrontación nuclear entre estas dos naciones.

Quizá a causa de la tecnología que estos compraron de A. Q. Khan, según se informa Irán acelero su programa nuclear, construyendo 8000 ultracentrífugas en el año 2010, con la intención de construir 30 000 más, esto pone presión sobre los otros estados del oriente medio para crear sus propias bombas atómicas, fomentando la inestabilidad.

La segunda razón por la que la geopolítica del siglo XXI podría ser alterada es porque otra generación de tecnología de enriquecimiento,una potencialmente aún más barata que las ultracentrífugas “la tecnología de enriquecimiento por láser” – está ya aquí.

SiUd. examina la capa de electrones de estos dos isotopos de uranio, estos son aparentemente los mismos, desde que el núcleo tiene la misma carga. Pero si Ud.analiza muy cuidadosamente las ecuaciones para la capa de electrones, encontrara que hay una diminuta separación de energía entre la capa de electrones del uranio 235 y del uranio 238. Una vez que los átomos de uranio 235 son ionizados, estos pueden ser fácilmente separados del uranio 238 por medio de un campo eléctrico.

Pero la diferencia de energía entre estos dos isotopos es tan pequeña que muchas naciones han tratado de explotar este hecho pero han fallado. En las décadas de 1980 y 1990, los estados unidos, Francia, gran Bretaña, Alemania, Sudáfrica, y Japón intentaron dominar esta difícil tecnología pero fracasaron. En los estados unidos, un intento actualmente involucra 500 científicos y $2 billones (dos mil millones en EEUU) de dólares.

Sin embargo, en el 2006, científicos australianos anunciaron que no solamente habían resuelto el problema, sino que tienen la intensión de comercializarla. Desde que el 30% del costo del combustible de uranio viene del proceso de enriquecimiento, la compañía australiana Silex piensa que podría haber un mercado para esta tecnología. Aún más Silex ha firmado  un contrato con General Electric para comenzar la comercialización. Eventualmente, esperan producir hasta un tercio del uranio del mundo usando este método. En el 2008, GE Hitachi Nuclear Energy anunció planes para construir la primera planta de enriquecimiento comercial por láser en Wilmington, North Carolina, hasta el 2012. La planta ocuparía 81 hectáreas de un total de 647.

Para la industria nuclear de generación, estas son buenas nuevas, porque bajaría el costo del uranio enriquecido en los próximos años. Sin embargo, otros están preocupados porque es dolo una cuestión de tiempo antes de que esta tecnología se difunda en las regiones inestables del mundo. En otras palabras, tenemos una puerta abierta a la oportunidad de firmar tratados para restringir y regular el flujo de uranio enriquecido. A menos que controlemos esta tecnología, la bomba continuara proliferando, quizá aún entre grupos terroristas.

El hoy fallecido Theodore Taylor, quien tiene la rara distinción de diseñar alguna de las más grandes y más pequeñas ojivas nucleares para el pentágono. Uno de estos diseños fue el Davy Crockett, con un peso de solamente cincuenta libras, pero capaz de lanzar una pequeña bomba atómica al enemigo. Taylor era un defensor de las bombas atómicas que trabajo en el proyecto Orión que consistía en utilizar bombas nucleares para propulsar una nave espacial a las estrellas cercanas. El calculaba que arrojando sucesivamente bombas atómicas por la cola, la onda resultante del choque impulsaría a la nave a una velocidad cercana a la de la luz.

Una vez alguien le pregunto porque estaba desilusionado con las bombas atómicas y su cambio a trabajar con energía solar. Él dijo que tenía pesadillas recurrentes. En Su trabajo con bombas nucleares, sentía, que estaba conduciéndonos a una cosa: la producción de la tercera generación de ojivas nucleares. (La primera generación de ojivas de 1950 eran grandes y difíciles de transportar a sus objetivos. La segunda generación de ojivas de 1970 eran pequeñas, compactas, y diez de ellas cabían en la ojiva de un misil. Pero la tercera generación de bombas son “bombas sobre-medida” confeccionadas para trabajar en ambientes variados, tales como el bosque, el desierto, y aun el espacio exterior.) Una de estas bombas de tercera generación es una bomba atómica en miniatura, tan pequeña que un terrorista podría transportarlo en una valija y usarlo para destruir una ciudad entera. La idea de que el trabajo de si vida podría un día ser usado por los terroristas le persiguió por el resto de su vida.

 

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