Esta es una entrada de blog que escribí sobre este tema hace 3 años para la Federación de Científicos Estadounidenses. También publiqué esto como un comentario en otra instancia de esta pregunta, pero dado que era un sub-sub-comentario secundario, sospecho que se omitió.
¡Advertencia! Publicación larga que incluye algunos cálculos! Enlaces (que todavía son buenos)! ¡De una pieza que escribí en 2014!
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“Una consistencia tonta es el duende de las mentes pequeñas, adorado por pequeños estadistas y filósofos y teólogos”. (Emerson)
Siempre encontraremos personas que aparentemente están orgullosas de su falta de conocimiento; y podemos esperar que cierta categoría de bloggers continúe viendo el fin del mundo en el horizonte cercano. Esta es la última categoría sobre la que me gustaría hablar esta vez, especialmente sobre el lote que continúa insistiendo en que el accidente del reactor en el sitio de Fukushima Dai’ichi matará a millones.
Antes de lanzarme a esta pieza, quisiera señalar un maravilloso contraejemplo de lo que acabo de decir: un blog publicado por el oceanógrafo y profesor de la Universidad de Washington, Kim Martini. Me han acusado de ser parte del lobby pro nuclear o pro-radiación debido a mis largos años de experiencia como profesional de seguridad radiológica. La Dra. Martini me dijo que se interesó en este tema, lo investigó ella misma y llegó a sus conclusiones independientemente de los profesionales de energía nuclear y seguridad radiológica. En resumen, ella es científicamente competente, inteligente y no tiene ningún motivo para ser parcial o antinuclear.
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La última ronda de tonterías de Fukushima es la afirmación de que los estadounidenses necesitan evacuar la costa oeste debido a una liberación aparentemente inminente de uno o más de los reactores afectados y / o del grupo de combustible gastado Reactor 4. También hay quienes culpan del accidente de Fukushima por la muerte masiva de estrellas de mar, por animales enfermos a lo largo de la costa de Alaska, y más, todos los cuales (según el buen Dr. Martini) están lejos de ser precisos. Y la activista antinuclear Helen Caldicott ha ido tan lejos como para afirmar que todo el hemisferio norte podría necesitar ser evacuado si las cosas se ponen tan mal como ella teme y la unidad 4 se derrumba. Entonces, veamos cuáles son los hechos, qué nos puede decir la ciencia y cuál puede ser la verdadera historia.
¿Pueden los reactores fundidos ser críticos?
Ha habido predicciones de que los núcleos del reactor en ruinas alcanzarán de alguna manera la criticidad, produciendo más productos de fisión y extendiendo más contaminación al agua. Si bien esto no es estrictamente imposible, es muy poco probable, algo así como decir que es remotamente posible que Bill Gates me deje su fortuna, pero aún estoy contribuyendo a mi cuenta 401 (k). Para lograr la criticidad (para un ingeniero nuclear o un operador de reactor, “criticalidad” simplemente significa que el reactor está funcionando a una potencia constante) requiere combustible de reactor que se enriquece al porcentaje correcto de U-235, una masa crítica de uranio (suficiente para sostener una reacción en cadena), y tiene que estar en una configuración (la geometría crítica) que permita que ocurra la fisión. También es importante en la mayoría de los reactores un moderador, una sustancia como el agua que reducirá la velocidad de los neutrones hasta el punto en que pueden absorberse y provocar la fisión de los átomos del U-235. En reactores como los destruidos en Fukushima, se requiere que todos estos componentes alcancen la criticidad: quítelos a todos y no habrá reacción de fisión en cadena.
Los núcleos de los reactores en ruinas cumplen con algunos de estos requisitos: dado que habían estado operando en el momento del accidente, sabemos que tenían una masa crítica de uranio suficientemente enriquecido. Rodeados de agua (ya sea de agua de mar o subterránea), es probable que también estén inmersos en un moderador. Pero a falta de una geometría crítica, los núcleos no pueden sostener una reacción en cadena de fisión. Entonces la pregunta es si estos núcleos pueden, por casualidad, terminar en una geometría crítica. Y la respuesta a esto es que es altamente improbable.
Considere, por ejemplo, la ingeniería y el diseño necesarios para hacer un núcleo de reactor nuclear. Por supuesto, gran parte de este diseño tiene por objeto hacer que los reactores sean tan eficientes y rentables como para operar, pero el hecho es que no podemos simplemente juntar algo de uranio en cualquier configuración y esperar que funcione en absoluto, y mucho menos de manera sostenida. Además, los reactores mantienen su combustible en una serie de barras de combustible que están sumergidas en agua: el agua ayuda a reducir la velocidad de los neutrones a medida que viajan de un elemento combustible al siguiente. Una masa sólida de uranio poco enriquecido no tiene un moderador que reduzca la velocidad de estos neutrones; los únicos neutrones moderados son aquellos que escapan al agua circundante y rebotan en el uranio; los grumos en un campo de uranio muy disperso estarán demasiado separados para mantener una reacción en cadena. Solo una masa relativamente compacta de uranio que está plagada de agujeros y canales es probable que logre criticidad: la probabilidad de que un núcleo fundido caiga al fondo de la vasija del reactor (o al piso de la contención) se una en una configuración que podría la criticidad del sustento es extremadamente baja.
¿Cuánta radiactividad hay?
Primero, comencemos con la cantidad de radioactividad que podría estar disponible para liberar en el océano. De dónde proviene la fisión de uranio que se estaba produciendo en el núcleo hasta que se cerraron los reactores: el uranio en sí es ligeramente radioactivo, pero cada átomo de uranio que se divide produce dos átomos radiactivos (fragmentos de fisión). Los materiales del reactor en sí se vuelven radiactivos cuando son bombardeados con neutrones, pero estos metales son muy resistentes a la corrosión y no es probable que se disuelvan en el agua de mar. Y luego hay elementos transuránicos como plutonio y americio formados en el núcleo del reactor cuando el U-238 no fisión captura neutrones. Algunos de estos transuranicos tienen vidas medias largas, pero una semivida larga significa que un nucleido solo es débilmente radiactivo: se necesitan 15 gramos de Pu-239 para mantener tanta radioactividad como un solo gramo de radio-226 (aproximadamente 1 Ci). o 37 GBq en un gramo de Ra-226), y el gramo de Cs-137 tiene casi tanta radioactividad como más de un kilogramo de Pu-239. Por lo tanto, la mayoría de la radioactividad disponible para ser liberada proviene de los productos de fisión con activación y productos de captura de neutrones que contribuyen de una manera menor.
Esta parte es física básica y simplemente no está abierto a mucha interpretación: décadas de cuidadosas mediciones nos han mostrado cuántos de los productos de fisión se forman durante la fisión sostenida de uranio. A partir de ahí, la física básica de la desintegración radiactiva puede decirnos qué queda después de cualquier período de descomposición. Entonces, si asumimos el peor de los casos, que de alguna manera todos los productos de fisión se filtrarán al océano, el punto de partida lógico es averiguar cuánta radiactividad está presente en este momento.
En enero de 2012, el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) del Departamento de Energía utilizó un programa informático de última generación para calcular el inventario de productos de fisión de los reactores n. ° 1 y n. ° 3 en el sitio de Fukushima Dai’ichi; calcularon que cada reactor contenía aproximadamente 6,2 millones de curies (aproximadamente 230 mil millones de mega bequereles) de radiactividad 100 días después del cierre. La cantidad de radioactividad presente hoy puede calcularse (aunque no fácilmente debido a la cantidad de radionucleidos presentes): la cantidad de radiactividad presente hoy refleja lo que había hace casi tres años menos lo que se ha deteriorado desde que los reactores se apagaron. Después de 1000 días (casi 3 años) la cantidad de radioactividad es aproximadamente 1% de lo que estaba presente en el momento del cierre (dar o tomar un poco) y aproximadamente un décimo de lo que estaba presente después de 100 días. Reunir todo esto y tener en cuenta lo que estaba presente en los depósitos de combustible gastado (el reactor en la Unidad 4 estaba vacío pero el grupo de combustible gastado todavía contiene barras de combustible en descomposición) y parece que la cantidad total de radiactividad presente en todos los afectados los reactores y sus piscinas de combustible gastado están en la vecindad de 20-30 millones de curies en este momento.
En comparación, las Academias Nacionales de Ciencias calcularon en 1971 (en un informe titulado Radioactividad en el medio marino ) que el Océano Pacífico contiene más de 200 mil millones de curies de potasio natural (alrededor del 0,01% de todo el potasio es radiactivo K-40), 19 mil millones curies de rubidio-87, 600 millones de curies de uranio disuelto, 80 millones de curies de carbono-14 y 10 millones de curies de tritio (tanto C-14 como H-3 están formados por interacciones de rayos cósmicos en la atmósfera).
¿Cuánta radiactividad puede haber en el agua?
Ya se ha escapado una cantidad considerable de radiactividad de las Unidades 1, 2 y 3; muchos de los radionucleidos volátiles y solubles se han liberado al medio ambiente. Los radionucleidos restantes se encuentran en el combustible precisamente porque no son muy móviles en el medio ambiente o porque están bloqueados dentro del combustible restante. Por lo tanto, es poco probable que se libere una alta fracción de esta radiactividad. Pero asumamos por el argumento de que 30 millones de curies de radioactividad se liberan en el Océano Pacífico para llegar a la costa oeste: ¿cuánta radioactividad habrá en el agua?
El Océano Pacífico tiene un volumen de aproximadamente 7 × 10 ^ 23 ml o aproximadamente 7 × 10 ^ 20 litros y el Pacífico Norte tiene aproximadamente la mitad de ese volumen (es probable que no haya cruzado mucha agua en el ecuador en los últimos años). Si ignoramos la circulación desde el Pacífico a otros océanos y a través del ecuador la matemática es simple: 30 millones de curies disueltos en 3 × 10 ^ 20 litros salen a alrededor de 10 ^ -13 curies por litro de agua, o aproximadamente 0.1 picocuries (pCi) ) por litro (1 curie es un millón de pCi).
La radiactividad natural (según la Academia Nacional de Ciencias) del uranio y el potasio en el agua de mar es de aproximadamente 300 pCi / litro, por lo que esta es una pequeña fracción de la radioactividad natural en el agua. Si hacemos una suposición simplificadora de que toda esta radiactividad disuelta es Cs-137 (el peor de los casos), podemos usar factores de conversión de dosis publicados por la EPA en el Informe Federal de Orientación # 12 para calcular que pasar un año entero inmerso en esta agua le daría una dosis de radiación mucho menor que 1 mrem, una fracción de la dosis que recibiría de la radiación de fondo natural en un solo día (exposición natural a la radiación de todas las fuentes) radiación cósmica, radón, radionucleidos internos y radioactividad en el rocas y suelos – es ligeramente inferior a 1 mrem al día). Esto es lo más cerca que podemos llegar a cero riesgo.
Este es el peor caso, suponiendo que toda la radiactividad en todos los reactores y piscinas de combustible gastado se disuelva en el mar. Cualquier caso realista va a ser mucho más bajo. En resumidas cuentas, salvo que exista un escenario poco realista que concentre toda la radioactividad en un flujo estrecho, simplemente hay muy poca radioactividad y demasiada agua para que haya una dosis alta para cualquiera en los EE. UU. O para decirlo de otra manera: no tenemos que evacuar California, Alaska o Hawaii; y la sugerencia de Caldicott de evacuar todo el Hemisferio Norte no tiene ninguna base científica creíble. Y esto también deja en claro que, salvo algunas condiciones oceanográficas extrañas, la radioactividad de Fukushima es incapaz de causar ningún impacto en la vida marina alrededor de Hawai o Alaska, y mucho menos a lo largo de California.
Pensamientos de cierre
No hay duda de que la radiación suficiente puede ser dañina, pero la Organización Mundial de la Salud ha concluido que Fukushima no producirá efectos de salud generalizados en Japón (ni en ningún otro lugar), como tampoco lo hizo Chernobyl hace casi tres décadas. Y parece que a medida que transcurre el tiempo sin los predecibles efectos ambientales y de salud masivos que han predicho, los perdedores se vuelven cada vez más estridentes, como si gritar predicciones cada vez más terribles a un volumen creciente compensa de alguna manera el hecho de que sus predicciones venirse a la nada
A pesar de toda la retórica, los hechos siguen siendo los mismos que en marzo de 2011 cuando comenzó toda esta saga: el tsunami y el terremoto mataron a más de 20,000 personas hasta la fecha mientras que la radiación no mató a ninguno y (según la Organización Mundial de la Salud) es probable que no mate a ninguno en los próximos años. La ciencia es consistente en este punto, como lo es el juicio de la comunidad científica mundial (aquellos que se especializan en radiación y sus efectos sobre la salud). Lamentablemente, el movimiento antinuclear también sigue siendo consistente al tratar de usar la tragedia de 2011 para despertar temores infundados. No estoy seguro de cuál de las categorías de Emerson caerían, pero tengo que reconocer su consistencia, incluso cuando los hechos continúen oponiéndose a ellos.
