INTRODUCCIÓN La energía de unión del núcleo atómico es enorme. Las investigaciones de los físicos nucleares de los últimos treinta años han permitido al hombre disponer de, por lo menos una parte de ella. Pero, dado que esta energía es tan grande, su uso no solamente es peligroso, sino que, en realidad, representa un riesgo para el medio ambiente. Actualmente, las modernas armas nucleares son tan potentes que constituyen una amenaza para la existencia de toda la humanidad. Las posibilidades de destrucción que ofrece la energía nuclear plantean la exigencia de la máxima responsabilidad a todos aquellos que tienen el poder de tomar las decisiones fundamentales para la humanidad. ¿Cuál es la técnica para aprovechar la energía nuclear? Los nucleones se mantienen unidos en el núcleo por un fuerte enlace: cuando se origina el núcleo, una parte de su masa se convierte en energía, que se desprende hacia el exterior, por ejemplo, en forma de cuantos de radiación g . Se produce así en el núcleo un "déficit" de energía, que puede alcanzar unos 6 a 8 megaelectrón-voltios (MeV) por nucleón, que se manifiesta como un defecto de masa del núcleo. Este déficit es lo que se denomina energía de unión nuclear. Pero resulta que los núcleos de peso medio (en el rango del peso del hierro, aproximadamente) son los que están más fuertemente unidos, mientras que la energía de unión se reduce gradualmente a medida que los núcleos son más livianos o más pesados. Es decir, si dos núcleos livianos se fusionan para formar otro de peso medio (fusión nuclear), los núcleos resultantes presentan una unión relativamente más fuerte que los núcleos de partida. Esta diferencia relativa se libera como energía de reacción. Cuando se produce la fisión de un solo núcleo de U 235 esta energía alcanza los 200 MeV, y 18 MeV cuando se forma un núcleo de He por fusión. . HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA NUCLEAR De forma casi simultánea con su implantación en las centrales eléctricas, los reactores nucleares también fueron empleados para la propulsión de unidades navales mayores, sobre todo militares. En este terreno apenas influyó negativamente el hecho de que, debido a la gran protección necesaria, los reactores sean muy pesados y voluminosos. Dado que para su funcionamiento no necesitan oxígeno y el combustible necesario requiere relativamente poco espacio, los reactores se instalaron en un principio en submarinos. En 1954 fue botado el primer buque de este tipo, el Nautilus, norteamericano. En 1980, la Unión Soviética, Estados Unidos, Gran Bretaña y Francia poseían juntos más de 150 submarinos de propulsión nuclear, en parte armados con misiles nucleares y con arqueos de hasta 17000 toneladas de registro bruto. El primer buque de superficie de este tipo fue el rompehielos ruso Lenin (1957) de 25000 toneladas de registro y una potencia de 36000 CV. En 1962, los norteamericanos pusieron en servicio de buque mercante y de pasajeros Savanna, algo menor. La república Federal de Alemania siguió en 1964 con el buque mercante Otto Hahn, de 17000 toneladas de registro bruto y una potencia de 11000 CV. Actualmente son, sobre todo, los gigantescos portaviones norteamericanos los que son propulsados con energía nuclear ( clase Nimitiz: 90000 toneladas de registro bruto, 300000 CV, una tripulación de 6000 hombres, un radio de acción de 500000 millas náuticas a una velocidad de unos 35 km/h, dos reactores, costes de construcción: 3500 millones de dólares). Desde que Enrico Fermi consiguió el día 2 de diciembre de 1942, en Chicago, llevar por primera vez un reactor al estado crítico, es decir, ponerlo en marcha, la tecnología nuclear ha tenido un desarrollo impetuoso. Aquel primer modelo estaba cargado con 4 toneladas de uranio y 50 toneladas de óxido de uranio como combustible, además de 400 toneladas del más puro grafito como moderador. Aunque en 1941 ya se había construido el Leipzing el primer reactor experimental alemán, no se había logrado llevarlo al estado crítico. También en este reactor estaba previsto emplear uranio natural como combustible. De moderador se usaría agua pesada. Este tipo de reactor debe tener un tamaño mínimo para poder llegar al estado crítico. Ésa es la razón por la que el último reactor alemán de agua pesada de los tiempos de l Tercer Reich, encontrado por los norteamericanos en 1945 en una cueva rocosa cerca de la localidad de Hechingen, no había sido puesto en marcha: en lugar del diámetro necesario de 1,6 metros, sólo medía 1,4 metros. Cada vez son más numerosos los Estados que emplean las centrales nucleares como centrales de base, es decir, en servicio permanente, mientras que las técnicas son conectadas sólo en las horas de gran consumo o en caso de necesidad. Las causas de estas decisiones políticas son obvias: en su funcionamiento, las centrales nucleares parecen más baratas y limpias que las de combustión convencional. Además, es más seguro depender del uranio que del petróleo: gracias a que las cantidades necesarias de combustible sin menores, puede hacerse una gestión de reservas más eficaz; asimismo, los países productores de uranio tienen una estabilidad política mayor que los Estados productores de petróleo, y por ello son más fiables. Además, los países que participan en el desarrollo de la tecnología nuclear quieren crear y conservar nuevas posibilidades de exportación.

TÉCNICA DE LA FISIÓN NUCLEAR Tal como se ha descrito en el capítulo anterior, para la fisión de un núcleo de Uranio 235 se necesita un neutrón lento, preferentemente térmico. Los fragmentos ("productos de fisión") que se originan contienen aproximadamente el 85% de la energía de fisión como energía cinética y se alejan rápidamente. Si son frenados por los choques con el material circundante, su energía cinética se transforma en calor. Por regla general, los núcleos recién formados están en estados energéticos excitados y son radiactivos. Mediante la emisión de rayos g o b se transforman en núcleos más estables. En cada fisión se liberan de dos a tres neutrones rápidos, a veces de inmediato pero otras veces de forma retardada, debido a que son retenidos momentáneamente en alguno de los nuevos núcleos, de donde son expulsados poco a poco. Los neutrones de fisión alcanzan unas velocidades de 10 000 a 30 000 kilómetros por segundo, con valores energéticos del orden del MeV. Con tal velocidad, les resulta muy difícil penetrar en los núcleos de U 235: casi siempre rebotan sin causar mayor efecto. En cambio, los núcleos de U 238, son más numerosos, capturan preferentemente los neutrones rápidos, pero sin fisionarse. Ahora bien, el uranio natural contiene sólo un 0,71% del isótopo fisionable U 235. Si uno de estos núcleos se desintegra a causa de la captura casual de un neutrón térmico, los neutrones rápidos liberados apenas tienen ocasión de originar a su vez una fisión. Para ello tendrán que recorrer cierta distancia a través del material de uranio, para reducir poco a poco su energía cinética por medio de choques con los núcleos circundantes, de forma que fueran suficientemente frenados para poder penetrar en un núcleo de U 235. Sin embargo, es muy alta la probabilidad de que antes de que esto ocurra sean capturados por los núcleos de U 238, no fisionables y mucho más abundantes. Para poder iniciar de algún modo la reacción de fisión en cadena, se dispone de dos recursos técnicos: Incrementar la concentración de núcleos de U 235, por ejemplo, mediante lo que se denomina enriquecimiento. Dado que este núclido tiene una sección eficaz para reacciones con neutrones térmicos 200 veces mayor que el U 238, basta un aumento de la concentración del 2 al 3%. Intentar conseguir que los neutrones rápidos de fisión abandonen, en primer lugar, el uranio, para ser frenados en un material auxiliar circundante (moderador) por medio de choques, y volver a ser introducidos nuevamente en el uranio. .

FUNCIONAMIENTO DE UN REACTOR NUCLEAR En un reactor nuclear están combinados ambos recursos, el enriquecimiento del material de combustión y el empleo de un moderador. Como combustible se utiliza, generalmente, uranio con un contenido de hasta un 3% de U235, casi siempre como dióxido de uranio (UO2), un polvo negruzco que se añade según el tipo de reactor. Por norma general, el dióxido de uranio es prensado en forma de grandes pastillas, que se introducen en unos tubos de varios metros de largo (vainas), fabricados de una aleación especial de zirconio, y constituyen las barras de combustión. Las vainas tienen la función de evitar que los productos de fisión, generados durante la combustión del uranio, en parte gaseosos y altamente radiactivos, contaminen el interior del reactor. De allí sería difícil eliminarlos, y su presencia "envenenaría" el reactor, es decir, interferirían sensiblemente en la reacción en cadena. Además, estos peligrosos residuos no deben llegar al líquido refrigerante del reactor, ya que ello daría lugar a un riesgo de escape y, por consiguiente, de una eventual contaminación ambiental. Cada 216 de estas barras de combustión son agrupadas en un paquete, el elemento de combustión con un total de aproximadamente 100 toneladas de uranio. Durante la fisión del U235 se liberan gigantescas cantidades de neutrones. Una moneda de una peseta sería atravesada en cada segundo por más de 1014 de estas partículas. Este enorme flujo llega al moderador que rodea los elementos de combustión, y que en parte están mezclados con estos, donde aminora su velocidad. Varias sustancias se utilizan como moderadores: agua ligera (H2O), agua pesada (D2O), carbono de extrema pureza en forma de grafito, y berilio. Los moderadores líquidos tienen además otro cometido importante: también deben actuar de medio refrigerante. Este no solamente absorbe la energía emitida en forma de calor por los neutrones rápidos al ser frenados, sino que también enfría los elementos de combustión, calentados por la energía de fisión. Si fallara la refrigeración, se podría fundir la totalidad del interior del reactor, destruyendo las diversas protecciones, y llegar al exterior su contenido. Ello tendría consecuencias catastróficas para el medio ambiente, aunque, por razones físicas, no podría producirse una explosión atómica del reactor. De todos modos, Aún si pudiesen aguantar los contenedores del reactor, se fundirían los elementos de combustión, y el reactor quedaría inservible durante largo tiempo. Para evitarlo, el medio refrigerante debe evacuar continuamente del núcleo del reactor el calor generado. Este calor del proceso es aprovechado, en parte, para su posterior uso técnico, mientras que la parte no aprovechable supone una carga para el ambiente. Como medios refrigerantes también han dado buenos resultados, en función del tipo de reactor, y además de los moderadores líquidos, el helio, el dióxido de carbono (CO2) e incluso los metales líquidos como el sodio y el mercurio.   El 0,76% de los neutrones de fisión es liberado de los productos de la reacción de forma retardada, es decir, de 0,05 a 56 segundos más tarde. Estos neutrones son los que permiten controlar la reacción en cadena de un reactor. La técnica de este proceso parece muy sencilla: se introduce en el núcleo del reactor un número suficiente de las llamadas barras de control, compuestas de un material que absorbe neutrones (por ejemplo, acero al boro o al cadmio), entre los elementos de combustión, de modo tal que la reacción en cadena se desarrolle exactamente como se desea (el llamado estado crítico del reactor). Sacando e introduciendo las barras puede regularse de forma precisa la medida en que el reactor de aleja de este estado crítico. Ante todo, se pueden regular modo las fluctuaciones en el desarrollo de la reacción en cadena. Dado que no todos los neutrones de fisión son expulsados de forma instantánea, pues una pequeña proporción lo hace con retraso, no es necesario que este proceso de control se haga en fracciones de segundos, sino que se dispone de un tiempo de reacción de hasta un minuto. En el esquema de un reactor nuclear. La reacción nuclear tiene lugar en el recinto resistente a la presión del reactor. Los demás elementos sirven para fines de seguridad o para la evacuación del calor. Sin embargo, la función más importante de las barras de control es la "desconexión rápida" en caso de peligro. Esto puede llegar a ser necesario cuando se presenta una avería; por ejemplo, en la refrigeración del reactor. Para ello se introducen en el reactor todas las barras de control lo más rápidamente posible. De este modo se interrumpe de forma instantánea la reacción de fisión en cadena del uranio. Sin embargo, los productos de fisión radiactivos, acumulados durante la combustión, siguen desintegrados sin impedimento. La energía que liberan, sobre todo los residuos de vida más corta, es considerable y provoca el llamado poscalentamiento del reactor. Un reactor con una potencia calorífica de 3000 megavatios (MV) sigue produciendo, aproximadamente, 200 megavatios de calor residual, de modo que se debe continuar refrigerándolo durante unas horas después de haberlo desconectado.

TECNOLOGÍA DE LOS REACTORES NUCLEARES Los reactores nucleares solo sirven para hacer una cosa: generar grandes cantidades de energía calorífica. Por ello son utilizados principalmente para la producción de corriente eléctrica. Con el calor de reacción se transforma el agua líquida en vapor por recalentamiento de alta presión. Según el tipo de reactor, este vapor puede tener temperaturas de 200 a 300° C, e incluso hasta de 500 a 700° C, y alcanzar presiones de 200 bars. El vapor es conducido a turbinas de alto rendimiento que, a su vez, sirven para impulsar grandes generadores, los que, finalmente, producen la corriente. Las centrales nucleares modernas alcanzan una capacidad totalmente equiparable con la de las centrales térmicas, es decir de 500 a 1400 MWe (MWe significa megavatios de capacidad eléctrica). La física inherente a tales instalaciones de transformación de energía da una explicación de por qué la energía calorífica no puede ser totalmente transformada en energía eléctrica. El rendimiento, el llamado grado de eficacia, depende de las temperaturas inicial y final del proceso de transformación. Debido a esta limitación, las centrales modernas alcanzan un rendimiento de apenas un 35%, es decir, sólo una tercera parte del calor generado puede ser transformado en electricidad. Las dos terceras partes se componen de calor residual, que debe ser eliminado del vapor impulsor en altas torres de refrigeración; de todos modos, el vapor condensado sigue estando caliente al salir de la torre. Actualmente ya se intenta, en casos aislados, aprovechar también este calor residual, por ejemplo para la calefacción a distancia (rentable hasta un radio máximo de 10 kilómetros) o para el calentamiento de campos adyacentes o instalaciones de piscicultura. Los métodos más recientes prometen un considerable aumento de los rendimientos. Dado que para la refrigeración se necesitan enormes cantidades de agua, las centrales nucleares son normalmente en la proximidad de los ríos. Dado que después de su utilización el agua empleada es depurada de forma especial, al ser reintegrada al río está más limpia que antes, pero también más caliente. Los ríos ecológicamente sanos lo podrían soportar, pero aquellos que ya tienen contaminantes químicos corren un riesgo adicional, ya que la mayor temperatura del agua fomenta el crecimiento de las algas, y con ello el consumo de oxígeno, elemento ya de por sí escaso. Sin embargo, este problema no se limita a las centrales nucleares, puesto que todas las centrales térmicas influyen del mismo modo sobre el medio ambiente, incluso las que funcionan con petróleo, gas o carbón de hulla. No obstante, frente a estas centrales, las nucleares tienen una gran ventaja: no producen emisiones de gases que contaminan el aire y ponen en peligro la vida de nuestros bosques.

PRINCIPALES TIPOS DE REACTORES En la actualidad se conocen muchas técnicas posibles para aprovechar la energía de la fisión nuclear en reactores de los campos más diversos. En función de las condiciones de funcionamiento, del combustible, del moderador, del refrigerante o de su finalidad, los diversos tipos pueden ser considerablemente diferentes. LOS REACTORES DE AGUA LIGERA (LWR) son los de uso más frecuente. Funcionan con uranio ligeramente enriquecido y agua normal como moderador. Este moderador sirve al mismo tiempo de refrigerante para evacuar del reactor el calor del proceso que se genera continuamente. Esto puede tener lugar de dos formas distintas. En el reactor de agua a presión (PWR), el moderador está sometido a una presión de servicio de 120 a 160 bars. Por ello, el agua no puede evaporarse, ni siquiera a la alta temperatura de servicio, que, normalmente, es de unos 320° C. Dentro de un circuito de refrigeración, el agua es bombeada a un tercambiador de calor, donde se genera en vapor que accionará las turbinas. Es decir, los circuitos de refrigeración y propulsión están separados. En cambio, en los reactores de agua en ebullición (BWR), que funcionan a presión de servicio de alrededor de 70 bars, el agua puede evaporarse a la temperatura de servicio de 285° C, y se utiliza directamente para propulsar las turbinas. En caso de una avería en los elementos de combustión, en el reactor de agua en ebullición puede penetrar material radiactivo en la turbina, debido al sistema de circuito único. Normalmente, esto no puede ocurrir en los reactores de agua a presión, gracias a su sistema de doble circuito. Pero, dado que en caso de una avería con pérdida de presión en el núcleo de un PWR, el agua hierve inmediatamente y ya no puede refrigerar el núcleo, se debe instalar adicionalmente un segundo sistema de refrigeración de emergencia con medio refrigerante propio. Esto es necesario en el BWR. Central nuclear de agua a presión     REACTORES DE ALTA TEMPERATURA. En el transcurso del desarrollo de los reactores, se ha visto que es ventajoso distribuir la moderación y la refrigeración entre dos materiales. Este principio a sido aplicado en los reactores refrigerados por gas, utilizados sobre todo en Gran Bretaña. En particular los reactores de alta temperatura refrigerados por gas (HTR) figuran entre los sistemas más adelantados; frente a los reactores de agua ligera, que han llegado a ser productos en serie, ofrecen incluso dos personas más. Como moderador se utiliza hasta 1500 toneladas de grafito en cada HTR; debido a su buena capacidad para acumular calor, en caso de avería esta enorme masa en el sistema de refrigeración reacciona tan lentamente a recalentamiento, que en lugar de unos pocos minutos se dispone de unas horas para implantar medidas correctivas. Como medio refrigerante se emplea generalmente el helio, un elemento que no captura neutrones y no puede ser radiactivo, una ventaja que llega a ser apreciable en el caso de una eventual falta de estanqueidad en el depósito de presión. Además, como combustible puede utilizarse una mezcla de uranio y torio, más abundante. El torio es transmutado, por el bombardeo con neutrones, de modo similar que el uranio 238 pasando por el paladio b radiactivo, Pa 233, se genera así el núcleo artificial 92233U, como una forma de radiación a muy estable, con un período de semidesintegración de aproximadamente 162000 años. El U 233 es fisionable, igual que el U 235. Es decir, un reactor del tipo HTR produce parte de su propio combustible. Sin embargo, esta reacción se desarrolla satisfactoriamente sólo con neutrones térmicos. La temperatura de servicio en un reactor HTR es de 600 a 900 ° C., la presión alcanza los 170 bars. A temperaturas tan elevadas, el combustible debe ser empaquetado de diferente forma que las barras de combustión normales: se elaboran bolitas o barritas de combustible de uranio y torio de gramo, y se recubre cada una con una gruesa capa de grafito y carburos. Este tipo de elementos es sumamente resistente. Sin embargo, si a pesar de todo se produjera una avería, llegarán menos productos de fisión gaseosos al medio refrigerante que cuando se rompe una vaina de una barra de zirconio. Además, gracias al material con que está hecha la envoltura, estos elementos de combustión solamente funden a unos 3500° C. Un reactor fuera de control alcanza como máximo una temperatura de 2500° C, de modo que un reactor HTR nunca podrá "dispararse" como un reactor LWR. Además, gracias a la elevada temperatura de servicio, los HTR alcanzan un mayor rendimiento, superior al 40%. En parte, ello se debe a que, siendo la temperatura del vapor propulsor superior a 500° C, pueden utilizarse modernas turbinas de alto rendimiento. Pero la alta temperatura de servicio tiene aún más ventajas: a igual cantidad de energía producida, en un reactor HTR se genera menos calor residual, de modo que se necesita aproximadamente una cuarta parte menos de agua de refrigeración. Aunque un HTR debe trabajar con uranio altamente enriquecido (con un contenido de U 235 de un 25 a un 90%, en función de la versión del reactor), en definitiva requiere de un 25 a un 50% menos de combustible de uranio que un reactor LWR, ya que durante su funcionamiento reproduce adicionalmente U 235 fisionable, que en parte lo emplea. Es decir, un HTR aprovecha el combustible de uranio mejor que otros reactores nucleares convencionales. Un efecto subsidiario: gracias a ello, un HTR produce sólo una décima parte de residuos radiactivos. Además, el calor del proceso puede aprovecharse mejor industrialmente: se está proyectando emplearlo en la gasificación o hidrogenación de carbón. Naturalmente, un reactor HTR presenta también inconvenientes. Por regla general, es más grande y más caro que un LWR, por lo que, hasta el momento, muchos países sólo poseen un reactor de este tipo. No obstante, los expertos opinan que en la próxima generación de centrales nucleares dominarán los HTR. Sección de un reactor de alta temperatura refrigerado por gas. Como moderador se usan 1500 toneladas de grafito; como refrigerante helio. El depósito de seguridad de hormigón pretensado tiene paredes de casi 5 metros de espesor. REACTORES REPRODUCTORES. El empleo del enorme flujo de neutrones de fisión en el interior de un reactor para la producción de nuevo combustible nuclear se realiza sobre todo en los reactores reproductores. Por regla general, todo reactor de fisión genera una pequeña cantidad de combustible, como ya se describió en el ejemplo del plutonio 239, generado por la captura de neutrones rápidos por el uranio 238, no fisionable. La producción de uranio 233 se aprovecha concretamente en el reactor de alta temperatura, donde conduce a un considerable ahorro de combustible. Pero sólo en los reactores reproductores especialmente diseñados para ellos se cumplirán ambas reacciones con rendimientos tan elevados que se produzca más combustible del que se consume. Se estima que un reactor reproductor bien ajustado podrá duplicar la cantidad de combustible inicial en un período de tres a siete años. Sin embargo, esto no es fácil de conseguir. El uranio 238 reacciona preferentemente con neutrones rápidos. Por lo tanto, los reactores que utilizan sobre todo este proceso son llamados "reproductores rápidos". Estos reproductores se cargan con uranio altamente enriquecido (por ejemplo, 25% de U 235 o Pu 239), para obtener un gran volumen de producción de neutrones de fisión. Naturalmente, no debe haber ningún moderador que frene los neutrones. En lugar de ello, se rodea la zona de combustión del reactor con una gruesa envoltura de uranio 238, en la que pueden penetrar la mayor parte de los neutrones rápidos. En esta envoltura se produce el plutonio nuevo. Las zonas de combustión de estos reactores son relativamente más reducidas, pero producen tanta energía como los otros. Por lo tanto, el flujo de calor queda concentrado en un espacio menor. Dado que, además, se trabaja con una temperatura de servicio bastante elevada (de 500 a 600° C), el funcionamiento de un reproductor rápido requiere un sofisticado sistema de refrigeración. Se estima que en el caso de que falle la refrigeración del reactor, se dispone solamente de unos pocos segundos para adoptar medidas correctivas. Naturalmente, la alta temperatura de servicio también exige un medio refrigerante especial. Por lo general se utiliza sodio líquido. Este metal posee buenas propiedades refrigerantes y es fácil de bombear, pero presenta también algunos inconvenientes: el propio sodio captura neutrones, volviéndose radiactivo, y es químicamente muy agresivo. Ambas circunstancias incrementan en un grado extraordinario las exigencias con respecto a la seguridad del reactor. Una ventaja de la elevada temperatura de servicio: los reactores reproductores rápidos alcanzan un rendimiento del 42%. Todos los Estados con importantes instalaciones de energía nuclear están actualmente ocupados con el desarrollo de reproductores rápidos, ya que sólo con este tipo de reactor es posible aprovechar las limitadas existencias de uranio en la Tierra para una producción de energía más prolongada. Una central nuclear normal puede ser explotada durante treinta años, produciendo electricidad durante este tiempo. Para ello, la necesidad de uranio para un reactor de 1000 MWe de rendimiento es de aproximadamente 4300 toneladas de uranio natural. Un reproductor rápido de la misma potencia podría ser explotado durante el mismo tiempo, pero, debido a la reproducción del material fisionable, su consumo de uranio sería tan solo de 36 toneladas. Esta es la razón de que, para un uso racional de la energía nuclear, y a pesar de todos los riesgos que implican, no se podrá prescindir de los reactores reproductores. Tal como se encuentra actualmente su desarrollo, esta peligrosa técnica ofrece la única alternativa para asegurar nuestro abastecimiento energético, incluso más allá de los próximos dos siglos, a no ser que en el futuro se descubran nuevas fuentes de energía.

RIESGOS EN EL FUNCIONAMIENTO DE UN REACTOR Combustible, moderador, eventualmente un medio refrigerante separado y las barras de control –todas las instalaciones del interior de un reactor (el llamado núcleo)- se encuentran alojadas en un gran depósito a presión, fabricado bien de acero especial, bien de hormigón pretensado (recipiente de hormigón rodeado de cables de acero reajustables individualmente). Un depósito de acero a presión para un gran reactor puede tener un diámetro de más de 5 metros y una altura superior a los 12 metros. Para poder aguantar la presión interior de trabajo, muchas veces de más de 150 bars, el espesor de su pared debe ser de 15 a 30 centímetros. Los depósitos de hormigón pretensado se pueden construir de forma más barata, pero también son considerablemente mayores: alcanzan diámetros y alturas de 30 metros y espesores de pared de 5 metros. Por motivos de protección radiológica, sobre todo en caso de eventuales accidentes, los depósitos a presión de los reactores vuelven a estar rodeados de varias envolturas, compuestas en parte de acero, en parte de hormigón especial, con espesores de pared de hasta 2 metros. Las exigencias de estanqueidad y estabilidad de estas envolturas son enormemente altas, para garantizar que todos los accidentes imaginables (desde terremotos, sabotajes o caída de aviones hasta el recalentamiento o fatiga de materiales) no permitan el escape de material radiactivo, lo que significaría un peligro para el entorno. Durante el funcionamiento de un reactor se produce gran cantidad de material radiactivo derivado: la totalidad del inventario radiactivo del núcleo de un reactor de alto rendimiento de 3000 megavatios puede llegar a ser de 10 mil millones de curies (Ci), lo que equivale a 10 000 toneladas de radio radiactivo. Los elementos de combustión quemados que contienen estos "residuos" son sustituidos y almacenados durante meses en un depósito de agua, hasta que se atenúe la radiación más fuerte y, finalmente, son sometidos a un proceso de regeneración. En las grandes plantas de recuperación, se desarman los elementos de combustión gastados, se cortan las barras de combustión y se somete su contenido a diversos procesos químicos; estos tienen la finalidad de separar los diferentes productos de desintegración del U235 del combustible de uranio reutilizable. En este momento, gran parte del U235 está desintegrado, de modo que su proporción en el total del combustible ha descendido a aproximadamente un uno por ciento. Por otro lado, una parte del U238, no fisionable, se ha convertido bajo el intenso bombardeo de neutrones en el elemento artificial plutonio 239, pasando por el producto radiactivo intermedio neptunio 239. El plutonio es fisionable, lo mismo que el U235. Es una fuente de radiación a , con un período de semidesintegración de 24.400 años, es decir, bastante estable; sin embargo, es nocivo químicamente. Esto significa que un reactor de fisión nuclear "reproduce" siempre, durante su funcionamiento, un poco de nuevo material fisionable. El Pu239 puede alcanzar concentraciones de un uno por ciento en el combustible gastado. El plutonio producido puede ser separado químicamente del uranio restante (por desgracia, sin grandes esfuerzos), para ser usado como carga para las armas nucleares. Pero también es posible volver a someter el uranio, junto con el contenido de Pu239 y el U235 restante no utilizado, a un nuevo enriquecimiento, para utilizarlo como combustible nuclear en el reactor. Otros productos residuales generados en los procesos de fisión ("venenos del reactor") no son reutilizables (o sólo una pequeñísima parte de los mismos). Finalmente, la parte de estos residuos con alta radiactividad se funde en una masa vítrea y se envasa en barriles estancos. Estos barriles deben ser almacenados definitivamente, a prueba del agua del subsuelo, para lo cual se utilizan grandes cuevas o cavernas, en yacimientos de sal, a mucha profundidad debajo de la superficie del suelo. De acuerdo con los criterios científico-técnicos, las medidas de seguridad para el funcionamiento de un reactor y la eventual evacuación son suficientes. Naturalmente, contra lo que nadie puede encontrar un remedio infalible, y es lo que reclaman con mucha preocupación los adversarios de la energía nuclear y los ecologistas, son los accidentes, posibles a pesar de todo e imprevisibles, achacables sobre todo a los fallos humanos. ¿Qué ocurre si un reactor llega a quemar realmente fuera de control? Los partidarios argumentan que la probabilidad de tal situación es muy baja. Los contrarios presentan cálculos, según los cuales los residuos radiactivos contaminarán durante décadas la zona que rodea un reactor, poniendo en peligro toda la vida existente en ella. ¿Qué seguridad ofrece el almacenamiento definitivo? Existen ensayos que demuestran que la inclusión en vidrio mediante la fusión aísla los residuos radiactivos del medio ambiente durante mucho tiempo, a prueba del aire y del agua. Pero, según afirma la parte contraria, eventos imprevisibles pueden liberar, a pesar de todo, los elementos nocivos y, con ellos, su radiación mortal. Ninguno de ambos puntos de vista es totalmente "correcto". Para ambos existen argumentos en contra y a favor. Sin embargo, el objetivo de este trabajo, no permite continuar la discusión sobre la energía nuclear en este momento.

ARMAS NUCLEARES Sin embargo, después del éxito del arranque del reactor de Fermi en 1942, el interés de la investigación científica de la fisión nuclear fue desplazado inicialmente hacia el uso militar de la energía atómica. Esta decisión había sido impulsada, sobre todo, por el transcurso de la Segunda Guerra Mundial. El objetivo era el desarrollo de un arma en la que la enorme cantidad de energía de fisión pudiera ser liberada instantáneamente en una gran explosión: una bomba de fisión nuclear. La fisión de un solo núcleo de uranio 235 tarda, aproximadamente, 10-8 segundos. Es decir, 0.5 kg de este isótopo podrían explotar en una reacción en cadena en una millonésima de segundo. Pero, para que la reacción en cadena no se detenga debe haber una cantidad mínima de uranio, la masa crítica. En EEUU se intentó, a partir de 1942 y empleando medios gigantescos, extraer del uranio natural la mayor cantidad de U 235 fisionable. Para tal fin se edificó en Oak Ridge, en Tennesse, una enorme fábrica, donde con un grandísimo consumo de energía se separaron los dos isótopos de uranio, el 235 y el 238. En cuanto la masa crítica de U 235 ha sido superada, se inicia una reacción en cadena, activada por neutrones espontáneos. A fin de que la bomba no explote ya durante su carga, el combustible de uranio se divide en dos o más porciones, cada una de una masa inferior a la crítica y separadas entre sí, protegidas de la radiación. Ahora bien, si por medio de algún dispositivo, por ejemplo, con pequeñas cargas propulsoras, se juntan estrechamente las masas parciales, la bomba explotará. Debido a la gigantesca cantidad de energía térmica liberada de forma instantánea, la bomba, junto con su carga, se transforma en gases calientes, incluso antes de que se haya fisionado todo el uranio. Algunos expertos calculan que sólo un 10% del uranio tiene tiempo de desintegrarse en una reacción en cadena "ordenada". A fin de prolongar este tiempo en algunas millonésimas de segundo, incrementando con ello considerablemente la energía obtenida, frecuentemente se envuelve la bomba con un blindaje de acero. El efecto de la detonación de la bomba atómica es inmenso. Uno de los explosivos químicos más efectivos es el trinitrotolueno (TNT). Un kilogramo de TNT libera instantáneamente al explosionar una energía de aproximadamente 5 millones de Julios. Es la energía que debería gastar una persona cargada con un gran peso para subir por una escalera de 3500 metros. Diez kilogramos de TNT son suficientes para convertir una casa en escombros y cenizas. Las bombas más potentes de la II Guerra Mundial tenían cargas de aproximadamente una tonelada de TNT al igual que la cabeza explosiva del cohete V2. Para poder describir, sólo aproximadamente, el efecto de la explosión, enormemente más fuerte, de las armas nucleares, este se indica en kilotones (kt). Con ello se quiere decir que, por ejemplo, una bomba de 5 kt tiene un efecto devastador equivalente a la explosión simultánea de 5 kilotoneladas, o sea 5000 toneladas, de TNT. El 16/Jul/1945, los norteamericanos accionaron la primera bomba atómica en su campo de pruebas de Los Álamos, en Nuevo México. Una del mismo tipo fue lanzada, semanas más tarde, el 6/Ago, sobre la gran ciudad japonesa de Hiroshima. Para iniciar la reacción nuclear y mantenerla el mayor tiempo posible, la bomba debe de haber tenido una carga de entre 50 y 100 kg de U 235. La potencia explosiva era de 20 kt, lo que equivale a una explosión de 20000 toneladas de TNT. Los efectos de esta explosión fueron horrorosos. Tres días más tarde, el 9/Ago/1945, fue arrasada la ciudad de Nagasaki, de 200.000 habitantes, por los efectos de una bomba de 20 kt con carga de plutonio. LA BOMBA DE NEUTRONES Por la naturaleza del tema, es fácil comprender que, obviamente, los militares también hayan intentado "aprovechar" la emisión radiactiva de una explosión nuclear. En las bombas de neutrones se ha elegido el material fisionable y el de envoltura de tal forma que el 80% de la energía de explosión sea convertido en una intensa y penetrante radiación de neutrones, mientras el efecto destructor mecánico resulte "limitado". Este tipo de bomba puede destruir, en un radio de acción más o menos grande, según su tamaño, con toda seguridad cualquier forma de vida biológica, mientras los edificios quedarían en gran medida intactos. LA BOMBA DE HIDRÓGENO Si se cubre el U 235 de un material que refleje fuertemente los neutrones de fisión (por ejemplo, berilio), se puede conseguir una reacción en cadena incluso con cantidades pequeñas de uranio (hasta 250 gramos). De este modo se pueden fabricar bombas de un poder explosivo de 0,5 a 0,1 kt, que incluso pueden ser disparadas como granadas con cañones. Naturalmente, el material reflectante se puede utilizar también en artefactos más pesados para ahorrar uranio. De este modo se pueden fabricar bombas atómicas de un poder explosivo de más de 500 kt. Sin embargo, para su carga serían necesarios cerca de 1000 kg del precioso uranio 235 o de plutonio 239, que igualmente pueden ser utilizados para fines pacíficos. Efectos explosivos aún mayores se consiguen de forma más "efectiva" Aprovechando la fusión nuclear: si se recubre una bomba atómica (25 kg de U 235, 5 kt de efecto explosivo) con una envoltura de 20 kg de una mezcla de litio y deuterio, se obtiene la llamada bomba de hidrógeno de 2 megatones (Mt) de efecto explosivo (un Mt=1000000 Tm de TNT). La explosión de la bomba interior de fisión nuclear calienta, en un lapso sumamente breve, la mezcla de Li-D circundante a temperaturas de alrededor de 100 millones de grados y suministra además un flujo de neutrones extremadamente intenso. La bomba de hidrógeno se "dispara" de esta forma: los neutrones transforman el litio en tritio, con el calor de la explosión de la bomba de fisión, el tritio se combina con el deuterio para formar helio. Debido a esta reacción se libera instantáneamente una gran cantidad de energía adicional: la bomba de fusión explosiona. BOMBAS TRIFÁSICAS Durante la fusión se liberan a su vez más neutrones. Los especialistas en armas nucleares han aprovechado esta circunstancia para construir las ominosas bombas llamadas trifásicas: una bomba atómica de 5 kt (1ª fase) sirve de espoleta de una bomba de hidrógeno de 2 Mt (2ª fase). Esta está rodeada por una envoltura adicional de una tonelada de uranio, básicamente U 238. Debido al fuerte bombardeo de neutrones, como en un gigantesco reproductor rápido, los núcleos de U 238 son transformados con la rapidez del rayo en plutonio, que puede ser fisionado con la misma rapidez (y esta vez más del 10%), y vuelven a ser liberadas cantidades inimaginables de energía. Con tales bombas pueden alcanzarse hasta 200 Mt de efecto explosivo. El 30/Oct/1961, los técnicos soviéticos accionaron el arma nuclear más pesada que ha explotado hasta el momento, en su campo de pruebas de Nowaja Semla, muy al norte: un gigantesco trifásico de 57 Mt abrió un profundo cráter de casi 30 km de diámetro, provocando grandes incendios a más de 50 km de distancia. Como después de un terremoto, se registraron los temblores de la superficie terrestre hasta 36 horas más tarde. Ambas superpotencias afirman que disponen de superbombas de hasta 200 Mt. Nadie puede predecir lo que ocurrirá si son disparadas. El nombre que dan los norteamericanos a este tipo de armas, o aún mayores, es significativo: "Doomsday" (el día del juicio final)

LA FUSIÓN NUCLEAR ¿FUENTE ENRGÉTICA DEL FUTURO? La fusión nuclear podría contribuir a resolver algunos de los graves problemas que plantea la producción de energía por medio de la fisión nuclear. Normalmente, para llenar el toro de fusión, se utilizará deuterio. Este se encuentra en un 0,016% en el agua, como componente natural, en forma de D2O. Esto significa que está disponible en cantidades casi ilimitadas, ya que los océanos contienen más de 1013 toneladas de este elemento. El tritio necesario para una reacción D-T puede ser producido por el propio reactor de fusión. Dado que en la reacción D-T, y también en la reacción de transformación del más frecuente isótopo de litio, vuelven a liberarse a su vez neutrones rápidos, es proceso de reproducción puede desarrollarse mientras haya litio y deuterio. El producto final, o sea el hielo, no es radiactivo y, como gas noble, prácticamente no tiene reacciones químicas con otros elementos. De este modo apenas supone un peligro ambiental, incluido en el caso que se emita directamente a la atmósfera. La única sustancia peligrosa originada o reproducida en una fusión, es el tritio. Pero, dado que puede reciclarse totalmente, a la hora de desmontar un reactor nuclear de fusión al fin de su periodo de funcionamiento útil, lo único que debería hacerse es desguazar el núcleo contaminado por la radiación de neutrones. Sin embargo, esta operación es mucho más fácil de llevar a cabo que en un reactor de fisión, ya que los núclidos radiactivos artificiales producidos por el bombardeo de neutrones tienen una vida media bastante breve y, además, la actividad total de un reactor de fusión no alcanza ni mucho menos que los valores de un reactor de fisión. Consiguientemente respecto de su abastecimiento de combustible, pero también respecto de la evacuación de sus residuos, los reactores de fusión son superiores a los de fisión. También los experimentos y proyectos realizados hasta el momento parecen indicar que tal forma de producción de energía sea posible. De modo que la fusión nuclear podría contribuir a resolver, duraderamente y a largo plazo, algunos problemas de nuestros suministros energéticos, si algún día su uso llegara realmente a ser económicamente interesante.