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Encontrar hogares para los desechos que (probablemente) sobrevivirán a la humanidad
spencer lowell
En un cálido día estacional de agosto a lo largo de un tramo accidentado de la costa del sur de California, los equipos de trabajo se pusieron sus chalecos reflectantes y cascos. Dirigieron una flota de vehículos pesados conocidos como cask handlers para transportar grandes barriles de hormigón blanco desde la Estación Generadora Nuclear San Onofre fuera de servicio, conocida como SONGS. Cada barril, de unos 17 pies de alto y con un peso de 50 toneladas, era como un juego de muñecas rusas que anidan: sepultado dentro había un recipiente de acero inoxidable, que a su vez contenía 37 cilindros de barras de combustible nuclear.
Desde 2013, cuando los reguladores finalmente decidieron cerrar SONGS definitivamente, los equipos de científicos, ingenieros y formuladores de políticas han trabajado arduamente para asegurarse de que se pueda retirar de servicio de manera segura. Un total de 123 botes fueron sacados de la planta y trasladados a su nuevo hogar. Su viaje no fue largo, solo a otra área del mismo sitio, a unos 100 pies del Océano Pacífico y a solo tres pies sobre el nivel del mar. Ahora, con el combustible gastado retirado, la planta de energía en sí puede ser desmantelada.
Esta historia fue parte de nuestra edición de noviembre de 2020
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SONGS, ubicado en la estrecha franja entre el mar y la carretera que conecta las áreas urbanas de San Diego y Los Ángeles, comenzó a operar a fines de la década de 1960 y produjo energía libre de carbono durante décadas. Pero en 2012, los reguladores encontraron grandes problemas con su generador de vapor, un componente esencial de un reactor nuclear que evita que se sobrecaliente. Reemplazar las piezas no sería económico: una estimación le costó más de $ 800 millones. Sin mencionar que SONGS tendría que superar estrictos obstáculos regulatorios para reanudar sus operaciones.
Cerrar era la única decisión lógica que teníamos por delante, dice Doug Bauder, director nuclear de San Onofre.
Estados Unidos ya tiene 83.000 toneladas métricas de desechos nucleares, suficiente para llenar un campo de fútbol de una docena de metros de profundidad, y los restos seguirán acumulándose.
Esa elección resolvió un problema, pero no otro: qué hacer con todo el combustible nuclear que había usado San Onofre. Sus desechos radiactivos podrían sobrevivir a la raza humana, con componentes de combustible gastado que incluyen plutonio-239, que tiene una vida media de 24.000 años, y yodo-129, con una vida media de 15,7 millones de años. Pero por ahora, no hay lugar para almacenarlo permanentemente.
Así que SONGS mantiene las barras de combustible nuclear gastado en pozos de almacenamiento enterrados a lo largo de la costa sísmicamente activa de California. Son blancos fáciles para el próximo gran terremoto, que probablemente ocurra dentro del próximo siglo. Si los desechos nucleares salieran de alguna manera, los resultados serían devastadores. Incluso sin un terremoto, las bóvedas son fáciles de inundar, dice Dan Hirsch, director jubilado del Programa de Política Ambiental y Nuclear de la Universidad de California, Santa Cruz, y el agua subterránea puede subir hasta ellas.
El plan es eventualmente transportar el combustible en San Onofre fuera del sitio, pero ¿hacia dónde? Estados Unidos ya tiene 83.000 toneladas métricas de desechos nucleares, suficiente para llenar un campo de fútbol de una docena de metros de profundidad, y con dos docenas de plantas actualmente en proceso de desmantelamiento, los restos seguirán acumulándose.
En 1982, el Congreso de los EE. UU. promulgó la Ley de Política de Residuos Nucleares, que exige que el Departamento de Energía de los EE. UU. encuentre un depósito geológico para el combustible gastado y lo lleve allí. Desde 1987, el gobierno de los EE. UU. ha centrado su atención en el desarrollo de un depósito subterráneo en la montaña Yucca de Nevada. Sin embargo, el sitio ha sido una patata caliente política, con apoyo oscilante en respuesta a la oposición local y el liderazgo estatal y federal. Como resultado, hasta ahora el gobierno no ha podido cumplir con su deber legal de encontrar un hogar a largo plazo para los desechos radiactivos de Estados Unidos.
Esta es una situación en la que se necesita una solución política para resolver un problema técnico, dice Bauder.
Cerca de la línea estatal en la autopista 176, que atraviesa el sureste de Nuevo México y el oeste de Texas, un cartel blanco que presenta a los visitantes el condado de Lea, Nuevo México, dice: Bienvenidos a EnergyPlex. Está en el borde de la Cuenca Pérmica, una gran región sedimentaria rica en petróleo, gas natural y potasio que se extiende por una esquina de los dos estados.
Desde la década de 1990, se ha ganado la reputación de ser un lugar para almacenar material nuclear, no los desechos de alta calidad supuestamente destinados a Yucca Mountain, como las barras de combustible gastado de San Onofre, sino los restos más comunes y cotidianos de la industria, como guantes. , cascos y suelos que hayan sido contaminados con material radiactivo. Para esto, el DOE instaló la Planta Piloto de Aislamiento de Residuos, o WIPP, a unas 30 millas en las afueras de Carlsbad, Nuevo México. Fue autorizado en 1979, pero no recibió su primer envío hasta 1999. Desde entonces, los desechos de bajo nivel de casi dos docenas de reactores nucleares en todo Estados Unidos han sido transportados y enterrados a más de 2,000 pies bajo la superficie. Waste Control Specialists (WCS), una instalación similar, se erigió al otro lado de la frontera estatal en Andrews, Texas, más o menos al mismo tiempo.
La geología del Pérmico es ideal para enterrar desechos nucleares a largo plazo. Por un lado, la ubicación de WIPP obtiene protección natural de una gruesa capa de sal que la rodea. Durante largos períodos de tiempo, la sal fluirá y el material radiactivo se sepultará efectivamente en esa sal, explica Lewis Land, un hidrogeólogo del Instituto Nacional de Investigación de Cuevas y Karst en Carlsbad. La mayoría de los geocientíficos, dice, creen que la sal es impermeable, lo que significa que no hay posibilidad de que los desechos se escapen al entorno circundante, incluso si uno de los barriles que contiene el material tuviera una fuga. Mientras tanto, en las instalaciones de WCS, los desechos estarán cubiertos por una capa de 40 pies de espesor de arcilla roja impenetrable, que cumple la misma función que la sal en WIPP, una vez que se llenen los sitios de almacenamiento.
SPENCER LOELLWIPP ha estado en funcionamiento durante más de dos décadas con un solo incidente. En 2012, estalló un tambor. Resultó que no solo contenía material radiactivo desechado, sino arena para gatos orgánica a base de arcilla. La arena inorgánica para gatos se ha utilizado durante mucho tiempo como estabilizador químico para los desechos nucleares, pero la materia orgánica reaccionó con sales de nitrato radiactivo, liberando calor y aumentando la presión hasta que finalmente se rompió el tambor, dispersando la radiación por toda la instalación subterránea. La sal densa contenía la radiación, pero fue un error costoso.
En 2008, el entonces representante estatal de Carlsbad, John Heaton, vio que Yucca Mountain estaba teniendo dificultades para superar el proceso político. Empezó a hablar con otros sobre la posibilidad de almacenar temporalmente desechos nucleares de alto nivel en un sitio a una media hora de Carlsbad. La Eddy-Lea Energy Alliance (ELEA), un grupo de funcionarios locales en dos condados que eran responsables del desarrollo económico, compró un terreno de pastoreo de 1,000 acres ubicado a lo largo de la carretera. Holtec, una empresa de energía con sede en Nueva Jersey, pronto expresó interés en desarrollar ese terreno como una instalación de almacenamiento para desechos de actividad alta.
Estábamos emocionados de que alguien estuviera interesado y pensamos que era una parte viable de su propio plan de negocios, dice Heaton, quien ahora es el coordinador de desarrollo de energía de la ciudad.
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En la nueva instalación de Holtec, el combustible nuclear gastado se enviaría desde todo el país y se almacenaría temporalmente. La propuesta para el sitio de Holtec se presentó en 2017 y aún está siendo revisada por la Comisión Reguladora Nuclear. Holtec y ELEA deberían escuchar para 2021 si la construcción puede comenzar o no. Si todo va bien, lo más pronto que el sitio podría recibir desechos sería 2023, dice Heaton. Los desechos se almacenarían en botes, lo que facilitaría su recuperación y traslado una vez que finalmente se decida un depósito permanente.
Pero la instalación nuclear no solo proporcionará almacenamiento; también podría crear un trabajo estable. La industria del petróleo y el gas se ha disparado en Carlsbad en los últimos tres o cuatro años, casi duplicando la población. El rápido crecimiento ha agotado los recursos en el tranquilo pueblo rural, y los campamentos de vehículos recreativos, a los que los lugareños se refieren como campamentos para hombres, se han establecido para los trabajadores petroleros y sus familias. Pero estas industrias energéticas son particularmente susceptibles a los ciclos de auge y caída: hoy en día, hay una desaceleración causada por covid-19, ya que los bloqueos redujeron la cantidad de petróleo necesaria para el transporte. Heaton dice que el almacenamiento nuclear podría proporcionar más de 200 puestos de trabajo que serían estables y seguros a muy largo plazo.
A pesar de los beneficios económicos, algunos legisladores del estado de Nuevo México han tratado de bloquear la instalación de almacenamiento, citando preocupaciones de que pondría en peligro la seguridad pública y otras industrias. Los lugareños también están comprensiblemente preocupados.
Están las incógnitas de la energía nuclear, dice Nick King, residente de Carlsbad y predicador de la Iglesia Menonita de Carlsbad. Estamos jugando con cosas que no entendemos.
Los defensores dicen que la instalación de Holtec no será un depósito permanente, solo un lugar de descanso hasta que Yucca Mountain o su reemplazo estén en funcionamiento. Pero la disputa por la yuca ya ha durado una generación, y los agricultores que se han resistido a ser expulsados por el auge del petróleo y el gas están preocupados por cuánto tiempo permanecerán allí los desechos. Me gustaría saber qué tiempo significa 'temporal', dice Teresa Ogden, una agricultora de tercera generación que vive en Loving, una ciudad al sur de Carlsbad. No conocemos los efectos a largo plazo. Me siento como si fuéramos conejillos de indias aquí.
Control terrestre: SONGS mantiene sus desechos enterrados en el sitio, lo que significa que es potencialmente vulnerable al próximo gran terremoto.
EDISON DEL SUR DE CALIFORNIANo son solo los locales. A Tom Isaacs, asesor de la industria nuclear que está ayudando a San Onofre a decidir qué hacer con sus desechos nucleares, le preocupa que los sitios temporales se conviertan en permanentes, que la gente renuncie al impulso necesario para construir el último. El repositorio y el sitio de almacenamiento estarán allí para siempre.
La gente también está marcada por la propia historia de Nuevo México con la industria nuclear. El estado fue el hogar de la prueba de la primera bomba atómica en 1945, que se cree que causó muchos cánceres y otros problemas de salud en toda la cuenca que se encontraba a favor del viento desde el sitio de la prueba.
Nuevo México ha pagado sus cuotas, dice Gene Harbaugh, quien ha vivido en Carlsbad durante los últimos 30 años. No le debemos nada a la industria nuclear.
¿Y si no tuviéramos que crear nuevos repositorios? ¿Qué pasaría si, en cambio, los sitios ya designados para material nuclear pudieran almacenarlo de manera más segura? Esa fue una de las preguntas en las que la ambientalista Elizabeth Muller comenzó a pensar en 2015. Pero cuando preguntó a los expertos qué se podía hacer con los desechos nucleares, recibió un rechazo inmediato: la gente en el negocio dijo: 'No hay apetito por nuevas ideas en desechos nucleares. . Nunca pasa nada en esta industria’. Pero, agrega, el hecho de que nunca haya pasado nada en los desechos nucleares no significa que debas descartarlo como ‘Nada va a pasar nunca’.
Como relativamente nuevos en el campo, Muller y su padre, el físico y escéptico reformado del cambio climático Richard A. Muller, escucharon a los asesores de políticas e ingenieros hablar sobre cómo los pozos perforados profundamente en la tierra por las industrias del petróleo y el gas también podrían usarse. para almacenamiento. En 2016, los Muller fundaron Deep Isolation, una empresa privada con sede en Berkeley, California, para explorar su uso como material nuclear.
La máxima prioridad de la empresa es llevar los residuos bajo tierra; los accidentes en la superficie pueden significar una catástrofe. Pero los Muller se dieron cuenta de que un tema polémico que afectaba a Yucca Mountain y WIPP era el transporte de desechos nucleares a través de las fronteras estatales.
La gente no quiere que los desechos nucleares lleguen a su patio trasero, explica Elizabeth Muller. Deep Isolation planea eludir eso por completo enterrando los desechos donde están, ya sea alrededor de una planta de energía existente o cerca de alguna otra instalación del Departamento de Energía. (El entierro a largo plazo en cualquier instalación no designada requeriría el consentimiento de la comunidad).
La gente realmente quiere una solución para el cambio climático. No hay chimenea en una planta nuclear, pero... si vamos a desplegar más energía nuclear, esta cuestión de los residuos es importante.
Su método consiste en perforar orificios de 18 pulgadas de diámetro y entre 1.000 y 3.000 metros de profundidad, y luego perforar lateralmente para crear un lugar para enterrar cilindros especialmente diseñados y resistentes a la corrosión que almacenan conjuntos de combustible gastado. Cada bote es un poco más grande que un conjunto de barras de combustible nuclear, más como un guante alrededor del combustible gastado que los enormes barriles de San Onofre, y se transportan por el agujero en una cadena de dos o tres.
Un beneficio de este método, dice Muller, es que la misma técnica podría servir tanto para el almacenamiento temporal como para el permanente. En enero de 2019, Deep Isolation demostró que los botes no solo podían enviarse bajo tierra sino también recuperarse, en caso de que el DOE lograra crear un depósito permanente en otro lugar en algún momento posterior y quisiera transferir material allí.
Sin embargo, su método no funcionará en todas partes. SONGS, por ejemplo, está ubicado en un terreno que eventualmente tendrá que ser devuelto a su propietario, la Marina de los EE. UU.
A pesar del experimento de prueba de principio de la compañía, otros se muestran escépticos de que el método de Deep Isolation sea necesariamente seguro.
A Lindsay Krall, una geoquímica que investiga el entierro de desechos nucleares en la Universidad de Stanford, le preocupa que los recipientes de la compañía no se entierren lo suficientemente profundo como para evitar que los desechos se filtren a la biosfera. Además, los pozos angostos solo pueden acomodar botes delgados, lo que puede ser insuficiente para la seguridad a largo plazo.
No hay razón para esperar que la eliminación de pozos de combustible gastado logre ahorros de costos, dice Krall. Más bien, representa un riesgo tecnológico, con una oportunidad significativa de falla que resultaría en mayores costos de eliminación y disminución de la seguridad pública.
Pero John Grimsich, director de ciencia aplicada de Deep Isolation, dice que los sitios de entierro que elijan tendrán una geología ideal para el almacenamiento a largo plazo, lejos de las fuentes de agua subterránea. Las dosis de radiación más altas que Muller y sus colegas han calculado en los sitios ideales son 10 000 más bajas que la exposición promedio que una persona recibe anualmente de la radiación de fondo del planeta.
Dada la cantidad de desechos que ya existen, algunos creen que sería más responsable simplemente generar menos. Pero, ¿se puede hacer eso sin renunciar a la energía nuclear, una de las mejores opciones libres de carbono para generar energía?
Una opción es reutilizar los residuos. En Francia, los desechos nucleares se han reprocesado desde los albores de la industria en la década de 1940. Desde 1976, el grupo de energía nuclear y energías renovables Orano ha procesado más de 36.000 toneladas métricas de combustible usado, que es responsable de generar el 10% de la electricidad nuclear de Francia. La planta de Orano recicla alrededor de 1.100 toneladas métricas al año.
Sal de la tierra: Los hombres trabajan para sellar un túnel de sal en la planta piloto de aislamiento de residuos de Carlsbad.
BRIAN VANDER BRUG/LOS ANGELES TIMES VIA GETTYEl proceso de reciclaje del combustible nuclear lleva años. Las barras de combustible gastado se extraen de los reactores nucleares y se colocan en una piscina de almacenamiento para que se enfríen durante dos años. Cuando alcanzan alrededor de 570 °F, las barras de combustible se empaquetan en botes de acero y se llevan a la planta de Orano en el punto más al noroeste de Francia, en la ciudad de La Hague. Después de que las varillas se enfríen por debajo de 80 °F, se cortan en pedazos más pequeños antes de colocarlos en ácido nítrico y disolverlos. Luego, el material reciclable, una mezcla de uranio y plutonio, se separa de otros productos de fisión en el combustible gastado y se purifica. Finalmente, se vuelve a mezclar para producir nuevo combustible.
EE. UU. ha desarrollado su propia tecnología aprobada para el reprocesamiento, pero en 2007 la Comisión Reguladora Nuclear decretó que sería demasiado costosa sin una inversión del DOE, lo que no se ha materializado.
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Los nuevos reactores nucleares más seguros que podrían ayudar a frenar el cambio climático Desde la fisión enfriada con sodio hasta la fusión avanzada, una nueva generación de proyectos espera reavivar la confianza en la energía nuclear.
En cambio, existe un interés creciente en desarrollar nuevos tipos de reactores nucleares que produzcan menos desechos.
La mayoría de las plantas actuales usan reactores de generación II o III, que usan agua para enfriar el combustible una vez que sus átomos se han dividido. Los reactores de cuarta generación utilizan refrigerantes más pesados como el sodio o la sal fundida, lo que es un desafío técnico pero puede producir mayores niveles de generación de energía con un menor riesgo de fusión. Una de las empresas que construye sistemas enfriados por sodio, Terrapower, fabrica reactores que también pueden funcionar con uranio gastado o empobrecido.
Reprocesar el uranio puede reducir significativamente los desechos, dice el director ejecutivo de Terrapower, Chris Levesque. Pero no impide que se produzcan residuos por completo. Levesque y otros temen que los desechos nucleares puedan ser interceptados y utilizados para ayudar en la proliferación y el desarrollo de armas nucleares.
En la larga carrera de Levesque en la industria nuclear, lidiar con los desechos ha sido un problema tan importante para lograr que las personas acepten la energía nuclear como la seguridad de los propios reactores. La gente realmente quiere una solución para el cambio climático. No hay chimenea en una planta nuclear, dice. Pero quieren oír hablar de alguna solución para los residuos. Si vamos a desplegar más energía nuclear, esta pregunta sobre los residuos es una gran pregunta para responder a la satisfacción de las personas.
El futuro de los desechos nucleares abarca miles de años, pero las plantas se están desmantelando en este momento. Hasta que se pueda decidir un lugar de descanso final, los depósitos temporales, como la instalación de Holtec o los pozos propuestos por Deep Isolation, son opciones atractivas para acorralar los desechos. La alternativa es dejarlo sobre el suelo, donde un accidente podría tener consecuencias mucho más inmediatas.
Aún así, Dan Hirsch argumenta que el enigma es una cuestión ética fundamental. No es apropiado tirar los desechos en una comunidad minoritaria en Texas o Nuevo México, dice. Además, el traslado de desechos por ferrocarril al Pérmico podría requerir el transporte a través de la Nación Navajo, que lo prohibió en la Ley de Transporte de Materiales Radiactivos de 2012.
Esta generación construyó plantas de energía nuclear, dice Tom Isaacs. Nos hemos beneficiado enormemente de la electricidad sin emisiones de carbono. Tenemos la responsabilidad de resolver el problema. Eso requiere un depósito.