Una nueva visión para los residuos nucleares

Cuando el vuelo 11 de American Airlines voló a baja altura por el valle del río Hudson en la mañana del 11 de septiembre de 2001, su objetivo era la torre norte del World Trade Center. Pero su impacto todavía se siente en un grupo de edificios por los que pasó unos cinco minutos antes de llegar al bajo Manhattan, en un complejo de reactores nucleares llamado Indian Point en Buchanan, Nueva York. Junto a los dos reactores operativos del sitio hay dos edificios repletos de barras de combustible gastado altamente radiactivas, en charcos de agua de 12 metros de profundidad y teñidos de azul Ty-D-Bol por el boro agregado para aplastar las reacciones nucleares en cadena. El suave zumbido de las bombas que hacen circular el aire cálido y húmedo del edificio y, fundamentalmente, mantienen el agua fría, confiere una atmósfera de tranquilidad industrial.

Sin esa agua de enfriamiento, el revestimiento de combustible podría sobrecalentarse, derretirse, incendiarse y liberar radiación. No está nada claro si el impacto de un Boeing 767 como el vuelo 11 podría drenar una de las piscinas y desactivar las bombas de agua de respaldo, provocando un incendio de este tipo. Sin embargo, la amenaza del terrorismo en general y el sobrevuelo del Vuelo 11 en particular han reavivado el debate sobre por qué todo este combustible peligroso todavía está aquí - de hecho, por qué todo el combustible gastado producido en Indian Point en tres décadas todavía está aquí - y no en Yucca Mountain, el lugar de entierro del gobierno federal cerca de Las Vegas, donde se suponía que se enviaría a partir de hace seis años.

A fines del verano pasado, se inició un proyecto de construcción en Indian Point que permitirá sacar el combustible de las piscinas. Pero no va a Yucca. El gobierno dice que Yucca no estará lista hasta 2010. Los ejecutivos de la industria nuclear dicen que una fecha más probable es entre 2015 y nunca. Entonces, en lugar de viajar a Nevada, el combustible de Indian Point viaja unos 100 metros hasta un acantilado con vista al río Hudson. En un día de finales de verano de este año, una retroexcavadora arrancó arces y nogales negros para dar paso a una plataforma de hormigón. A partir del próximo año, se colocará allí el primero de los 72 barriles de hormigón y acero de seis metros de altura previstos, una configuración que agrega capacidad de almacenamiento y, por lo tanto, permite que las plantas gemelas sigan en funcionamiento. Aunque brindan una protección contra el colapso de la piscina de combustible en el peor de los casos, estos barriles son simplemente otra solución temporal. El hecho de que sean necesarios representa el colosal fracaso de los planes y la tecnología Yucca del Departamento de Energía de EE. UU.

Sin embargo, a medida que avanzan las fallas de ingeniería y políticas, este tiene un lado positivo. El pensamiento convencional sostiene que los problemas de Yucca deben resolverse rápidamente para que los desechos nucleares puedan eliminarse de manera segura y permanente, en lo profundo de una montaña remota. Pero aquí está el giro: con los desechos nucleares, la procrastinación en realidad puede pagar. La construcción de campos de toneles presenta una oportunidad para repensar lo convencional. El paso de varias décadas mientras los desechos se depositan en toneles podría ser de gran ayuda. Un siglo le daría tiempo a Estados Unidos para observar el progreso en el almacenamiento de desechos en otros países. Mientras tanto, la desintegración radiactiva natural haría que los desechos fueran más fríos y, por lo tanto, más fáciles de tratar. Es más, los avances tecnológicos durante el próximo siglo podrían producir mejores métodos de almacenamiento a largo plazo. Si continúa por otros 50 años, no importa. Podría durar 100 o 200 años, y probablemente sea para mejor, dice Allison Macfarlane, geóloga del MIT y coeditora de un próximo libro sobre Yucca. Tenemos mucho tiempo para jugar con eso.

El gobierno ahora debe aceptar que su plan Yucca es un fracaso y que los toneles son la solución de facto. La plataforma de barriles de Indian Point no será la primera; unas dos docenas de reactores en funcionamiento ya los tienen. Es probable que otros se unan pronto a la lista. Y algunos barriles, en Rowe, MA, Wiscasset, ME, Charlevoix, MI y un sitio cerca de Sacramento, CA, son huérfanos nucleares, ya que han sobrevivido a sus reactores. Cada plataforma de barril es aproximadamente del tamaño de un campo de fútbol, ​​iluminada con focos, vigilada por sensores de movimiento y televisión de circuito cerrado, y rodeada de alambre de púas y guardias armados. Dada la preocupación por la seguridad nacional que plantean las instalaciones de desechos nucleares y la necesidad de protegerlas individualmente, ¿realmente queremos que 60 de ellas, que prestan servicio a los 125 reactores comerciales que han operado alguna vez, aumenten en todo el país, muchos de ellos cerca de centros de población? Si los toneles son la solución para la próxima generación o dos, deben colocarse en un solo lugar.

Yucca ya está en terreno frágil; En julio, un tribunal federal de apelaciones dijo que para abrir el cementerio de montaña, el gobierno tendría que demostrar que podría contener desechos durante cientos de miles de años. Los extensos análisis científicos del Departamento de Energía muestran que no puede. La decisión del tribunal devuelve toda la cuestión al Congreso de los Estados Unidos, que ahora debe decidir si procede o no con Yucca. Esto presenta una oportunidad para alinear la política con la física y abandonar el dogma de la yuca o el busto que ha dominado el debate durante casi 20 años. Los barriles, ubicados en el centro, podrían hacer que el problema de los desechos de alto nivel sea mucho más fácil de resolver y también aumentar la seguridad nacional mucho antes.

La visión del túnel

La fijación federal en Yucca Mountain ahora se extiende por dos décadas. A principios de la década de 1980, el gobierno acordó retirar los desechos de cualquier empresa nuclear que pagara una tarifa de una décima de centavo por kilovatio-hora generado por sus reactores. Todas las empresas se inscribieron rápidamente. Pero la selección de Yucca, a 150 kilómetros al noroeste de Las Vegas, nunca fue impulsada por la ciencia. El sitio fue elegido por ese augusto grupo de geólogos y físicos, el Congreso de los Estados Unidos. Hasta ahora, el Departamento de Energía ha gastado alrededor de $ 6 mil millones en desarrollo, incluida la construcción de un túnel en forma de U de ocho kilómetros a través de la montaña, en algunos lugares a casi 300 metros debajo de la superficie. Planea gastar al menos $ 50 mil millones más para construir docenas de túneles laterales, empaquetar los desechos en contenedores de acero que parecen la parte cisterna de un camión de gasolina, colocar los desechos en los túneles y operar el sitio durante 50 a 100 años antes. sellándolo por la eternidad.

Los problemas han plagado a Yucca desde el principio. En el debate del Senado, los proponentes enfatizaron lo seco que es. Yucca está, de hecho, ubicada en lo que ahora es un desierto. Pero resulta que el suelo está húmedo. Incluso los aproximadamente 19 centímetros de lluvia que recibe la montaña cada año son un problema importante. Con el tiempo, la humedad puede corroer incluso las mejores aleaciones conocidas por el hombre. La corrosión significaría que el agua de lluvia que se filtra a través del suelo podría transportar materiales radiactivos y llevarlos a los sistemas de riego y pozos de agua potable en la región, entregando dosis sustanciales de radiación a personas desprevenidas durante generaciones.

El calor es otro problema. Los isótopos radiactivos de vida más corta del combustible usado, principalmente cesio 137 y estroncio 90, dan a un solo conjunto de combustible, recién salido del reactor, una producción de calor igual a la de unos 20 secadores de pelo portátiles. Es por eso que cada planta de energía tiene una piscina de almacenamiento adyacente que hace circular agua de enfriamiento. Una vez que el combustible estuviera bajo tierra en Yucca, estaría lo suficientemente caliente como para hervir el agua subterránea en vapor. El vapor podría corroer los contenedores o romper la roca circundante, aumentando la incertidumbre sobre un entierro seguro. Esparcir los desechos disiparía el calor, pero también reduciría en gran medida la capacidad de almacenamiento de Yucca. Luego está el problema de la desintegración radiactiva. Las partículas de alta energía pueden interactuar con los materiales circundantes, descomponerlos o hacer que emitan hidrógeno, un gas que puede explotar o arder.

A principios de este año, investigadores de la Universidad Católica de América, contratados por el estado de Nevada, tomaron muestras del tipo de metal que el Departamento de Energía quiere usar en Yucca y las pusieron en un poco de agua mezclada con los minerales presentes en la montaña. Mientras una serie de oradores daban conferencias a los periodistas sobre por qué Yucca era una mala idea, los investigadores saltearon el metal sobre un quemador. Cuando terminaron las conferencias, las muestras se habían corroído, algunas hasta el final. Es discutible cuán fielmente el truco reprodujo la química de Yucca Mountain. Pero claramente, Yucca está sujeta a serias dudas. Hay que pensar en algún lugar de la estructura de premisas de todo el asunto, algo estaba terriblemente mal, dice Stewart Brand, un consultor con sede en San Francisco que una vez aconsejó al gobierno canadiense qué hacer con sus propios desechos.

Combustible más frío

El argumento en contra de los toneles es que son meramente temporales, no están destinados a servir más de quizás 100 años, y que son una especie de rendición, dejando el problema de los desechos de esta generación para que lo resuelva una generación futura. Sin embargo, su impermanencia es exactamente lo bueno de ellos. Dentro de un siglo, el combustible de los reactores gastados será más frío y más apto para su eliminación permanente. De hecho, en unas pocas décadas, la producción de calor promedio del haz de combustible se reducirá a dos o tres secadores de pelo. Después de 150 años, solo quedará un treinta segundos del cesio y el estroncio. El material restante se puede enterrar más cerca sin hervir el agua subterránea. Calor reducido significa incertidumbre reducida.

Por supuesto, el combustible gastado estará lejos de ser seguro después de un período tan relativamente corto. Incluso después de 100 años, seguirá siendo tan radiactivo que unos minutos de exposición directa serán letales. Pasaron muchos, muchos, muchos miles de años antes de que no importara nada, dice Geoffrey Schwartz, gerente de barricas de Indian Point, propiedad de Entergy Nuclear. Pero el combustible gastado se vuelve más benigno con el paso del tiempo.

El combustible también podría ser más valioso. Durante décadas, los funcionarios de la industria y el gobierno han reconocido que el combustible de los reactores gastados contiene una gran cantidad de uranio no utilizado, así como otro combustible de reactor muy bueno, el plutonio, que se produce como subproducto del funcionamiento del reactor. Ambos se pueden extraer fácilmente, aunque en este momento el precio del uranio nuevo es tan bajo y el costo de extracción tan alto que el reprocesamiento del combustible gastado no es práctico. Y el clima político no favorece una tecnología que convierte al combustible potencial para bombas, el plutonio, en un artículo de comercio internacional. Pero las cosas podrían ser diferentes en 100 años. Para empezar, el mismo combustible podría reprocesarse mucho más fácilmente, ya que los componentes potencialmente valiosos estarán en una matriz de material que no es tan intensamente radiactivo.

Y en 100 años, los avances en la tecnología de reprocesamiento podrían hacer que la economía sea atractiva. La tecnología estadounidense existente data de la Guerra Fría e implica pasos químicos elaborados que crean grandes cantidades de desechos líquidos. Pero existe una alternativa: el reprocesamiento electrometalúrgico. Aunque la investigación sobre la técnica se ha retrasado últimamente debido al clima económico, el concepto podría tomarse más en serio en el futuro. Los electrodos podrían separar la basura (los átomos formados cuando se divide el uranio) del uranio utilizable (el uranio-235 todavía disponible para la fisión y el uranio-238 que se puede convertir en plutonio en un reactor), de una manera similar a la forma en que los joyeros use electrometalurgia para aplicar la placa de plata. Los volúmenes de residuos resultantes serían mucho menores.

Quizás lo más importante es que en 100 años, el suministro y la demanda de energía podrían ser muy diferentes. El combustible nuclear reprocesado bien podría convertirse en una parte fundamental del suministro de energía, si el mundo se ha quedado sin petróleo barato y decidimos que la quema de carbón es demasiado dañina para nuestra atmósfera. Si eso sucede, podríamos tener 1.000 reactores nucleares. Por otro lado, es posible que no tengamos reactores, dependiendo del progreso de fuentes de energía alternativas como la solar y la eólica. En este punto, es difícil saberlo, pero no estamos obligados a tomar la decisión ahora; podemos poner el combustible gastado en toneles durante 50 años y luego decidir si es trigo o paja.

Existe una razón final más práctica por la que podríamos optar por eliminar el plutonio del combustible gastado para su uso en reactores: hace que el resto sea más fácil de almacenar. En su mayor parte, lo que queda no será radiactivo durante casi tanto tiempo, y el volumen total de material será menor. Mark Deinert, físico de la Universidad de Cornell, dice que el reprocesamiento, como el reciclaje, elimina aproximadamente la mitad del material de los desechos, lo que reduce drásticamente los costos de almacenamiento y duplica efectivamente la capacidad de una instalación como Yucca.

Apostando por un mejor almacenamiento

Si bien los desechos nucleares serían más fáciles de manejar en 50 o 100 años, aún requerirían aislamiento durante varios cientos de miles de años. Pero hay muchas razones para esperar que la tecnología de almacenamiento mejore en el próximo siglo. Cuando decidimos eliminar permanentemente los desechos, ya sea después de reprocesarlos o sin reprocesarlos, es posible que seamos más inteligentes en metalurgia, geología y geoquímica de lo que somos ahora.

Hoy en día, la tecnología básica de Yucca es un material de acero inoxidable llamado aleación 22, cubierto con un paraguas de titanio, un protector contra el goteo contra el agua que se filtra a través del techo del túnel. Eso podría parecer tan primitivo en 100 años como nos parece el Flyer 1903 de los hermanos Wright en 2004. O simplemente podría ser obsoleto. La tecnología de lanzamiento espacial podría volverse tan confiable como los aviones a reacción en la actualidad, dándonos una forma casi infalible de arrojar desechos a la órbita solar. Los misterios de la geoquímica podrían ser tan transparentes como se está volviendo el código genético humano, lo que significaría que podríamos decir con confianza qué tipo de paquete mantendría los desechos encerrados durante los próximos cientos de miles de años.

O puede haber formas más fáciles de procesar los desechos. Por ejemplo, los aceleradores de partículas, que se utilizan habitualmente para fabricar isótopos médicos, podrían proporcionar un medio para hacer que los desechos sean más benignos. El principio ya se ha demostrado experimentalmente: disparar partículas subatómicas a desechos radiactivos de alto nivel puede cambiar los materiales radiactivos de vida larga en materiales de vida corta. Richard A. Meserve, ex presidente de la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. Y ahora presidente de un panel de la Academia Nacional de Ciencias sobre desechos nucleares, dice que esta tecnología, conocida como transmutación, podría volverse más práctica en 100 años. La tecnología de los aceleradores ha avanzado en los últimos años, dice, y es una buena apuesta que seguirá haciéndolo.

Algunas tecnologías de almacenamiento alternativas pueden necesitar solo unos pocos años más de investigación y desarrollo. Uno es el embalaje de cerámica. Las cerámicas tienen buena resistencia a la radiación y al calor y no se oxidan. Por el momento, nadie fabrica cerámica lo suficientemente grande como para contener conjuntos combustibles, que suelen tener unos cuatro metros de largo. Pero no existe un límite teórico para los tamaños de las cerámicas; simplemente no ha habido ningún incentivo económico para hacer gigantes. Tampoco lo habrá, hasta que el único cliente probable para ellos, el Departamento de Energía, decida que el metal que está comprando ahora no está a la altura del trabajo.

Otra alternativa requiere mezclar desechos con cerámica o minerales para formar un material similar a una roca que comprenda aproximadamente un 20 por ciento de desechos. Los desechos se unirían químicamente a materiales estables que no son propensos a reaccionar con el agua. Con unas pocas décadas de tiempo de gracia, los ingenieros podrían crear muestras y probarlas en entornos hostiles. Pero a pesar de que la idea ha existido durante más de 10 años, nadie ha invertido mucho dinero en investigación, ya que su único cliente estadounidense posible, el Departamento de Energía, se ha comprometido con Yucca.

Esa situación no muestra signos de cambio. El Departamento de Energía, siguiendo las órdenes del Congreso, hasta ahora se ha negado a considerar alternativas. Man-Sung Yim, investigador nuclear de la Universidad Estatal de Carolina del Norte en Raleigh, sostiene que algunas de estas tecnologías ya están maduras, pero se han dejado de lado en la prisa, posiblemente inútil, del Departamento de Energía por abrir Yucca. Mi lectura en este punto es que las personas que trabajan en la oficina del proyecto Yucca Mountain realmente no quieren cambiar el diseño. Cuanto más cambios aportes, más retrasados ​​serán los procesos, dice Yim. Es una pena, porque podríamos hacerlo mejor.

Casking central

Pero la búsqueda de la solución perfecta (suponiendo que la disposición geológica profunda incluso pudiera perfeccionarse) ha ignorado una solución realista. Y cuando lo perfecto falle, como ahora parece probable, nos quedaremos con algo que ninguna persona racional hubiera elegido: vertederos esparcidos de costa a costa, en lugares donde solían estar los reactores, cada uno con su propia fuerza de seguridad, equipo de mantenimiento, y zona de exclusión. Estamos aquí para administrar un negocio de la manera más eficiente posible, dice John Sánchez, el gerente de proyecto que supervisó la planificación de la plataforma en Indian Point cuando trabajaba en Consolidated Edison, el antiguo propietario del sitio. En un mundo perfecto, no tendrías 60 de nada, si pudieras tener uno. Pero después de 20 años de buscar la eliminación geológica, y 15 años de perseguir a Yucca y evitar cualquier mención de un plan B, está surgiendo una solución tan ad hoc y subóptima.

Y está surgiendo sin el apoyo del Departamento de Energía. Al testificar ante el Comité de Energía del Senado durante el verano, Kyle McSlarrow, subsecretario del Departamento de Energía, dijo que el progreso continuo hacia el establecimiento de un depósito de desechos de alto nivel en el sitio de Yucca Mountain es absolutamente esencial. Dijo a otro comité el mismo día que con el progreso hacia la apertura de Yucca, la industria vio claramente que la opción de la energía nuclear estaba realmente de nuevo sobre la mesa. (El departamento no pondría a McSlarrow ni a otros funcionarios disponibles para comentar este artículo).

El almacenamiento en barriles no es bonito, pero ¿qué hay de malo en la idea de un depósito industrial, unas pocas hectáreas reservadas para el próximo siglo más o menos, una ubicación única y vigilada en un área poco poblada, una ubicación que dentro de diez años más o menos lo hará? ser notable solo porque es un lugar donde la nieve no se pega? Macfarlane del MIT dice que hacer que dicho sitio sea seguro y a prueba de terroristas costaría 6.500 millones de dólares como máximo. ¿No vale la pena? ¿Cuánto hemos gastado en Irak? Mira lo que obtuvimos por ese dinero. Y aquí hay más riesgos, dice.

Encontrar un sitio central plantea desafíos obvios; nadie quiere ningún tipo de vertedero de desechos radiactivos en su patio trasero. Pero después de prolongadas negociaciones, un grupo de ingenieros de servicios públicos, incluido Sánchez, llegó a un acuerdo con la banda de Skull Valley de la tribu indígena Goshute por un contrato de arrendamiento a largo plazo en parte de su reserva a 80 kilómetros al oeste de Salt Lake City. El área ya alberga un campo de bombardeo de la fuerza aérea, un depósito e incinerador de gas nervioso, y un vertedero para desechos radiactivos de bajo nivel; los goshutes piensan que pueden usar el alquiler para comprarse un terreno en un vecindario más agradable.

Algunos expertos piensan que el gobierno federal podría hacerse cargo del proyecto Goshute y llevarlo a término, pero hay un inconveniente, irónico, dados los temores de un ataque al estilo del 11 de septiembre en un sitio nuclear. La Comisión Reguladora Nuclear ha determinado que la caída de un F-16 en los barriles en su camino hacia o desde el sitio de prueba es un accidente creíble. Pero si bien un choque de este tipo sin duda sería desastroso, los barriles brindan algunas ventajas de seguridad sobre las piscinas de combustible actuales. El combustible en los toneles está mucho más esparcido y no requiere un flujo de agua de enfriamiento para evitar la propagación espontánea del fuego. Por tanto, los efectos del peor de los casos son más limitados. En cualquier caso, un sitio central remoto sería más fácil de proteger con defensas aéreas que numerosos sitios dispersos.

Esos sitios dispersos ya están creando problemas locales. Los barriles del antiguo reactor en Wiscasset, ME, están bloqueando la remodelación de la península donde se almacenan, un valioso sitio industrial. Un sitio de barricas cerca de la Planta de Generación Nuclear de Prairie Island en Welch, Minnesota, está adyacente a una guardería tribal y un casino, lo cual no es la idea de una solución a largo plazo para nadie. Inevitablemente, a raíz del 11 de septiembre, los toneles de Indian Point serán un lugar de miedo. Estos resultados parecerán aún más tontos en 30 años, cuando muchos de los reactores que producían los desechos hayan desaparecido.

Sánchez recuerda haber llevado un almuerzo campestre al puesto de arces y nogales negros que ahora están siendo reemplazados por una plataforma de concreto para almacenar desechos nucleares. A medida que pasan los años, cada vez menos personas sabrán que esos árboles existieron. Dentro de varias décadas, a medida que se desmantelen las antiguas plantas de energía nuclear de hoy, es posible que la gente no recuerde que existieron los reactores. Sin embargo, si no tomamos medidas pronto, los toneles de desechos permanecerán solos en ese acantilado sobre el río Hudson, y en docenas de otros lugares en todo el país.

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