Por Pablo Segarra
[La Junta Editorial de momento crítico agradece la ayuda del químico Jorge Colón para editar esta columna]
Calentamiento global y cambio climático – sus aspectos generales.
Es probable que casi la totalidad de quien lea esta reseña conozca los aspectos fundamentales del problema que estamos abordando – el cambio climático de nuestro planeta y la urgencia de cómo enfrentarnos a este potencial desastre. Nuestra casa, la casa de todos, se calienta. Los científicos más acreditados así lo confirman. Nos lo advirtieron como un fenómeno posible desde el principio del siglo XX. A finales de siglo fueron más afirmativos. Hoy, en el primer cuarto del siglo XXI, el cambio climático es un hecho. El termómetro mundial sube lenta pero inexorablemente. Los glaciares se derriten. El mar sube de nivel. Los tornados y huracanes hacen estragos nunca vistos. Los bosques y malezas se autoincineran. Enormes embalses se secan. Los acuíferos bajan de nivel. Miles de especies vivientes desaparecen en números jamás registrados anteriormente. El termómetro supera los 90 grados tanto en Canadá como en Buenos Aires y Siberia. Pero no son pocos los escépticos que niegan la catástrofe. Otros le adjudican origen profético, mientras tanto la instancia corporacionista le receta remedios tecnocráticos, por cierto, casi tan amenazantes al medio ambiente como el desastre climático mismo. Impulsan afanosamente cambiar las emisiones de gases invernadero por emisiones de radiaciones termonucleares. De eso trata este escrito.
Aspectos fundamentales sobre generación eléctrica termonuclear.
Sé que muchos de los que se interesan en estos temas de crucial importancia proceden de disciplinas poco asociadas a las ciencias naturales. Expongo a continuación algunos conceptos sobre la materia, los átomos y las radiaciones para aclarar algunos aspectos de este complicado y azaroso tema.
Toda materia aquí y en todo el universo está formada por elementos, desde el más liviano y de configuración más sencilla, el hidrógeno, número uno en la tabla periódica de los elementos hasta el más pesado, el uranio que es el número 92. Existen otros 26 elementos, los transuránicos, casi todos creación de los físicos nucleares y de una escasa duración, que no vienen al caso.
Los elementos están formados de átomos que contienen tres partículas esenciales. El núcleo, en su centro, que constituye casi la totalidad de su peso. Aquí se encuentran los protones con carga eléctrica positiva y peso de una unidad atómica. También están los neutrones con masa casi idéntica que el protón y de carga neutral. Alrededor del núcleo están en sus órbitas (niveles de energía) los electrones que para nuestros efectos prácticamente no tienen masa, y poseen una carga negativa. Los electrones, en su intercambio con otros elementos, forman lo que llamamos compuestos químicos. Pero hoy nos vamos a circunscribir casi exclusivamente a la actividad nuclear que es la responsable de la generación eléctrica por medio de reacciones termonucleares.
Átomos y elementos
Para simplificar estos procesos tomemos como ejemplo el elemento número uno, el hidrógeno. Está constituido por un protón en el núcleo y un electrón. Es el único elemento que no contiene neutrones. En su estado natural es un gas. El sol está compuesto casi en su totalidad por hidrógeno, así como el resto del universo. La enorme presión a que está sometido este enorme cuerpo celeste, el sol, vence la fuerte resistencia de los átomos a mantenerse separados, y tras tres pasos seguidos la unión de 2 átomos de hidrógeno forman 1 átomo de helio, que es el elemento número 2 de la carta periódica, con 2 protones, 2 neutrones y 2 electrones, y por lo tanto, una masa de 4. Cuando 2 átomos de un elemento se juntan para formar un elemento nuevo y diferente se le llama fusión nuclear. En este proceso una parte de los átomos de hidrógeno que se fusionaron para formar helio se transforman en energía, según la fórmula de Albert Einstein: E = m x c2 donde m = a la masa que se transforma en energía y c2 = a la velocidad de la luz al cuadrado. Eso explica el porqué de la enorme magnitud de la energía producida y a su vez por qué el sol que dista a 93 millones de millas de nosotros puede generar cantidades tan enormes de energía.
Elementos pesados
El caso que nos concierne en este escrito es sobre generación eléctrica termonuclear, donde ocurre lo que ocurre es la llamada fisión nuclear, o sea, separar un elemento pesado en dos elementos más livianos, el proceso contrario a lo que ocurre en el sol. Este elemento pesado es el uranio con número atómico 92 y peso atómico de 238. Uno de los isótopos de uranio tiene el mismo número de protones (por eso es el mismo elemento) pero tiene peso atómico de 235. Note que contiene 235 – 92, es decir, 143 neutrones más que el número de protones. Cuando un elemento como el uranio tiene este desbalance entre neutrones y protones en su núcleo, se torna inestable y emite partículas en forma de radiaciones: partículas Alfa, que son 2 protones más 2 neutrones; partículas Beta, que son electrones emitidos por el núcleo; y radiaciones Gamma que son fotones de alta energía. Una masa dada de un elemento radioactivo, como uranio o plutonio, emite radiación por miles de años, cuyo efecto es devastador contra la salud y contra todo lo que tenga vida. Repitiendo y aclarando: en el proceso de fisión de uranio 235, para formar nuevos elementos, pierde masa que se transforma en energía, que es exactamente lo que ocurre en un reactor nuclear. La desintegración del uranio libera energía que convierte el agua del reactor en vapor y este genera energía eléctrica por medio de turbinas.
Reactor nuclear – cómo funciona
El tipo de reactor nuclear más utilizado en la actualidad funciona con un contenedor construido en acero y otros revestimientos de hormigón que resiste enormes presiones. Este contenedor (core en inglés) se llena de agua a presión donde se sumergen 200 toneladas métricas de uranio previamente tratado y enriquecido en forma de varillas. Las emisiones por la fisión de uranio 235 generan calor y el aumento en temperatura hace que el agua se convierta en vapor de agua. El vapor de agua impulsa una turbina conectada a un generador de corriente eléctrica similar a las plantas termoeléctricas convencionales. El uranio 235, a su vez, en ese proceso de fisión produce una reacción en cadena controlada con moderadores y se transforma en dos nuevos elementos: bario y criptón. Las varillas de uranio a su vez han de ser reemplazadas más o menos al cabo de un año al perder potencia, pero quedan a su vez como residuos radioactivos sumamente peligrosos durante miles de años. El proceso, claro está, es mucho más complicado que todo esto. Es evidente que un reactor nuclear es a fin de cuentas un calentador de agua que cuesta 6 mil millones de dólares.
Breve vuelta al cambio climático
En un reciente artículo sobre este tema y publicado por la revista momento crítico [“El cambio climático: diagnóstico y tratamiento”, https://www.momentocritico.org/post/el-cambio-clim%C3%A1tico-dian%C3%B3stico-y-tratamiento] nos concentramos en dos aspectos fundamentales. En primer lugar, llevé a cabo una crítica al libro recién publicado por Bill Gates, Cómo evitar un desastre climático, donde el autor adelanta como remedio importante a la crisis climática innovaciones tecnológicas como la generación eléctrica mediante reactores de fisión nuclear. En segundo lugar, argumenté a favor de la defensa de la forestación masiva para la captura y almacenamiento de gran parte de dióxido de carbono. Considero la reforestación un medio más sencillo, más barato, en armonía con la naturaleza y de efectividad fuera de toda duda. Después de todo, fue el proceso de fotosíntesis que removió de la atmósfera el dióxido de carbono y que la naturaleza secuestró en forma de combustibles fósiles.
No es coincidencia alguna que recientemente se ha estado barajando la alternativa termonuclear como principal caballo de batalla contra las emisiones de dióxido de carbono, incluyendo la asignación de varios millones de dólares a jóvenes ingenieros puertorriqueños en Estados Unidos por el Departamento de Energía para estudios y otros proyectos vinculados a la generación termonuclear. Se trata, por cierto, de generadores termonucleares compactos supuestamente seguros.
Para mi sorpresa, en las redes se informa de infinidad de modelos de reactores compactos construidos en varios países incluyendo Estados Unidos, Rusia, China, Canadá, Japón, Corea y toda Europa. De forma idéntica ya hay más de 600 reactores funcionando alrededor del mundo con capacidad aproximada de mil megavatios cada uno. Se están construyendo muchos más. Comentaba con personas interesadas en este tema que parece que la suerte ya está echada. Parece que tendremos reactores nucleares para rato. El hecho de ser médico, aunque retirado, me impregnó de conciencia fundamentada en los hechos. No hay nada en la naturaleza que sea más peligroso ni cancerígeno y más agresivo que las sustancias radioactivas. Un dato irónico es que Alemania, la patria de Planck, Otto Hahn, Einstein, todos pioneros de la física nuclear, acaba de tomar la decisión crucial de tener cero reactores nucleares en Alemania. Pero el resto del mundo, hasta ahora, no se da por enterado.
Pros y contras de la generación termonuclear
El apoyo reciente al auge en la construcción e investigación en este campo se da en la coyuntura histórica actual donde los estragos en el cambio climático inducidos por los gases de invernadero hacen incursión. En este escenario es difícil cortar esquinas, y van a cocinar el planeta con focos de emisiones radioactivas. Su ventaja radica en lo que sus defensores llaman energía limpia, libre de emisiones de CO2, metano, óxido nitroso – supuestamente es segura, más económica y funciona todo el tiempo y por muchos años. Estas aseveraciones por parte de los defensores de la energía termonuclear son falsas y, si proceden de ese monstruo económico de la producción de energía eléctrica constituido por General Electric, Breakthrough Energy, Warren Buffet y Bill Gates, mucho más las dudamos. No olvidemos que todo sistema económico se mueve con energía.
El uranio, hasta ahora fuente exclusiva de combustible para los reactores de fisión nuclear, no es una materia prima abundante. Su presencia en la naturaleza no es el elemento uranio 235 como tal sino como un isótopo de uranio 238. Un isótopo es un elemento idéntico en su número atómico pero con peso atómico diferente. Solo un 0.3% de uranio 235 se encuentra en su estado natural. Para su utilización el uranio 238 necesita ser enriquecido a uranio 235, que es fisionable. Estos procesos son complejos y costosos. El uranio 238 es extraído en las minas a cielo abierto donde quedan colas de uranio que son residuos de la minería, polvo que se disemina y depósitos de agua con residuos radioactivos. El uranio es transportado por trenes o camiones al lugar de enriquecimiento donde es convertido en un compuesto gasificado de uranio y luego enriquecido en otra instalación. Luego es transportado al lugar donde se le añaden las varas combustibles que se utilizarán en los reactores. Una vez se agota su vida útil estas varillas continúan siendo altamente radioactivas. Son cuidadosamente almacenadas por algún tiempo en vasijas especiales que están sumergidas en aguas profundas. Luego son reprocesadas para extraerle más uranio 235, que es reutilizado. Se extrae además otro producto altamente radioactivo y peligroso, plutonio 239. Este elemento es mucho más tóxico que el uranio, además de cancerígeno y sumamente peligroso.
Entre los residuos radioactivos, quedan las varillas que han de ser almacenadas meticulosamente en vasijas de plomo. Al día de hoy nadie sabe qué hacer con ellas. Su emisión radioactiva dura cientos de miles de años y ya se han acumulado cientos de miles de varillas radioactivas. Cuando se nos informa que los reactores nucleares son seguros (que no es correcto, como lo demuestran los desastres de Chernóbil, Three Mile Island y Fukushima) sabemos que mienten. Tampoco nos informan de la enorme contaminación térmica ni de los altos riesgos de sabotaje al estilo Torres Gemelas o peor aún, por dispersión mecánica de material radioactivo.
Otros riesgos a la salud
Sabemos que la incidencia de cáncer es enorme, con más de 10 millones de muertes al año. ¿Cuántas son provocadas por los residuos radioactivos para la generación eléctrica y fabricación de armas? No lo sabemos. Sí sabemos que ningún proceso natural biológico es radioactivo. Sabemos también que, tras las explosiones atómicas por Estados Unidos en los atolones del Pacifico, los habitantes de las Islas Palau eran reconocidos por sus cicatrices en la parte anterior del cuello tras las cirugías de la glándula tiroides provocadas por la radiación.
Modalidades energéticas – presente y futuro
Las emisiones de gases de efecto invernadero y su procedencia energética actual, según Bill Gates, pueden resumirse en el siguiente orden.
Fabricar cemento, acero y plástico 31%.
Consumir energía eléctrica 27%.
Cultivar y criar plantas y animales 19%.
Desplazarnos (aviones, camiones, automóviles) 16%.
Calentar o enfriar 7%.
Si el consumo de energía eléctrica es de un 27 % de la totalidad del consumo, por qué se está poniendo tanto énfasis en generación eléctrica. Creo que esto se debe en gran medida a que casi todas las energías renovables más viables son luz solar, energía eólica, energía geotérmica, marina e hidroeléctrica. El automóvil usa derivados de gasolina y diésel y se espera que sean sustituidos muy pronto por autos eléctricos. De ahí el interés de los magnates de impulsar la generación termonuclear de electricidad. Sobre este particular podríamos llenar infinidad de páginas pero por ahora dejémoslo así.
Terrorismo radiológico
Harrison’s Internal Medicine, el libro de texto más acreditado de la medicina – Edición 18, nos informa en la página 1,788: “Terror attacks using nuclear radiation related devices are an unequivocal threat in the twenty first century and are capable of having unique medical and psychological effect… There are two major categories of potential terrorist incidents with widespread radiologic consequences. The first is the use of radiologic dispersal devices… dissemination of radioactive material without nuclear detonation by using conventional explosives with radionucleids…”.
Una tabla en el mismo texto enumera los isótopos radioactivos (radionucleidos - 16 de ellos, y procedo a mencionar algunos de los más conocidos. 1) cobalto, 2) estroncio, 3) radón, 4) tritio, 5) iodo – 131, 6) plutonio). Cuando un libro de texto que abarca el contenido de casi todas las enfermedades le dedica 9 extensas páginas a este tema del terrorismo nuclear, no es para quedarse con los brazos cruzados cuando nos van a instalar varios de estos artefactos en cualquier ciudad mediana o grande al lado de nuestra casa.
Pero esto no es todo. Daniel D. Chiras en Environmental Science – 7th Edition, página 295, nos señala las siguientes desventajas del uso de energía nuclear.
Disposición de los desperdicios.
Contaminación ambiental de larga duración con material radioactivo secundario a accidentes en plantas nucleares y transporte.
Contaminación térmica.
Impacto negativo a la salud.
Escasez o limitación de uranio disponible.
Poca aceptación social.
Altos costos de construcción.
No cubierta de las aseguradoras.
Vulnerable a sabotaje.
Proliferación de armas nucleares debido a la disponibilidad de materiales radioactivos en las plantas.
Cuestionamiento de qué hacer con las plantas termonucleares después de su vida útil de 25 años.
De mi parte le añadiría a la lista anterior la existencia de violentos terremotos en Puerto Rico y en muchos sitios del mundo.
Otros efectos de la radiación nuclear
Toda reacción nuclear (partículas Alfa y Beta y rayos Gamma) arranca electrones de las moléculas biológicas creando iones. Un ion es una molécula eléctricamente cargada. El daño causado depende de los factores, intensidad de la radiación y el tiempo de exposición. Los casos más severos presentan náuseas, vómitos, diarreas, pérdida de cabello, baja de plaquetas en la sangre y sangramiento, dolor de garganta y daños a la médula ósea, cáncer, leucemia (que es cáncer sanguíneo), cataratas, esterilidad y muerte prematura.
Resumiendo, la radiación nuclear tiene gran preferencia por todo tejido de reproducción rápida. Mujeres embarazadas y fetos sufren daños devastadores. En cuanto a la leche, ciertos isótopos como el estroncio tienen gran preferencia por el calcio y de ahí a la ingesta por humanos de leche de vaca. No se debe pasar de vista, por tanto, que Arecibo (uno de los lugares donde se quiere implantar un reactor nuclear) y Hatillo son la sede de la industria lechera.
Nota final
El tema del cambio climático y su relación con la producción energética, la acumulación de gases invernaderos, el secuestro de estos gases así como su relación con el sistema de producción capitalista, la ecología y el entrelazamiento de todo esto con la política es una relación sumamente compleja. Aquí hemos delineado algunos trazos pero es necesario algo más que una crítica incompleta a la generación eléctrica termonuclear o un plan global de reforestación. Es indispensable un enfoque abarcador y puesto al día sobre la necesidad urgente en la utilización de recursos renovables como la luz solar, energía eólica, energía geotérmica, energía hidroeléctrica, corrientes marinas y biocombustibles. Y tal vez la medida más importante de todas para evitar la catástrofe climática: evitar el consumo superfluo que es el aspecto conflictivo más importante entre la clase empresarial y los que abogamos y luchamos por un ambiente sano y una distribución más equitativa de los recursos disponibles en nuestro querido y único planeta.
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Pablo E. Segarra es médico, agrónomo y ambientalista.