Fukushima Daiichi:

El incidente, las consecuencias. Mitos y realidades

Guillermo Sánchez (http://web.usal.es/guillermo)

1. Fuentes de información

2. La central

3. El accidente.

4. Emisiones radiológicas. Consecuencias.

5. Conclusiones

Actualizado: 2011-04-12

Fuentes: Organización Internacional de la Energía Atómica www.iaea.org Consejo de Seguridad Nuclear www.csn.es Electric Power Co. www.tepco.co.jp Japan Atomic Industrial Forum www.jaif.or.jp/english La central en tiempo real: http://www.tepco.co.jp/nu/f1-np/camera/index-j.html

Diapositivas:

Parte adaptadas de: www.vgb.org; www.areva.com (Matthias Braun) y www.sne.es

6 unidades: Construidas en el periodo 1971-1979

El tipo de reactor (BWR, diseño de los años 60 del s. XX)

El combustible

Servicios al reactor (acero)

Edificio de hormigón (contención)

Nucleo del reactor

Vasija del reactor

Contención primaria

Piscina de supresión

Piscina de combustible gastado

Agua de salida Agua de almentación

2011-03-11 14:46 – Terremoto (Mag 9)

La red eléctrica del norte del Japón falla

Los reactores resisten y para automáticamente (la reacción en cadena es interrumpida)

Persiste la generación de calor por los productos de fisión

El calor residual evoluciona respecto a la potencia antes de la parada:

Nada mas parar ~6%

Después de 1 día ~1%

Después de 5 días ~0.5%

El tsunami golpea a Fukushima con una ola de 14 m

Antes

Despues

11.3. 15:41 El tsunami golpea a la planta

La ola de más 14 m excede el nivel de diseño (6.5m)

Se inundan

Los generadores diesel

Los servicios esenciales de enfriamiento

Solo las baterías se mantienen operativas.

Entra en operación el sistema de enfriamiento de emergencia

Imprescindible

Baterías operativas

Mantener la temperatura en el pozo seco por debajo de 100°C

Las bombas no pueden trabajar indefinidamente, además se requiere una fuente fría externa con la que disipar el calor

La presión se incrementa en la vasija

Las válvulas de alivio provocan una trasferencia de agua-vapor hacia el pozo seco

Las baterías se agotan y falla el sistema de enfriamiento de emergencia

11.3. 16:36 Unidad 1 14.3. 13:25 Unidad 2 (Las bombas fallan)

13.3. 2:44 Unidad 3 (Las baterías se agotan)

El calor residual continua produciendo calor y por tanto vapor

Se abren las válvulas de alivio y se descarga vapor en el pozo seco

Empieza a descender el nivel de agua en la vasija del reactor

La falta de refrigeración va provocando una disminución progresiva del nivel de agua en la vasija

El proceso continua y el nivel continua bajando

En alguna unidad del nivel deja al ~50% del núcleo expuesto pero las barras aun no experimentan una degradación significativa.

Cuando ~2/3 del núcleo queda expuesto las barras empiezan a romperse

Cuando un parte importante del núcleo deja de estar inmerso en agua se sobrepasan 1200°C

El circonio de los tubos empieza a oxidarse rápidamente en un atmosfera de vapor

Zr + 2H2O ->ZrO2 + 2H2

Se empieza a generar hidrogeno

Unid. 1: 300-600 kg

Unid. 2/3: 300-1000 kg

El hidrógeno empieza a recircular a traves del pozo seco

~2500°C (7 h. s.a) [Unid 1,2]

Parte de las barras se rompen

Los restos se acumulan en la base de la vasija.

~2700°C (27 h s.a) [Unid 1]

Se produce una fusión (eutectica) Uranium-Zirconium.

Se libera dentro de la vasija productos de fisión: Xenon, Cesium, Iodine,…

Uranium/Plutonium permanece confinado en la vasija.

Otros productos de fisión forman aerosoles

Xenón y los aerosoles se retienen en el pozo seco

Se produce un venteo para aliviar la presión. Contrapartidas:

Se liberan pequeñas cantidades de aerosoles (Iodine, Cesium ~0.1%)

Se emiten todos los gases nobles

Se libera hidrogeno procedente de la oxidación del circonio quese acumula en el piso superior y acaba inflamandose.

La contención primaria se mantiene inicialmente intacta, aunque el piso superior queda destruido

Unidad 2

Quema de hidrógeno dentro del edificio del reactor

Probablemente se producen daños a la sala de condensación (se libera agua altamente contaminada)

Emisión incontrolada de gases radiactivos y otros productos de fisión.

Se detectan tasas de irradiación elevada lo que provocan una evacuación temporal de la planta

La presencia de escombros dificultan más trabajo de recuperación

Unidad 4

Los elementos combustibles estaban fuera del reactor almacenados en una piscina de combustible gastado que se encuentra en el mismo edificio del reactor

EL material está mucho menos protegido. Es el origen de la explosión de hidrogeno de esta unidad.

Tal vez de produjo una fuga de agua desde la piscina pues de otra forma no se explica la explosión

Trascurridos casi un mes tras el tsunami el caudal requerido para mantener los reactores refrigerados es pequeño se está consiguiendo motobombas alimentadas por una línea eléctrica exterior

Se ha inyectado nitrógeno para evitar la acumulación de hidrogeno en la unidad 1

Siguen los trabajos de trasvase para confinar el agua radioactiva que se ha encontrado en las galerías y sótanos del edificio de turbinas de las unidades 1, 2 y 3.

Se ha sellado una grieta por la que se estaba vertiendo agua contaminada.

La situación actual y las perspectiva: Se está iniciando los trabajos de recuperación pero llevará meses, tal vez años, hasta que el área quede limpia. Incluso desde el punto de vista técnico es preferible mantener aislados los reactores y esperar algún tiempo antes de acometer actividades de descontaminación de estos y la recuperación del combustible gastado. Sucesivos sismos, algunos por encima de 7, complican las labores de recuperación (cortes de electricidad, abandono preventivo de la planta ante nuevos avisos de tsunami etc. ). Las perdidas económicas son inmensas, la central quedara inutilizada (los reactores nuevos –unidades 5 y 6- no se han visto afectados por el incidente por lo que podrían recuperarse) Todo lo anterior no puede ni debe aislarse del contexto: Tsumi-terremotos con decenas de miles de muertos y cientos de miles de millones de perdidas.

Fisión nuclear Emisiones radiológicas: El origen

Emisiones radiológicas: El origen

Combustible gastado0.1%

2.9%

1%

96%

Actinidos menores (AM)

Productos de f isión (PF)

Plutonio (Pu)

Uranio

En un reactor, tras la parada, el combustible se distribuye según los porcentajes que se muestran en la gráfica. Sólo son volátiles algunos PF Iodo-131, Cs-124 y Cs-137 (0.2% del total del combustible))

Emisiones radiológicas: El origen

Los gases ( Xe-Kr) se emitieron en el primer momento, tras la parada del reactor estos gases dejan de producirse y se desintegran rápidamente no produciendo contaminación (se desintegran convirtiéndose en elementos estables-no radiactivos). Puntualmente producen tasa de dosis elevadas, que se produjeron en las primeras horas principalmente en el mar. Los siguientes en importancia son los iodos (principalmente iodo – 131), este de desintegra con un periodo de semidesintegración de 8 días, es decir cada 8 días queda la mitad. Pasados 60 días tras el accidente prácticamente habrá desaparecido. El iodo fue el principal responsable de los efectos sobre la población del accidente de Chernóbil. A continuación esta los cesios (Cs-124 y 137). Otros tipos de isótopos son emitidos en cantidades mucho menores.

Consecuencias radiológicas

• Valoración de riesgos radiológicos: Se miden en miliSievert (mSv). Se admite como limite para la población 1 mSv/año (descontar natural y medicas).

• Una persona normal se estima que recibe al año 2.5 mSv aunque oscila sustancialmente de unas personas a otras y de unos lugares a otros (1.5-40 mSv).

• Un fumador habitual (Po-210) puede recibir 10 mSv o más.

• Una mamografía son 3 mSv

Consecuencias radiológicas: El equipo de intervención (CSN)

• Un total de 21 han sobrepasado los 100 mSv, con una dosis máxima en torno a 180 mSv. (El límite establecido para los trabajadores enemergencia nuclear en Japón es de 250 mSv) (*).

• Dos trabajadores, que desaparecieron elmismo día del tsunami, han sido encontrados muertos en el interior del edificio de turbinas. Su fallecimiento no está relacionado con aspectos radiológicos.

• (*) Un astronauta en una misión larga puede recibir dosis similares

La valoración de la situación radiológica actualizada puede encontrarse en http://www.iaea.org y en www.csn.es

En el emplazamiento (zona vallada donde están los reactores)

o La contención primaria de los reactores básicamente intacta

o Emisiones reducidas de aerosoles que se depositan en su mayor parte en los alrededores de la central.

o En el acceso principal del emplazamiento las tasas de dosis son 0,05 mSv/h (continua decreciendo), varios cientos de veces superior a la irradiación natural, pero se requerían muchas horas de permanencia para que constituya un riesgo considerable.

Emisiones radiológicas: Las consecuencias

Resultados de los análisis en tiempo real: http://www.tepco.co.jp/en/nu/monitoring/index-e.html http://www.tepco.co.jp/en/nu/monitoring/11040201.html

La presentación se realiza con la mejor información sobre emisiones radiactivas disponible el día 8 de abril de 2011, para una versión más actualizada: www.jaif.or.jp/english

Emisiones radiológicas: Las consecuencias

Fuera de la zona de exclusión~30km

o Valores normales salvo en zonas muy localizadas. o Se evacuó rápidamente a la población. Se distribuyeron pastillas de iodo

o Se registraron puntualmente y por poco tiempo tasa de dosis de 0.3mSv/h (paso de gases nobles) . Se ha observado presencia de verduras y algún alimento en puntos muy localizados contaminada.

o Siguen las restricciones para menores de un año en una localidad de la prefectura de Fukushima.

o Probable recogida y destrucción de las cosechas durante un año

o Probablemente no sea necesaria una evacuación de larga duración del área (muy condicionada por la reconstrucción)

Barcaza-piscina para recoger los vertidos riesgo

Sigue la descarga controlada de agua con bajo nivel de contaminación al mar dejando espacio en las piscinas para almacenar las aguas mas contaminadas. Se estima que la descarga controlada al mar de todo el agua contaminada acumulada puede dar una dosis adicional al público de aproximadamente 0,6 mSv (inferior al nivel límite de 1 mSv), en el supuesto de estar alimentado con algas y/o pescados de la zona cercana al vertido a la central cada día durante un año. El principal problema no es la pesca de alimentos contaminados, es que la flota pesquera de esa zona del Japón fue arrasado por el tsunami

Emisiones radiológicas: Las consecuencias

Es preferible emitir grandes volúmenes de efluentes poco contaminados y dilatar la emisión en el tiempo que lo opuesto (igual actividad en mayor volumen vertido -> Menor riesgo)

El mito radiactivo y sus consecuencias “Persistent myths and misperceptions about the threat of radiation have resulted in “paralyzing fatalism” among residents of affected areas.” (Informe sobre Chernobil de la Organización Mundial de la Salud) . En el caso de Fukushima es todavía mas válido donde al desastre humano provocado por sucesivos terremotos y tsunami se añade al angustia frecuentemente injustificada por el temor a las radiaciones. “Los efectos sobre la salud de lo que está pasando en Japón le afecta mucho más a la salud psicológica que a la salud física” (Dr Rafael Herranz, máximo experto español en el tratamiento de personal irradiado. Hospital Gregorio Marañón. A TVE, 2011-03-17). La toma de decisiones precipitadas basadas en mitos puede tener consecuencias nefastas: La eliminación del DDT de la India produjo el incremento sustancial de la malaria con cientos de miles de enfermos lo que llevó a la OMS a volver recomendar su uso, y la malaria casi desapareció de la India.

Biokmod: Herramienta para valorar riesgos radiológico desarrollada por el

autor de la presentación

http://www3.enusa.es/webMathematica/Public/biokmod.html

Para valorar las consecuencias de las emisiones por inhalación e ingestión el parámetro fundamental es la concentración (Bq/m3 o Bq/kg) combinada con la tasa de ingestión (kg o L por persona). Con estos datos puede utilizarse el programa anterior para valorar al dosis que es la medida del riesgo.

Paracelso: . "Todo es veneno, nada es sin veneno. Sólo la dosis hace el veneno“.

Se establece una relación lineal entre riesgo (dosis) y probabilidad de aparecer cáncer-malformación congénita. Esta no se ha demostrado para dosis inferiores a 250 mSv pero se utiliza a efectos de prevención (principio de precaución). El mal uso de este criterio lleva a conclusiones erróneas, sino míticas

Mientras el mundo se focaliza en Fukushima se olvida del problema humano: 30000 muertos y cientos de miles de personas fuera de sus hogares.

Los sucesivos sismos que aun (12 abril) continúan produciéndose siguen sembrando la destrucción y muerte pero esto no es la noticia.

El legado mítico de Chernobil Según la “Organización mundial de la salud (OMS, WHO en ingles)” el impacto del accidente de Chernóbil fue considerablemente menor del que los medios de comunicación suelen difundir. El estudio “Chernobyl’s Legacy: Health, Environmental and Socio-Economic Impacts” de más de 600 páginas firmado por cientos de cientificos de las siguientes organizaciones: IAEA, WHO, UNDP, FAO, UNEP, UN-OCHA, UNSCEAR asi como los gobiernos de Bielarusia, Federiacion Rusa y Ucrania concluyen: (http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2005/pr38/en/index.html) “This was a very serious accident with major health consequences, especially for thousands of workers exposed in the early days who received very high radiation doses, and for the thousands more stricken with thyroid cancer. By and large, however, we have not found profound negative health impacts to the rest of the population in surrounding areas, nor have we found widespread contamination that would continue to pose a substantial threat to human health, within a few exceptional, restricted areas.” “ ..fewer than 50 deaths had been directly attributed to radiation from the disaster, almost all being highly exposed rescue workers, many who died within months of the accident but others who died as late as 2004”. “About 4000 cases of thyroid cancer, mainly in children and adolescents at the time of the accident, have resulted from the accident’s contamination and at least nine children died of thyroid cancer; however the survival rate among such cancer victims, judging from experience in Belarus, has been almost 99%.” “..an estimated 2200 radiation-caused deaths can be expected during their lifetime”. “Most emergency workers and people living in contaminated areas received relatively low whole body radiation doses, comparable to natural background levels. As a consequence, no evidence or likelihood of decreased fertility among the affected population has been found, nor has there been any evidence of increases in congenital malformations that can be attributed to radiation exposure.” “Poverty, “lifestyle” diseases now rampant in the former Soviet Union and mental health problems pose a far greater threat to local communities than does radiation exposure.” Persistent myths and misperceptions about the threat of radiation have resulted in “paralyzing fatalism” among residents of affected areas.

Actualizado: 2011-04-12 (www.iaea.org ) Las autoridades japonesas han decidido clasificar ( por ahora de forma provisional) el accidente provocado como consecuencia del tsunami en 4 reactores de la central nuclear de Fukushima Daiischi en la escala internacional de accidentes nucleares (INES:http://www-ns.iaea.org/tech-areas/emergency/ines.asp) como nivel 7. La razones (http://www.nisa.meti.go.jp/english/files/en20110412-4.pdf) por la que se pasa de nivel 5 a 7 son (a) Se han sumado las emisiones de los 4 reactores (separadamente se clasifican las Unidades I, II, y III como nivel 5 y a la Unidad 4 como nivel 3) y (b) se han tenido en cuenta las emisiones habidas desde el 18 de marzo , antes no contabilizadas. El conjunto alcanza aproximadamente 5 1017 bequerelios de I-131 (incluye otros isótopos presentes en menor cantidad). . Esta cifra puede parecer inmensa (algún periodista se asombra por el número de ceros) pero hay que recordar (química de bachiller) que 131 g de iodo contienen 6.022 1023 átomos , a partir de lo cual se puede deducir que la cantidad total emitida hasta ahora ha sido aproximadamente el equivalente a 100 g de I-131. El valor corresponde a lo establecido en la escala INES para nivel 7. Lo importante no es lo emitido, lo que verdaderamente importante es asegurar que los seres humanos apenas se vean expuesto a ella, y eso se está consiguiente. En Chernóbil la población no se evacuo hasta varios días después del accidente. Incluso aunque la cantidad liberada fuese la misma (ahora se estima en el 10% ) la consecuencias sobre la población no lo serian: Desde el principio se mantuvo una zona de exclusión de 20 km, que al parecer se ha elevado a 40 km. Además en Chernóbil la mayor parte de las emisiones se produjeron de forma casi instantánea a la atmosfera (por una explosión vapor de agua –grafito mientras) que en Fukushima las emisiones se han ido dilatando en el tiempo y una parte significativa es hacia el mar

El principal causante de la radiactividad emitida es el iodo-131, pero este se desintegra rápidamente y desaparece

El gráfico muestra como disminuyen los átomos del iodo en función de los días trascurridos desde la parada de los reactores (2011-03-11). Puede observarse que trascurridos 100 días el iodo-131 se habrá reducido a cantidades insignificantes. De ahí la importancia en garantizar que no se ingieren alimentos contaminados hasta que no trascurran unas semanas (incluso en los peces el iodo se habrá desintegrado y dejara de constituir un riesgo su ingestión)