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 Riesgo nuclear

Radiación y radiactividad
       Tipos de radiaciones
       Irradiación y contaminación radiactiva
       Fuentes de radiación: naturales y artificiales
       Magnitudes y unidades de medida
       ¿Cómo actúa la radiactividad?
       Posibles vías de exposición a las radiaciones
       Efectos biológicos de la radiación

Las Centrales Nucleares
       ¿Qué es una Central Nuclear?
       Centrales Nucleares en España
       Accidentes nucleares: posibles consecuencias en personas y medio ambiente
       Protección ante un accidente nuclear
       Almacenamiento de residuos nucleares

 

Radiación y Radiactividad 

La estructura de la materia se compone de moléculas, formadas por átomos. El átomo se compone de núcleo y los electrones que giran a su alrededor. Los electrones son una especie de envoltura alrededor del núcleo, que está formado por protones y neutrones. Los protones tienen una carga eléctrica positiva; los electrones, negativa, mientras que los neutrones se llaman así porque no tienen carga.

Algunos átomos son inestables (llamados radionucleidos) y se transforman en átomos de otros elementos. En esta transformación los átomos emiten radiaciones. Esta propiedad se llama radiactividad, y la transformación que sufren los átomos desintegración.

Las radiaciones más frecuentemente emitidas por los átomos son las partículas: alfa, beta y los rayos gamma.

  Tipos de radiaciones

Las radiaciones alfa son intensas, aunque poco penetrantes. Una hoja de papel o la misma piel humana son suficientes para protegernos de sus efectos.

Las radiaciones beta son electrones liberados en determinadas desintegraciones nucleares. Son menos intensas que las alfa, aunque más penetrantes. Traspasan una hoja de papel, pero no pueden penetrar una lámina de aluminio.

Las radiaciones gamma son electromagnéticas, muy semejantes a los rayos X que se utilizan en medicina aunque más energéticas. Son bastante penetrantes, atraviesan la hoja de papel y la lámina de aluminio. Para frenarlas se puede utilizar un bloque de cemento de suficiente grosor.

Por último los neutrones liberados, son radiaciones muy penetrantes. Al no tener carga eléctrica, los neutrones liberados penetran fácilmente la estructura de determinados átomos y provocan su división en otros elementos más pequeños. En el proceso se liberan gran cantidad de energía y nuevos neutrones que repiten la operación, multiplicando sus efectos. Este proceso puede ser utilizado para producir energía eléctrica.

  Irradiación y contaminación radiactiva

Irradiación externa:

Es la acción de someter a una persona u objeto de forma total o localizada, a las radiaciones emitidas por una fuente radiactiva externa.

Contaminación:

Es la presencia indeseada de sustancias radiactivas en la superficie o en el interior del cuerpo (externa, interna).

Contaminación externa se produce cuando las partículas radiactivas se depositan en la superficie de nuestro cuerpo. Se elimina mediante lavado de la zona afectada.

Contaminación interna se produce cuando penetran sustancias radiactivas en el organismo, sea por ingestión, inhalación o a través de las heridas.

En la contaminación, las partículas contaminantes permanecen mientras no se eliminan por métodos de descontaminación, o bien por decaimiento radiactivo o eliminación biológica por el organismo.

Se puede decir que un individuo irradiado por una fuente radiactiva exterior a él sufre en sus tejidos la exposición de la radiación mientras esté próximo a la fuente, pero bastará que se aleje suficientemente para que se atenúe o cese dicha exposición. Por el contrario un individuo contaminado continuará siendo irradiado en tanto no se elimine la contaminación y él mismo puede actuar como fuente de contaminación o irradiación.

  Fuentes de radiación: naturales y artificiales

Los niveles de radiación a los que está sometida cualquier persona, viva o no en el entorno de una instalación nuclear, proceden, bien de una fuente de radiación natural, bien de una fuente artificial.

De toda la radiación que recibimos (natural y artificial) la mayor contribución, 52% es debida a la radiación natural y la más importante de las fuentes artificiales son las fuentes médicas que suponen un 11,4% del total.

Fuentes de radiación natural

El hombre vive expuesto a radiaciones ionizantes de origen natural. La principal fuente de estas es la desintegración de isótopos radiactivos de algunos elementos naturales, a los que se les llama radionucleidos. Además de la radiación procedente de la desintegración de estos radionucleidos, las personas recibimos rayos cósmicos procedentes del espacio exterior, y principalmente del sol.

Las principales vías de exposición a las radiaciones naturales son:

  1. En las minas y las cuevas: existe radón producido por la desintegración del uranio que hay en las rocas. El radón se acumula por la falta de ventilación y cuando se desintegra da lugar a otros radionucleidos que también son radiactivos.

  2. Los abonos que se utilizan en la agricultura contienen potasio 40 y pequeñas concentraciones de uranio y sus descendientes radiactivos que son incorporados por las plantas y a través de éstas es ingerido por las personas y los animales.

  3. En las viviendas se acumula el radón que emana del suelo y de algunos materiales de construcción (terrazas, granitos, etc) que contienen torio y uranio y los radionucleidos producidos en la desintegración de éstos. En las casas existen las mismas vías de exposición que en las cuevas y minas.

  4. Algunos productos de consumo acumulan radionucleidos naturales que se incorporan al organismo con su uso, por ejemplo, los moluscos o el tabaco.

  5. Algunas aguas minerales contienen radionucleidos, especialmente el potasio-40 y los producidos en la desintegración del uranio y el torio. El consumo de este aguada lugar a su incorporación al organismo.

  6. El agua de mar tiene disueltos gran cantidad de minerales y algunos de ellos contienen radionucleidos, además una parte del hidrógeno que forma el agua es radiactivo (tritio). Lo mismo ocurre en el agua del río aunque en menor proporción porque lleva menos minerales disueltos. Todos los animales y plantas que viven en el agua asimilan estos radionucleidos, cuando el hombre los consume incorpora los radionucleidos que estos han asimilado.

  7. Los materiales del suelo, y en algunos sitios en cantidades muy importantes, contienen radionucleidos y su desintegración produce irradiación externa, que pueden pasar al hombre a través de las plantas que los incorporan.

  8. La arena de algunas playas contiene algunos radionucleidos como el torio y los radionucleidos producidos en su desintegración, dando lugar a la irradiación externa de las personas que se encuentran en ellas.

  9. La radiación cósmica, la que proviene del exterior y principalmente del sol, es atenuada por el aire de la atmósfera. Sin embargo, si se vuela a gran altura o se vive en la montaña produce mayor irradiación externa por ser menor la capa protectora del aire.

Fuentes de radiación artificial

  1. Energía nuclear: la generación de electricidad en centrales nucleares implica la extracción y separación del mineral, el tratamiento del uranio como combustible de los reactores, la explotación propiamente dicha de los reactores, y el transporte, tratamiento y almacenamiento de los residuos radiactivos.

  2. Lluvia radiactiva: las pruebas de bombas atómicas durante las décadas de los cincuenta y sesenta dieron como resultado la diseminación de materiales radiactivos en la atmósfera. La mayor parte de este material se ha depositado ya en la tierra y los océanos.

  3. Fuentes médicas: la medicina es la más importante de las fuentes de exposición radiactiva artificial en muchos países. Los rayos X para diagnóstico son la forma más común. También el uso de los materiales radiactivos para el estudio de los procesos corporales y localizar tumores ha progresado rápidamente en los últimos años, pero estas técnicas son menos usadas que los rayos X.
    Con diferencia las mayores dosis en medicina son las aplicadas en el tratamiento del cáncer. La radiación se localiza cuidadosamente en el propio tumor para reducir al mínimo el daño a los tejidos adyacentes.

  4. Otras fuentes: la mayor parte de nosotros estamos expuestos a pequeñas dosis de radiación proveniente de diferentes fuentes artificiales. Entre ellas están las esferas de los relojes y señales luminiscentes que utilizan materiales radiactivos, aparatos de TV, detectores de humo, etc.

  Magnitudes y unidades de medida

La unidad que mide la radiactividad es el becquerel (Bq).

Un becquerel es igual a una desintegración nuclear por segundo.

El daño producido al cuerpo humano por todo tipo de radiación que se reciba se mide con una magnitud que se llama dosis de radiación.

El sievert (Sv) es la unidad que mide la dosis de radiación. En protección radiológica es más frecuente hablar de la milésima parte de esta unidad, el miliSievert (1 mSv = 0,001 Sv) y de la millonésima parte de esta unidad, el microSievert (1mSv = 0,000.001 Sv).

Límites de dosis

Los límites de dosis actualmente vigentes en España se recogen en el "Reglamento de Protección Sanitaria contra Radiaciones Ionizantes" (Real Decreto 783/2001, de 6 de julio de 2001. B.O.E. nº 178, 26 de julio de 2001).

Se establecen límites de dosis anuales para el público y para trabajadores que puedan estar expuestos profesionalmente. También se diferencia entre la dosis que pueda recibir el cuerpo entero y la que pudiera recibir algún órgano en concreto.

El límite de dosis efectiva para los miembros del público será de 1 MiliSievert (mSv) por año oficial. El límite de dosis efectiva para trabajadores expertos será de 100 mSv durante todo el período sonsecutivo de cinco años oficiales, sujeto a una dosis efectiva máxima de 50 mSv en cualquier año oficial.

Ninguno de estos valores incluye las dosis recibidas a causa de la radiactividad natural ni tampoco la recibida como consecuencia de exámenes a tratamientos médicos.

DOSIS MEDIAS RECIBIDAS

  ¿Cómo actúa la radiactividad?

La peculiaridad de las sustancias radiactivas radica en que se desintegran constantemente en otras, emitiendo radiaciones. Estas no pueden captarse con ninguno de los sentidos corporales (vista, oído, olfato…). Sin embargo, pueden detectarse con aparatos especiales.

Las radiaciones transportan energía. Así como, una radiación solar excesiva puede causar graves daños para la salud, los hombres y animales pueden sufrir daños producidos por las emisiones de las sustancias radiactivas, al destruirse las células del cuerpo o sufrir mutaciones. Si el número de células afectadas es grande, puede acarrear un serio riesgo para la salud.

Los daños producidos por la radiación y las posibilidades de curarlos dependen de la naturaleza y la intensidad de la radiación, del tiempo que permanezca expuesto a ella, de la superficie corporal irradiada y de la cantidad de radiación (dosis), siendo el efecto más perjudicial si se recibe la misma dosis en un periodo de tiempo corto que si se recibe en un tiempo mayor. Los bebés y los fetos son más sensibles a las radiaciones que los niños de mayor edad y los adultos.

  Posibles vías de exposición a las radiaciones

Las vías de exposición se definen como aquellos medios a través de los cuales los diferentes radionucleidos pueden llegar a las personas.

Las vías más inmediatas son el aire que respiramos y el agua que bebemos, pero además los radionucleidos pueden llegar al hombre indirectamente a través de la cadena alimentaria: alimentos vegetales y animales.

  Efectos biológicos de la radiación

Pueden clasificarse de acuerdo a varios criterios. Uno de ellos es a quién afectan: si afectan al propio individuo que recibe la radiación se llaman efectos somáticos, si afectan a los descendientes de la persona se llaman efectos genéticos. También pueden dividirse en: efectos inmediatos y retardados.

Efectos inmediatos

Pueden variar desde la muerte en días o semanas (para niveles altos de radiación recibida por todo el cuerpo) a simple enrojecimiento de la piel (para dosis elevadas de radiación recibidas durante un corto período de tiempo por una zona del cuerpo de tamaño limitado).

Los límites de dosis se basan en estudios de expertos y en las recomendaciones internacionales y se han establecido de manera que no se produzcan efectos inmediatos.

Efectos retardados

Cuando el cuerpo humano es sometido a bajas dosis de radiación o a una dosis mayor pero que es recibida a lo largo de un gran período de tiempo, no se producen efectos inmediatos apreciables, pero, dependiendo de la dosis, es posible la existencia de efectos tardíos, tales como el cáncer o la aparición de enfermedades congénitas.

Los efectos tardíos, pueden ser originados también por otras causas, tanto naturales: radiaciones solares, defectos hereditarios, como artificiales: tabaco, contaminantes químicos, etc. Es por ello que, cuando ocurren, resulta muy complicado discernir las causas exactas que los originan.

Para evitar que aparezcan por causa de las radiaciones, se establecen límites de dosis basados en estudios de expertos que relacionan las dosis que se reciben con el número de casos y la probabilidad de que aparezcan.

Así, los límites de dosis para este tipo de efectos, se establecen de manera que la probabilidad sea prácticamente nula, es decir, que por debajo de esas dosis es muy improbable que aparezcan efectos tardíos por causa de la radiación.

La información de los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes es revisada periódicamente por el Comité de las Naciones Unidas sobre los efectos de las radiaciones atómicas (UNSCEAR).

 

Las Centrales Nucleares 

  ¿Qué es una central nuclear y qué actividad realizan?

Una central nuclear es una instalación en la que la energía producida por un reactor nuclear es transformada en energía eléctrica. Esto se consigue mediante el calentamiento del agua para conseguir vapor a altas presiones, el cual mueve unas turbinas conectadas a grandes generadores eléctricos.

En una central nuclear el combustible es el uranio. La energía nuclear (calor) se produce al fisionarse (dividirse) los átomos de uranio. Cuando se fisionan originan neutrones que a su vez fisionan otros átomos produciendo una reacción en cadena.

El uranio de forma natural no sirve para producir estas reacciones en cadena, debe someterse previamente a un proceso denominado "enriquecimiento". El uranio enriquecido es capaz de originar una gran cantidad de energía, así una pastilla de uranio (del tamaño de la punta de un dedo de una persona) puede generar tanta energía como media tonelada de carbón.

La energía se origina en el núcleo del reactor. En el núcleo se encuentran los elementos combustibles que son un conjunto de tubos metálicos (varillas) donde se apilan las pastillas de uranio enriquecido.

Vasija de reactor para centrales PWR O BWR

El núcleo se monta en un recipiente de acero grueso denominado vasija. Este conjunto se denomina reactor. En el reactor circula el agua entre los elementos combustibles produciéndose su calentamiento como consecuencia del proceso de fisión. En las centrales con reactor de agua en ebullición (BWR), el vapor necesario para mover las turbinas se produce directamente en la vasija del reactor. En las centrales con reactor de agua a presión (PWR) el vapor se produce en un intercambiador de calor denominado "generador de vapor" con el aporte del calor producido dentro de la vasija.

Este vapor no sale al exterior sino que es enfriado en los denominados "condensadores" y vuelve a la vasija o a los generadores de vapor, en forma de agua. Los condensadores enfrían el vapor con agua de un río o del mar, y esta agua nunca entra en contacto con el vapor que sale de la turbina, sino que se enfría al hacerla pasar por zonas que están refrigeradas por el agua de río o del mar.

Cuando se utiliza agua del río, a veces no hay suficiente caudal o no está suficientemente fría para enfriar el vapor de la turbina, por lo que en algunas centrales existen "torres de refrigeración" que actúan como gigantescas chimeneas para aumentar la capacidad de refrigeración del agua.

Cuando se utiliza combustible para producir energía siempre se generan productos residuales. Es el caso de las centrales nucleares, estos productos residuales son radiactivos, por lo que deben ser cuidadosamente manipulados y almacenados.

El combustible gastado, que es altamente radiactivo, se dispone en piscinas de almacenamiento temporal. Los residuos son almacenados en bidones y contenedores de seguridad que, a su vez, se disponen en almacenes vigilados. En las propias centrales, donde su nivel de radiactividad va bajando con el tiempo. Los otros residuos menos radiactivos, son almacenados en bidones y contenedores de seguridad que a su vez se disponen en almacenes vigilados.

  Centrales nucleares en funcionamiento en España


(*) La C.N. José Cabrera se encuentra en fase de desmantelamiento y clausura.

Las centrales nucleares con reactor PWR son:

Central Localización Potencia eléctrica (MW)
Almaraz I y II Almaraz (Cáceres) 977 (I) y 980 (II)
Ascó I y II Ascó (Tarragona) 1.039,50 (I) y 1.027,50 (II)
Vandellós II Vandellós (Tarragona) 1.087,14
Trillo Trillo (Guadalajara) 1.066

Las centrales nucleares con reactor BWR son:

Central Localización Potencia eléctrica (MW)
Santa María de Garoña Santa María de Garoña (Burgos) 466
Cofrentes Cofrentes (Valencia) 1.092

  Accidentes nucleares: posibles consecuencias en personas y medio ambiente

Las centrales nucleares están diseñadas para que la probabilidad de que ocurran accidentes que puedan afectar al público, sea muy baja. A pesar de ello no es imposible que ocurra uno de sus accidentes dando lugar a una liberación de material radiactivo fuera del emplazamiento de la central.

El material radiactivo liberado se distribuiría en la atmósfera, pudiendo depositarse en edificios, suelo, plantas, etc. Es lo que se llama contaminación radiactiva. La piel humana y las prendas de vestir pueden quedar contaminadas por estas partículas y también pueden inhalarse al respirar penetrando así en el interior del organismo.

La difusión del material radiactivo varía en función de las condiciones atmosféricas y de la características del accidente, no obstante, de manera simplificada puede decirse que la concentración y la actividad de estas partículas, y por lo tanto el riesgo que suponen, es menor a medida que aumenta la distancia con respecto al lugar del accidente.

  Protección ante un accidente nuclear

Para prevenir que ocurra un accidente, en todas las centrales nucleares se establecen distintos tipos de medidas de seguridad, desde el diseño de las mismas hasta los reglamentos internos que especifican su uso en condiciones de seguridad.

A pesar de ello, en caso de que se produjera un accidente, existen Planes de Emergencia, pensados para la población que habita en su entorno, que entrarían en funcionamiento si los controles previos fracasaran, con el objeto de eliminar o atenuar las consecuencias que pudiera tener para la población un escape radiactivo.

Todas estas medidas que se adoptan para evitar un accidente o, en su caso, minimizar las consecuencias del mismo, se engloban dentro de lo que se denomina seguridad nuclear.

Seguridad incorporada

Por seguridad incorporada se entiende la que forma parte del diseño y de los procedimientos de operación de las propias centrales nucleares.

Todo comienza por la elección del emplazamiento de la central, realizado después de estudios de las características de la zona (hidrológicas, sismológicas, geológicas, meteorológicas) que garanticen que serán ubicadas en zonas geográficas estables (donde no haya fallas ni volcanes activos; no exista actividad sísmica).

El diseño de una central nuclear se realiza bajo el criterio de lo que se denominan barreras múltiples, que son:

Cada barrera contiene la anterior. Así, antes de que un material radiactivo se vierta accidentalmente al exterior ha de superar las sucesivas barreras de contención.

Existen además unas especificaciones técnicas de funcionamiento cuyo objetivo es el control de la operación para que se mantenga dentro de los límites de seguridad fijados.

Seguridad asociada

Es aquella que controla y vigila la adecuación de la seguridad incorporada, complementándola en alguno de sus aspectos.

El control y la vigilancia se regulan mediante el proceso de concesión de la licencia de funcionamiento, las inspecciones sobre el diseño de la central, la construcción, el montaje y la gestión de la garantía de calidad.

La formación del personal facilita la acción asegurando la aplicación correcta de los procedimientos de operación.

BARRERAS FÍSICAS

  1. Primera barrera: vainas de combustible.

  2. Segunda barrera: circuito hermético.

  3. Tercera barrera: contención.

NIVELES DE SEGURIDAD

  1. Diseño y construcción sólidos para evitar accidentes.

  2. Sistemas de control para mantener el funcionamiento dentro de las condiciones de operación normal.

  3. Sistemas de seguridad para hacer frente a incidentes y accidentes.

  4. Gestión de accidentes severos.

  5. Gestión de emergencias.

  Almacenamiento de residuos nucleares

Existen, en términos generales, dos formas de almacenar residuos: almacenamiento temporal y almacenamiento definitivo.

El objetivo es garantizar el aislamiento entre el residuo radiactivo y el medio ambiente a medio o largo plazo.

Almacenamiento temporal

Es una etapa intermedia, que permite vigilar y recuperar los residuos, así como posibilita acciones para reparar los posibles daños en las barreras de contención utilizadas.

Como hemos visto anteriormente, el combustible irradiado se almacena, al menos durante algún tiempo, en la propia central en piscinas, para permitir la disminución de los altos niveles de radiactividad que contiene.

Almacenamiento definitivo

Es la etapa final del ciclo del combustible nuclear y de otras aplicaciones de los isótopos radiactivos.

Solamente pueden ser introducidos en instalaciones de almacenamiento definitivo aquellos residuos que están adecuadamente acondicionados, controlados, medidos y que se ha comprobado que satisfacen los criterios previamente establecidos para la selección del emplazamiento que va a ser utilizado.

El almacenamiento definitivo de residuos radiactivos puede realizarse en:

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