Desafortunadamente la finalidad por la que surgió la ciencia nuclear tuvo una aplicación funesta, que marcó su nacimiento para siempre y ha opacado los múltiples beneficios que aporta, en todos los ámbitos.
El avance tecnológico ha permitido que se desarrollen diferentes aplicaciones de la ciencia nuclear, no sólo en la generación de electricidad, sino en el sector salud, ambiente, agroalimentario, industrial y arqueológico.
ARMAS NUCLEARES VS REACTORES NUCLEARES
El 2 de diciembre de 1942, el experimento dirigido por el científico ganador del Premio Nobel Enrico Fermi, logró la primera reacción nuclear en cadena controlada y autosuficiente del mundo, en el estadio de fútbol de la Universidad de Chicago.
A partir de ahí, los planes para aprovechar el poder del átomo se dividieron en dos caminos simultáneos: separados, pero unidos por la física fundamental.
Uno, dirigido por Oppenheimer, buscó crear un arma que pusiera fin rápidamente a la Segunda Guerra Mundial.
El ascenso de Adolf Hitler en Alemania llevó a físicos como Albert Einstein, Leo Szilard y Eugene Wigner a advertir al gobierno estadounidense del peligro que suponía para la humanidad que los nazis fueran los primeros en fabricar una bomba nuclear.
En respuesta, el gobierno estadounidense reunió a un equipo de físicos atómicos de primera fila, liderados por Robert Oppenheimer, que se había labrado una reputación internacional por sus investigaciones sobre las partículas subatómicas.
En lo que se conoció como el Proyecto Manhattan, Oppenheimer y su equipo trasladaron sus investigaciones a la remota localidad de Los Álamos, Nuevo México, y en julio de 1945 se produjo la primera explosión nuclear del mundo.
A manera de acotación, la destacada física austriaca Lise Meitner, junto con los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann, produjo el primer modelo de fisión nuclear de la historia, modelo que habría resultado fallido de no haber sido por la correcta interpretación de la científica. Posteriormente, hacia los primeros años de la década de los 40, Hahn publicó su trabajo omitiendo el nombre de Meitner alegando que el régimen nazi no le habría dejado incluir una autora judía, trabajo por el que en el año 1944 recibió el premio Nobel de Química. También fue la propia Meitner quien sugirió la posibilidad de la reacción en cadena atómica, la cual sentaba las bases para el posterior desarrollo de la bomba nuclear. De hecho, Meitner fue una de las pocas mujeres invitadas a participar en el Proyecto Manhattan, oferta que declinó oponiéndose al desarrollo y empleo de armas nucleares.
El 6 de agosto de 1945, un bombardero B-29 lanzó sobre la ciudad de Hiroshima la primera bomba atómica. Tres días más tarde, el 9 de agosto, otro bombardero dejó caer la segunda bomba, sobre la ciudad de Nagasaki.
El otro camino, iniciado por Fermi, perseguía un sueño diferente: usar la inmensa energía potencial almacenada en el uranio, para suministrar a la nación energía atómica limpia y confiable y para propulsar buques de guerra durante largos períodos en el mar sin reabastecerse de combustible.
Cabe resaltar que ambos usos de la fisión nuclear tienen sus raíces en el reactor Chicago Pile-1.
ELEMENTOS DE COMPARACIÓN
Diseño
Una bomba nuclear está diseñada para liberar la mayor cantidad de energía posible en un abrir y cerrar de ojos. La función de un reactor nuclear comercial es precisamente la opuesta.
Los reactores están diseñados desde cero para lograr una liberación constante y controlada de calor de la fisión que se puede utilizar para generar electricidad durante un período prolongado, años o incluso décadas, debido a los rigurosos protocolos que se deben seguir para mantener y/o extender las licencias de operación de las plantas.
El diseño del combustible y las barras de control limitan la intensidad de la reacción nuclear, el sistema de enfriamiento elimina el calor para producir electricidad y las estructuras de contención aseguran la integridad del reactor durante años. Si bien las armas nucleares modernas han incorporado muchas características de seguridad a lo largo de los años, no se parecen en nada a estas.
Combustible
Es posible que hayan escuchado el término "enriquecimiento" en un contexto nuclear.
Casi todo el uranio extraído de la tierra es el isótopo U-238. El enriquecimiento significa esencialmente eliminar parte del U-238 para que el uranio restante tenga una mayor concentración del isótopo menos común pero más reactivo, el U-235.
Las centrales nucleares comerciales utilizan sólo un pequeño porcentaje de uranio enriquecido (aproximadamente del 3 al 5%) para sostener una reacción nuclear en cadena. Ese combustible también se procesa en gránulos de cerámica, luego se apilan en tubos de metal sellados para hacer barras de combustible.
Las armas nucleares, por otro lado, utilizan cantidades mucho mayores de uranio enriquecido (más del 90%) o plutonio en forma concentrada para lograr su fin explosivo.
Algunos diseños de reactores avanzados que se están desarrollando requieren uranio poco enriquecido para lograr núcleos más pequeños y eficiencias más altas. Este combustible está enriquecido entre un 5 y un 20 %, muy por debajo del umbral necesario para el material apto para armas.
Productos de desecho
Los residuos son un punto importante de confusión cuando la mayoría de la gente piensa en la energía nuclear.
El legado de la Guerra Fría y las representaciones en la cultura popular, la ciencia ficción de filmes y dibujos animados, han creado una percepción distorsionada y errónea de los desechos nucleares.
Es importante aclarar que los subproductos o desechos de las plantas nucleoeléctricas, están lejos de parecerse a la noción popular de barras y barriles de sustancias “verdes e incandescentes”.
El combustible nuclear gastado es un sólido, no brilla, ni se vierte en estanques llenos de peces de tres ojos. De hecho, todo el combustible nuclear gastado se almacena de forma segura en contenedores de almacenamiento húmedo o de hormigón seco, perfectamente identificados. Lo que permite tener un control seguro de los desechos.
Lamentablemente, la producción y uso de armas nucleares dejó una amplia variedad de productos de desecho en muchos sitios de los EE. UU. Muchos de esos subproductos eran peligrosos para la salud humana e incluían todo, desde metales pesados hasta material radiactivo y productos químicos tóxicos utilizados en el procesamiento.
Hoy en día, el trabajo de modernización de armas nucleares y la eliminación de desechos se lleva a cabo bajo estrictos estándares ambientales y de seguridad, lo que refleja un marcado contraste con el Proyecto Manhattan y la posterior era de la Guerra Fría.
La energía nuclear hoy
Por lo que respecta a la producción de electricidad, la energía nuclear genera el 10 % de la energía limpia del mundo y desempeñará un papel importante en el cumplimiento de las emisiones netas cero, para 2050.
Pues a diferencia de las centrales eléctricas de combustibles fósiles, las centrales nucleares no emiten contaminantes atmosféricos ni partículas que contribuyan a la mala calidad del aire ni problemas de salud pública, como el C02 y las partículas finas.
Las centrales nucleares pueden proporcionar una fuente constante y confiable de energía base, ya que operan de manera continua durante largos periodos sin interrupciones. Esto ayuda a mantener la estabilidad en la red eléctrica y a reducir la dependencia de fuentes de energía intermitentes, como la energía eólica o solar.
Por otro lado, la energía nuclear también ha generado otros beneficios para la humanidad, con las actividades no energéticas, a través de reactores nucleares de investigación, en donde se activan radioisótopos que pueden aprovecharse posteriormente en diversas actividades. Por ejemplo, los radiofármacos se utilizan para realizar diagnósticos médicos precisos y configurar tratamientos personalizados para combatir múltiples enfermedades.
Las técnicas nucleares contribuyen a elevar la calidad de los cultivos y mejorar múltiples procesos industriales, así como a cuidar el ambiente, con las diferentes técnicas analíticas de agua, suelo y aire, a través de activación neutrónica, de difracción de rayos X, de espectrometría de masa y de aceleradores de partículas. Estas técnicas también son utilizadas en arqueología, para conservar y restaurar patrimonio cultural.
Fotografía: ARC-Nucléart/ C. Terpent
Los nuevos avances en la tecnología nuclear están impulsando el progreso de prácticamente todos los sectores productivos, ayudando a que el mundo sea más limpio, seguro y saludable para las generaciones venideras.
Dado que la demanda de electricidad continúa creciendo, los reactores avanzados y la flota actual, desempeñarán un papel fundamental en las próximas décadas a medida que hacemos la transición hacia un futuro de energía limpia.
Obras consultadas
https://www.gob.mx/cenapred/articulos/76-aniversario-del-uso-de-las-bombas-atomicas-en-japon
https://cnnespanol.cnn.com/2023/07/22/quien-es-oppenheimer-que-hizo-dijo-trax/
https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/lise-meitner-cientifica-que-dividio-atomo_18982