El uranio: el elemento más polémico
Cuando, en 1938, Otto Hahn descubrió
la increíble cantidad de energía que se podía liberar al dividir el
átomo de uranio, abrió el camino para conseguir no sólo una fuente de
electricidad potencialmente ilimitada, sino también para lograr la bomba
atómica.
Hoy, el potencial de este elemento nos sitúa en una nueva encrucijada, que divide a los ecologistas.
La ironía está en que los primeros usos del uranio ni siquiera alumbraban su increíble potencial.
En
la mesa de laboratorio del departamento de Química del University
College de Londres, el profesor Andrea Sella sitúa en fila varios
objetos de cristal de un color verde amarillento, un salero y un vaso de
vino.
Sella apaga las luces del laboratorio y enciende una bombilla ultravioleta.
De
pronto, la fila de vasos se enciende con una misteriosa fluorescencia.
El color y el brillo extraordinario es el resultado de las sales de
uranio del vaso, explica.
Este fenómeno deleitaba y perturbaba por igual a los hombres de la época victoriana.
Pensaban,
incluso algunos de los científicos que investigaban las propiedades del
uranio, que los misteriosos colores y las luces eran indicios de un
vínculo con el mundo sobrenatural.
Solo a finales del siglo XIX se descubrió que el uranio tenía, de hecho, propiedades de otro mundo.
Radioactividad
En
1896, Henri Becquerei descubrió que al colocar sales de uranio sobre
una placa fotográfica, la placa se ennegrecía a causa de la radiación
emitida por las sales de uranio. La radiación atravesaba papeles negros y
sustancias opacas.
Fue su estudiante doctoral Marie Curie la que
llamó a esta propiedad "radioactividad", utilizando el prefijo "radio"
de la palabra griega que denomina el rayo o el haz de luz.
La inestabilidad del átomo de uranio es la fuente de un misterioso poder.
El
uranio, con 92 protones, es el elemento de mayor peso atómico de los
que se encuentran en la naturaleza, y su núcleo sobredimensionado puede
descomponerse, emitiendo partículas alfa: uniones de dos neutrones y dos
protones.
Estas partículas son los núcleos de los átomos de
helio, y es por la descomposición radioactiva del uranio y otros
elementos inestables que existe el helio en el planeta Tierra.
Las partículas alfa salen despedidas del núcleo del uranio como la metralla de una explosión.
Estos misiles minúsculos viajan a una velocidad increíble, de 16.093 kilómetros por segundo.
En
el contexto de las radiaciones no es muy peligroso: una hoja de papel
es suficiente para proteger el cuerpo de la radiación alfa.
Pero
cada vez que un elemento inestable como el uranio desprende una
partícula de radiactividad, "decae", transformándose en otro elemento.
Así, el uranio se transforma en torio, que a su vez se convierte en protactinio, hasta que al final se convierte en plomo.
Riesgos para la salud
Estos
elementos que decaen producen otras formas de radiación, beta y gamma,
que puede penetrar el cuerpo humano, produciendo muchísimo daño.
Destrozan y matan las células, lo que produce envenenamiento por radiación.
También pueden interrumpir el funcionamiento de las células.
Aunque
el cuerpo humano puede muchas veces repararse a sí mismo, las células
dañadas proliferan de forma salvaje (lo que sucede en el cáncer) o
provocar mutaciones genéticas que transmitimos a nuestros hijos.
Marie
Curie nunca fue completamente consciente de los riesgos de la radiación
para la salud. Al contrario, se dice que dormía con una brillante
ampolla de isótopos radioactivos junto a la cama.
Pero ella y muchos de sus colegas murieron de enfermedades relacionadas con la exposición a la radiación.
La
radiación puede ser peligrosa, pero cada vez que un átomo radioactivo
dispara uno de esos misiles minúsculos, se genera un producto secundario
potencialmente muy útil (además del helio): el calor.
Y el calor producido por el uranio todavía juega un papel crucial en dar forma al ambiente físico de nuestro mundo.
Se
estima que la desintegración del uranio y otros elementos radioactivos
es la fuente de alrededor de la mitad del calor que existe en el
interior de la Tierra. El resto proviene del proceso de formación del
planeta.
Lo que esto significa es que el uranio y sus similares han dado forma a la Tierra tal y como la conocemos.
Su
legado termal ayuda a las corrientes de convección energéticas que son
la fuente del campo magnético terrestre, y también dirige el movimiento
de las placas tectónicas que forman la superficie de la Tierra.
El movimiento tectónico ha esculpido las capas de Tierra en las que vivimos.
La
capacidad de nuestra especie de liberar la energía de los átomos del
uranio deriva de otra propiedad relacionada de este inseguro elemento.
Fisión
En
1930, científicos descubrieron que si disparas un neutrón (una
partícula subatómica sin carga) hacia algunos átomos del uranio, puedes
dividirlos en dos, liberando enormes cantidades de energía en el
proceso. Esto se llama fisión, de la forma latina "división".
La
división del átomo representa un punto de inflexión en la historia, el
primer paso para hacerse con una energía hasta ese momento inimaginable.
Las cosas evolucionaron rápido desde ese primer descubrimiento.
El mundo estaba al borde de una guerra y tanto los estadounidenses
como los alemanes se dieron cuenta de que podría ser posible utilizar la
fisión para crear nuevas y devastadoras bombas.
Esto es porque la fisión se puede utilizar para provocar una reacción nuclear en cadena.
Cada
vez que se divide un átomo de uranio, libera tres neutrones que a su
vez pueden dividir otros núcleos fisibles, liberando aún más
neutrones…con consecuencias explosivas.
El reto para los
científicos que intentaban desarrollar estas nuevas armas terroríficas
era conseguir suficiente material fisible.
Como en el caso de
otros elementos, el uranio se presenta en formas levemente distintas
conocidas como "isótopos", que se diferencian entre ellas en el número
de neutrones del núcleo.
El uranio natural contiene una mezcla de
dos isótopos principales. El más común con diferencia es el uranio-238
que no se divide fácilmente. Supone el 99,3% del uranio que se encuentra
en la Tierra.
El restante 0,7% es el tipo fisible, el uranio-235.
Proyecto Manhattan
En
1942, un equipo estadounidense del Proyecto Manhattan liderado por el
físico italiano Enrico Fermi, construyó el primer reactor nuclear en el
suelo de una pista de squash en el campus de la universidad de Chicago.
Se le denominó "Chicago Pile-1" y Fermi lo utilizó para crear la primera reacción en cadena auto-sostenida.
Mostró
que incluso el uranio natural, con una proporción muy baja de material
fisible, podría utilizarse para crear una reacción en cadena. El truco
estaba en usar el grafito como "moderador".
Los moderadores
provocan reacciones en cadena con más facilidad al ralentizar a los
neutrones, lo que hace más probable que puedan dividir otros núcleos.
Las bombas, sin embargo, no tienen nada que ver con la moderación.
Las reacciones nucleares incontroladas de las bombas atómicas requieren una elevada concentración de material fisible.
Pero separar el uranio-235 del uranio-238 es muy difícil. Químicamente son casi idénticos y tienen casi la misma masa.
Es posible utilizando centrifugadoras, pero la tecnología centrífuga estaba muy poco desarrollada.
El reactor nuclear de Fermi ofrecía una ruta alternativa hacia la bomba.
Cuando un neutrón golpea uno de los núcleos no fisibles del uranio-238, lo puede convertir en un nuevo elemento, el plutonio.
Destrucción mutua asegurada
Los
núcleos de plutonio son fisibles y los primeros reactores nucleares del
mundo se convirtieron en fábricas para convertir el uranio en plutonio
para programas de construcción de bombas.
El éxito del Proyecto Manhattan estuvo marcado de forma espeluznante
por el lanzamiento de las dos bombas atómicas, una de uranio, la otra de
plutonio.
Las bombas mataron a más de 150.000 personas y, pocos
días después, los japoneses se habían rendido, poniendo fin a la segunda
Guerra Mundial.
Lo que siguió fue un largo punto muerto. Durante décadas, el mundo se quedó atrapado por la Guerra Fría.
El conflicto se contuvo por la magnitud de las consecuencias en caso de que estallase.
Esto
se llamó la doctrina de la "destrucción mutua asegurada", con la
consecuencia de llevar a ambos bandos a desarrollar armas cada vez más
terroríficas para asegurar un equilibrio de poder.
Pero, al mismo tiempo, la atención se dirigió hacia usos más pacíficos de la fisión nuclear.
Generar energía fue una ocurrencia tardía con los primeros reactores.
Estos
reactores necesitaban ser enfriados, y utilizar el gas que los enfriaba
para mover las turbinas era un buen acto de relaciones públicas.
Silencio
En
la década de 1950, una nueva rama de investigación nuclear empezó a
investigar la posibilidad de desarrollar reactores nucleares
específicamente para generar electricidad.
Hoy, alrededor del 10% de la electricidad mundial se genera a partir de la fisión de átomos de uranio.
Las plantas nucleares están envueltas en un silencio que da miedo.
Lo único que se oye, incluso en la planta Sizewell B en la costa de Suffolk, es un leve zumbido.
"Aburrido está bien", dice Colin Tucker, encargado de la seguridad de la planta.
Pero el milagro diabólico en el centro de un reactor moderno está lejos de ser aburrido.
En el centro del reactor se dividen 1.000.000.000.000 (un trillón) de átomos cada segundo, dice Tucker.
Cada
día, la reacción nuclear controlada en Sizewell B genera el calor
equivalente a la energía de la bomba que destruyó Hiroshima multiplicada
por tres.
Esa energía se guarda en dos piscinas con agua súper caliente atrapada bajo presión en un cilindro de acero.
Este es el aspecto del proceso que pone más la piel de gallina.
El director de la planta, Jim Crawford, me lleva a través de una serie interminable de pasillos acolchados con aluminio.
Alcanzamos una puerta de seguridad formidable donde me dice que presione un medidor de radiación Geiger.
Entro
en un gran sarcófago de hormigón. Un diseñador de platós de Hollywood
tendría dificultades para construir algo tan inquietante y ominoso.
Hay
una valla que da a una piscina profunda. Las luces dentro del agua
inusualmente azul iluminan el panel plateado. Esto es lo que se conoce
como la piscina de combustible nuclear gastado.
Miro hacia el agua que está abajo.
"Estás observando parte del material más radioactivo del mundo", dice Crawford.
Una piscina olímpica
En esta piscina se guardan las barras de combustible de uranio gastado.
Como
estas barras han estado expuestas a una reacción nuclear, muchos de los
átomos de uranio-238 se han transformado en plutonio todavía más
radioactivo.
Me sorprende lo pequeña que es: sobre 40 metros de largo y quizás unos 15 metros de ancho.
Sizewell proporciona entre el 3% y el 4% de la electricidad del Reino Unido, y lleva en marcha casi dos décadas.
Pero todo el combustible utilizado en esos años cabe en una piscina olímpica.
Es
el peligro que supone la energía nuclear y los deshechos que produce lo
que ha provocado que la tecnología sea tan impopular en el mundo y lo
que explica por qué, durante décadas, los ecologistas se opusieron de
forma implacable.
Pero a medida que aumentan las evidencias sobre el cambio climático, el equilibrio del riesgo está cambiando.
El
peligro de un desastre nuclear necesita sopesarse contra el consenso
mayoritario de que las emisiones de efecto invernadero están provocando
un cambio en el clima.
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