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La línea de tiempo nuclear
Primera parte
Entorno nuclear
Por Lydia C. Paredes Gutiérrez ([email protected]) y Javier M. Ortega Escalona ([email protected])
Para poder comprender la evolución que ha tenido el área nuclear y predecir su futuro, es importante hacer una reseña de los eventos más relevantes que se han presentado desde la época de los grandes filósofos griegos hasta nuestros días. A continuación se presenta la prime-ra parte de estos descubrimientos en la línea del tiempo.
En Grecia, Demócrito proclama que todos los materiales están formados por pequeñas partículas, a las cuales él llamó átomos, cuyo significado en griego es “no divisible”.
400 a. C.
El elemento uranio es descubierto por Martin Klaproth.
1789
Michael Faraday propuso el concepto de campo eléctrico.
1833
Julius Plücker identifica por vez primera los rayos catódicos.
1862
29
Modelado matemático
de sistemas de protección catódica
Por: Fís. Eduardo Sáinz Mejía, Depto. de Automa-tización e Instrumentación ([email protected])
En estructuras metálicas que están en contac-to o inmersas en un medio conduccontac-tor eléctri-co (eléctri-como el suelo), ocurre la eléctri-corrosión de ori-gen electroquímico, que consiste en la disolu-ción por oxidadisolu-ción de los iones de la superfi-cie metálica hacia el medio como consecuen-cia del transporte de carga eléctrica. El objeti-vo de los sistemas de protección catódica es inhibir o invertir el sentido de las corrientes eléctricas en la superficie del metal a proteger y evitar así esta disolución iónica. Esto último se logra mediante el uso de ánodos adiciona-les, que ya sea por su potencial natural de equilibrio con el suelo (ánodos de sacrificio o pasivos) o por un potencial aplicado por una fuente externa (corriente impresa o activos), impiden la disolución de los iones metálicos de la superficie a proteger a expensas de di-solver (corroer) las superficies de los ánodos adicionales.
Fueron varias las tareas desarrolladas para este proyecto e involucraron a personal de diversos departamentos del ININ. Una de ellas consistió en desarrollar un programa de com-putadora. El objetivo del sistema de software denominado MASPC (Modelo mAtemático de Sistemas de Protección Catódica) es el de
ob-tener las distribuciones de potencial y de den-sidad de corriente eléctrica en los fondos de tanques verticales de almacenamiento de hi-drocarburos cuando éstos se protegen de la corrosión mediante sistemas catódicos. El pro-grama permite al usuario definir de manera interactiva un arreglo de superficies que deli-mitan a un volumen cerrado de suelo en don-de se incluyen tanto el fondo don-del tanque como las superficies de los ánodos. También de manera interactiva el usuario puede estable-cer “condiciones de frontera” (como pueden ser para las superficies de los ánodos, ya sea los potenciales en un sistema activo, o bien las densidades de corriente en un sistema pasivo), y finalmente el programa resuelve la ecuación diferencial parcial de Laplace en tres dimensiones para obtener los potenciales e intensidades de los campos eléctricos que no se conozcan previamente. Las soluciones ob-tenidas pueden visualizarse de dos maneras, ya sea con vectores o flechas dibujadas sobre las superficies, lo que permite juzgar la mag-nitud y dirección de un campo eléctrico o in-tensidad de corriente, o bien mediante super-ficies coloreadas, lo que permite juzgar la dis-tribución y la magnitud de las variables.
Para cumplir con las restricciones de tiempo y el presupuesto del proyecto, se utilizó el méto-do de elemento frontera como técnica de
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1869
1895
Wilhelm Roentgen descubre los rayos X trabajando con los tubos de Crookes.
Dimitri Mendeleyeev desarrolló la ley periódica de los elementos, la cual se transformó posteriormente en la Tabla periódica de los elementos.
William Crookes confirma la existencia de los rayos catódicos y afirma que son partículas con carga negativa.
1878
Thomas Alva Edison descubrió el efecto termoiónico.
1883
Heinrich Hertz observó por primera vez el efecto fotoeléctrico.
1888
1890
El torio radiactivo es utilizado por primera vez como recubri-miento de los capuchones de las linternas para acampar, debido a que produce una luz brillante cuando se quema.
1896
El científico francés Henri Becquerel descubre que algu-nos átomos emiten energía en forma de rayos. El uranio emite radiación. 2 8 2 8 2 8 2 8 2 8
mer ministro Tony Blair afirmó que la energía nuclear volvería a ser considerada en el Rei-no Unido”, señala Stephen Tritch. “Además, países como Polonia, Suiza o la Republica Checa están empezando a plantearse la op-ción nuclear como una alternativa real, segu-ra, económica y compatible con el medio ambiente”. En su opinión, existe en Europa un gran respeto por el medio ambiente, y esta sensibilidad será un factor clave en el renaci-miento de la energía nuclear.
Industria, capacidad y futuro
Ante un posible crecimiento de los pedidos de nuevas centrales nucleares, le planteamos al presidente de Westinghouse si la industria cuenta con capacidad suficiente para enfren-tarse a ese reto.
“No tengo ninguna duda sobre nuestra capa-cidad para hacer nuevas centrales. Hay que cuestionarse, sin embargo, si existirán restric-ciones en el caso de que se decida construir muchas centrales en muy poco tiempo. Em-presas especializadas como la japonesa constructora de grandes forjados integrales (única en el mundo) o la española ENSA, po-drían tener algunos problemas para dar una respuesta rápida a todos los pedidos, situa-ción que también deberían afrontar su-ministradores como Westinghouse. Esto ocu-rre también en otros mercados, y tenemos que estar preparados para ello”.
Las ventajas de los nuevos diseños
El proyecto que ha obtenido la certificación de diseño de la NRC es el AP1000. En este sentido, explica Stephen Tritch, “nuestro diseño y el que ha elegido GE, así como el que están examinando principalmente las compañías eléctricas en Estados Unidos es el llamado pasivo. Estos diseños requieren mucho menos
equipo para generar mayor seguridad.
Dependen de varios fenómenos naturales como la gravedad o la condensación, de modo que no se precisan componentes activos ni poten-cia eléctrica exterior”, señala. “Para construir y operar la central se requerirá menos equipo, y menos productos de consumo como cemento básico, cables o tuberías. De esta forma, se podrá construir en menos tiempo y con un coste inferior, y durante el período de operación de 40 o 60 años los costes de operación y mante-nimiento serán también menores. El mercado norteamericano considera estos avances como una gran ventaja”.
Las soluciones de la gestión de residuos
Para el presidente de Westinghouse, la mejor solución que existe en este momento para la gestión de los residuos radiactivos pasa por el almacén centralizado. “En la producción de energía nuclear tenemos un solo residuo: el combustible nuclear gastado, que capturamos y almacenamos, en principio, en la propia cen-tral”, explica. “Se ha promovido recientemente la utilización de almacenamientos centraliza-dos, que en mi opinión son la respuesta co-rrecta. Otra posibilidad es mirar al combustible usado nuclear como una fuente continuada de energía. El combustible que ha sido quema-do en el reactor tiene una gran energía alma-cenada en sí mismo. En el futuro, con el conti-nuo crecimiento de la necesidad de electrici-dad en el mundo, y muy especialmente en al-gunos lugares, estoy seguro de que este com-bustible gastado será una fuente de energía adicional”.
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1897
1908
J. J. Thomson estableció la existencia del electrón como partícula.
Marie y Pierre Curie descubren el radio. También madame Curie define la radiactividad.
1898
Ernest Rutherford observó radiaciones en uranio y torio y con-cluye que puede ser dividida en dos tipos, rayos alfa y beta.
1899
En el Congreso de Física de París el matrimonio Curie anuncia que las partículas alfa son partículas atómicas materiales, lo cual comprueba Rurherford. Pierre Curie observa otro tipo de radiación, la radiación gamma.
1900
1905
Albert Einstein desarrolla la Teoría Especial de la Relatividad y concluye que la masa puede ser transformada en energía (E=mc2). Propone también la existencia del fotón.
Las primeras patentes para irradiación de alimentos se publican en los Estados Unidos de América y Europa. Este método para procesar alimentos consistía en exponerlos a un haz de radia-ción gamma, sin que el alimento se hiciera radiactivo.
Alfred Bücherer demostró que los electrones aumentan su masa conforme se incrementa su velocidad.
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“De hecho, en este momento, algunas compa-ñías están uniendo esfuerzos en el uso de esos fondos de una forma más eficaz, y han pre-parado una propuesta para obtener los fon-dos del DOE y empezar a trabajar de acuerdo a su elección de tecnología pasiva (Westinghouse o General Electric). El Gobier-no ha concedido cantidades significativas de dinero a través de este programa para ser uti-lizado en actividades como autorizaciones previas de emplazamientos y diseño requeri-do para obtener la licencia combinada de operación”.
Algunas declaraciones recientes del propio presidente Bush hacen referencia a que al menos 16 compañías eléctricas están consi-derando la construcción de nuevas centrales nucleares, así como a la posibilidad de que se construyan al menos 25 en los Estados Unidos.
“Probablemente a finales de esta década se estará en situación de decidir un pedido y la intención es tener una nueva central en opera-ción para la mitad de la siguiente década”, asegura Tritch.
China, mercado en alza
Ante los planes anunciados por las autorida-des chinas sobre la futura construcción de centrales nucleares, el presidente de Westinghouse considera que “lo que primero que hay que tener en cuenta acerca de China es que requiere un crecimiento tremendo en generación eléctrica y que va a necesitar mu-chas fuentes de energía”. Actualmente, China cuenta con nueve centrales nucleares en ope-ración, las cuales representan solo un 2 por ciento de la generación total. “Sus responsa-bles -afirma Tritch han manifestado que se construirán entre 30 a 40 reactores nuevos a lo largo de los próximos 20 años; es decir, a
un promedio de dos por año. Además, cons-truirán nuevas centrales de carbón, y están finalizando la construcción del mayor proyec-to hidroeléctrico del mundo. Sin duda, van a tener que aprovechar todas las fuentes posi-bles para responder a su gran crecimiento”.
Sobre la presencia de Westinghouse en Chi-na, su presidente nos informa de que “se en-vió una oferta el 28 de febrero de 2005 y han estado valorándola durante más de un año. Creemos que la decisión va a adoptarse pronto, tal vez los próximos dos meses, y que estará probablemente entre el diseño de AREVA y el de Westinghouse, si bien hay que contar con una tercera oferta rusa. Creemos que les inte-resan en particular las características pasivas de nuestro diseño, que consideran muy avan-zadas”.
Europa como mercado
La decisión de Finlandia de iniciar la cons-trucción de un quinto reactor y la construc-ción del nuevo grupo en Francia hacen pre-sagiar un renacimiento de la energía nuclear en Europa. Según Tritch, “en Europa, cada país toma sus propias decisiones relativas a la ener-gía eléctrica. Entre ellas, observamos grandes diferencias de enfoque. Francia ha estado siem-pre muy comprometida con la energía nuclear, por lo que no nos sorprende su decisión de apostar por un nuevo grupo, y estamos se-guros de que construirá una serie de nuevos reactores cuando surja la necesidad de au-mentar la generación eléctrica en la próxima década”.
“Desde nuestra perspectiva, en Europa detec-tamos cambios importantes sobre las posibili-dades de la energía nuclear. Por ejemplo, hace sólo tres años la política energética del Reino Unido situaba en primer lugar las energías renovables. Sin embargo, recientemente, el
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Frederick Soddy propone la existencia de los isótopos
Ernest Rutherford descubre que la mayor parte de un átomo es un espacio vacío e identifica el núcleo atómico. Definió también las órbitas.
1910
1911
George de Hevesy es la primera persona de la que se tiene noticia que utilizó un trazador radiactivo. Siendo un investigador joven, vivía en una pensión económica. Sospechó que la dueña de la pensión, por ahorrar dinero, guardaba las sobras de co-mida y las servía al día siguiente. Para comprobar su sospecha, agregó un trazador radiactivo al alimento que él dejó y al día siguiente utilizó un detector de radiación para probar que tenía la razón. La dueña lo denunció con las autoridades y lo corrió de la pensión, pero él ganó posteriormente un premio Nobel de química por el desarro-llo de esta metodología.
1913
Niels Bohr desarrolla la teoría de la estructura atómica, dividiendo el átomo en dos partes; un núcleo y los elec-trones que se mueven en orbitas alrededor del núcleo.
William Bragg estableció las condiciones que debe tener un cristal para pro-ducir interferencia en una onda electromagnética.
El avión de la marina NC-4, cruza por primera vez el océano Atlántico guiado por instrumentos alimentados con energía del elemento radio.
1919
William Bragg estableció las condicones que debe tener un cristal para producir interferencia en ondas electromagnéticas.
Hans Geiger inventa el contador que lleva su nombre para medir la radiactividad 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6
La situación actual de la energía nuclear
Entrevista a Stephen Tritch.
Presidente de Westinghouse Electric Company *
Entorno nuclear
“La sensibilidad de Europa hacia el medio ambiente será clave para reto-mar la opción nuclear”
En los últimos meses se han puesto de mani-fiesto diversos factores que parecen favorecer el desarrollo de la energía nuclear. En rela-ción a esta realidad, Stephen Tritch afirma que existen tres áreas fundamentales. “Por un lado, nos enfrentamos al crecimiento continuado del desarrollo en muchos países, como es el caso de China, situación que requiere la adición de electricidad de carga base. Por otro lado, una razón fundamental por la que la energía nu-clear está recibiendo una consideración tan grande es que las centrales han operado en todo el mundo en forma muy rentable y segu-ra, lo que promueve la confianza de la gente en la energía nuclear”. Según afirma, al compa-rar ésta con la energía dependiente de fuentes basadas en combustibles fósiles como gas natural y carbón -cuyo coste ha continuado creciendo-, la energía nuclear se percibe como más competitiva.
“Finalmente, un factor que no debemos olvi-dar es el reconocimiento de la mayor parte de las naciones (Estados Unidos lo ha reconoci-do tarde) de que el calentamiento global es una realidad, y como comunidad global ne-cesitamos proteger el medio ambiente. Por todo ello, la opción nuclear, con su capacidad para generar electricidad sin afectar al medio am-biente, está siendo considerada en muchos
* Fragmento de la entrevista publicada en Revista Nu-clear Española. Sociedad NuNu-clear Española N° 262. Abril 2006
países. Todas estas razones han conducido a la conclusión de que la opción nuclear es la respuesta correcta”.
La opción nuclear en Estados Unidos
El gobierno estadounidense ha puesto en mar-cha iniciativas que promueven la construcción de nuevas centrales. A este respecto, el presi-dente de Westinghouse afirma que “la admi-nistración del presidente Bush llegó a la conclu-sión, hace un par de años, de que la nueva energía nuclear debería constituir una parte importante de la generación futura en Estados Unidos, opinión compartida por muchos se-nadores y congresistas demócratas y republi-canos. Esta actitud ha deparado consecuen-cias positivas. La primera fue la política ener-gética aprobada hace un año y que contem-pla beneficios para las compañías que gene-ren nueva energía nuclear. Un ejemplo es la concesión de recursos en el caso de que se produzcan retrasos en el proceso de licencia-miento”. Según expone Tritch, también se ha comprometido dinero para el llamado Nuclear Power 2010, destinado a ayudar a las compa-ñías eléctricas a iniciar procesos de licencia-miento, a través del Departamento de Energía (DOE).
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Rutherford descubre que los núcleos de ciertos elementos ligeros, tales como el nitrógeno, pueden ser desintegrados por el bombar-deo con partículas alfa provenientes de una fuente radiactiva. Iden-tifica como productos de la desintegración a núcleos de hidrógeno y postula que se trata de una partícula elemental a la que denomi-na «protón».
Herman Blumgart, un médico del Laboratorio Thorndike del Hospital en de la ciudad de Boston, es el primero en utilizar trazadores radiactivos para diagnosticar una enfermedad cardiaca.
1919
1927
Ernest O. Lawrence inventó el ciclotrón, instrumento que logra-ba la aceleración de iones hasta alcanzar altas velocidades, sin necesitar altos voltajes.
1929
Años 30
(principios)
James Chadwich descubre el neutrón.
1932
Cuando el uranio-235 es bombardeado con neutrones, no se produ-ce un elemento más pesado como se esperaba. En su lugar, se pro-ducen varios elementos más ligeros (Enrico Fermi).
1934
Diversos elementos son bombardeados con neutrones en un intento de producir nuevos isótopos o elementos.
Laboratorios dentales comienzan a mezclar pequeñas cantidades de óxido de uranio con materiales a base de porcelana, para dar el color fluores-cente de los dientes naturales, a coronas, puentes y dentaduras postizas.
25 aniversario de la SJNA, durante la ceremonia oficial, El Cabildo de la ciudad de Zitácuaro, en sesión solemne del 19 de agosto de 2006 acor-dó otrogar la presea al doctor Francisco Granados Correa, un miembro de la comu-nidad científica del país, que no carece de méritos para ostentar con orgullo y dignidad tan importante galardón.
El Dr. Granados es oriundo de Zitácuaro, de donde salió a realizar sus estudios de QFB en la Facultad de Química de la Universidad Au-tónoma del Estado de México, obteniendo su titulo profesional en 1987. Fue contratado por la Gerencia de Materiales Radiactivos del Ins-tituto Nacional de Investigaciones Nucleares en septiembre del mismo año. Posteriormente pasa a ser investigador “B” del Departamento de Química del ININ en octubre de 1991, ob-tiene su Maestría en Ciencias por el ISET en 1993 a raíz de lo cual es aceptado como miembro del Sistema Nacional de Investiga-dores en 1997, motivación para que en el año de 2004 obtenga su Doctorado en Ciencias por parte de la Universidad Metropolitana-Iztapalapa, haciéndose merecedor la medalla al mérito Universitario por obtener el mejor promedio de su generación.
La contribución a la formación de recursos humanos del Dr. Granados ha sido intensa ya que cuenta con la dirección de 16 tesis de licenciatura y maestría. Las comunicaciones
científicas también son numerosas: 15 artícu-los nacionales e internacionales con estricto arbitraje científico, 10 artículos in extenso y 26 congresos nacionales e intencionales.
Su actividad docente también ha sido impor-tante, pues es profesor de varias asignaturas de la Maestría en Seguridad e Higiene Ocupa-cional, Instituto Estatal para el Desarrollo de la Seguridad en el Trabajo (ISET), Gobierno del Estado de México, Zinacantepec, Méx. Desde 1987. Profesor de asignatura de la Facultad de Química de la U.A.E.M., en el Centro Uni-versitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias (C.U.C.B.A.), Universidad de Guadalajara, y en el Centro de capacitación del ININ. Ha sido también jurado de diversas tesis de licenciatura y maestría, de proyectos y de concursos. Preocupado por su formación continua ha tomado 46 cursos con los que se mantiene vigente en sus actividades científicas. Vaya pues, una calurosa felicitación para nues-tro recién galardonado y esperemos que siga coronando de éxitos su prometedora carrera científica.