lunes, 28 de marzo de 2011

Un reactor nuclear de 2000 millones de años

Por desgracia hoy está en boca de todos la tragedia sucedida en el reactor de Fukushima. Aunque no está en primera página ahora mismo (A los medios les mola más Gadafi) los japoneses tienen por delante años de lucha con el reactor antes de eliminarcompletamente el problema. 

Aunque el primer reactor nuclear de fisión hecho por el hombre data de 1942 no se trata de la primera reacción de este tipo que se produce en nuestro planeta. De hecho, hace nada menos que dos mil millones se producían de manera espontánea en nuestro planeta. Dado que la cosa suena un poco rara (como poco) vamos a intentar explicarlo un poco y por eso, vamos a empezar desde el principio. Supongo que sabrás que todo los que ves tiene dos orígenes más o menos claros: El Big Bang y las estrellas (Si alguien se esperaba encontrar algo respecto a seres con superpoderes, este no es su blog) Unos 300.000 años tras el Big-Bang el universo se enfría y se vuelve transparente o lo que es lo mismo, se juntan los electrones y los hadrones y forman átomos de hidrógeno. Y eso es lo que había al principio. Esos átomos se van juntando con el tiempo (mucho tiempo) y forman las estrellas. Cuando las estrellas se encienden van formando inicialmente átomos de helio (o más bien, núcleos de helio dado que las estrellas son plasma, los electrones andan por ahí a sus anchas) A medida que las estrellas queman el hidrógeno su combustible se va agotando y empiezan a quemar helio (si cumplen con ciertas condiciones de masa) y genera elementos más pesados como el silicio, el carbono o el oxígeno, hasta llegar al hierro cuya fusión no puede aportar más energía a la estrella. Dado que la estrella no puede ya soporta la presión de su propia gravedad se colapsa hacia su interior en un breve espacio de tiempo (ojo a esto, que es importante para más adelante) y en ese lapso de tiempo se producen los elementos más pesados que el hierro. El elemento más pesado conocido en la Tierra y producido de forma natural es el uranio, todos los demás elementos más pesados son obtenidos por procesos artificiales.

El uranio que se encuentra en la Tierra tiene dos isótopos estables como casi todo el mundo sabe: el U235 y el U238. El primero es el 0,7% del total y el otro, el 99,3% (aproximadamente) El primero es altamente radiactivo y el segundo mucho menos (lo que no quitan que ambos sean tóxicos de narices) Los materiales radiactivos tienen una característica muy peculiar conocida como periodo de semidesintegración o lo que es lo mismo, al cabo de ese periodo, la mitad del material que teníamos habrá transmutado a otro elemento y por cosas de la cuántica, es así, no cambia con la temperatura, el clima o la clasificación de la liga; o dicho de otra forma. si tenemos un kg de un material con una semivida de 1 año, al cabo de este periodo de tiempo habrá medio kg del material y algo menos de otro medio de otra cosa. Al cabo de otro año tendremos 250 g, al siguiente 125 g, .... Por ejemplo, el tritio que forma parte del núcleo de una bomba de atómica tiene que ser sustituido cada cierto tiempo porque al cabo de 12,3 años la mitad del tritio se convierte en helio-3 (lástima que el tritio sea tan complicado de conseguir ya que el Helio-3 es muy interesante)

En el caso del Uranio 235 el periodo de semivida es de 703 millones de años y el del U238 de 4.400 millones de años, lo que significa que hace si nos remontamos al pasado ese periodo de tiempo (en que no había ni dinosaurios) el % de U236 era de aproximadamente el 1,4% del uranio total y 700 millones de años antes era en torno al 2,8% y otros 700 millones de años antes, el 5,6 % (bueno, un poco menos porque también había U238 que también tiene semivida y no me he molestado en calcularla) ¿qué % de U235 hace falta para una central nuclear? Si nos atenemos a lo que cuenta Yuri Gagarin en la central nuclear de Cofrentes se utiliza un uranio enriquecido al 3,6 % con lo que si ponemos las cantidades de uranio necesarias y algo que haga de moderador de neutrones, ya tenemos nuestra propia central nuclear natural. 

Pues eso ha ocurrido en África hace dos mil millones de años, en la región de Oklo.Unos técnicos nucleares franceses en los años 70 encontraron que el % de U235 y U238 había variado en unas muestras de Uranio que provenía de esta región de centroafricana. Como he comentado un poco más arriba, el uranio se formó durante el colapso de una estrella con lo que el % de sus isótopos es el mismo en todas las muestras que se toman en el sistema solar (Tierra, Luna, meteoritos, ...) ya que todo se formó a la vez (la Tierra es grande, pero al lado del Sol es una mota de polvo y el sol tampoco es que sea una maravilla como estrella) y hasta 1945 (cuando se empezaron a producir explosiones nucleares en nuestro planeta) la cantidad de isótopos es la misma en cada elemento. Por ejemplo, cuando te comes un plátano, el 0,012% del potasio que contiene es radiactivo, ya sea de Canarias o de Chernóbil (otra cosa es que el plátano de Chernóbil tenga otro regalitos aparte) Por esa misma razón la prueba del carbono-14 ya no sirve para medir la edad de seres vivos que fallezcan tras esa fecha (sigue funcionando con los anteriores, aviso a sindonólogos y otras hierbas) Los franceses investigaron y descubrieron que en esta región africana los aluviones consiguieron acumular la suficiente cantidad de uranio como para iniciar una reacción en cadena espontánea (no es la única vez que pasó)

El uranio no fisiona tan fácilmente. Aunque un neutrón suelto puede desencadenar la reacción en cadena, no sirve cualquier neutrón. Hay que aminorar su velocidad de alguna manera para que la reacción se mantenga por sí misma. Para eso se emplean los moderadores de neutrones como el grafito, el agua pesada o ... el agua (pura y simplemente) El agua llenó la cavidad donde se producía la fisión y ayudó a que esta se produjera durante algún tiempo ... unos cientos de miles de años, más o menos lo que consumió el U235 y mostró las anomalías que ahora conocemos.

Si alguien teme estar sobre un reactor nuclear natural creo que podré tranquilizarle. Tras el paso de varios miles de millones de años la concentración de U235 ha disminuido tanto que es casi imposible que de forma natural se produzcan reactores naturales de fisión. Claro que si quieres ver uno de fusión, solo tienes que levantar la cabeza (da lo mismo de noche o de día)

Un saludo.

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