La central nuclear de Almaraz II se ha desconectado completamente de la red eléctrica (y es normal)

La central nuclear de Almaraz, que está situada en Cáceres, tiene dos reactores nucleares. Almaraz I tiene una potencia de 1049,40 MW, mientras que Almaraz II es ligerísimamente menos potente debido a que roza los 1044,50 MW. Hace tan solo siete días, el pasado 26 de septiembre, esta última unidad fue desconectada de la red eléctrica por una buena razón: es necesario recargar su combustible y acometer varias tareas de mantenimiento.

Esta operación no ha sido en absoluto improvisada. Forma parte del ciclo de vida natural de un reactor nuclear; de hecho, esta unidad en particular, Almaraz II, ha afrontado desde que entró en operación en 1984 nada menos que veintiséis paradas de recarga de combustible. Esta es la vigesimoséptima. Y todas ellas se han llevado a cabo dentro de los márgenes de actuación que habían sido previstos por los técnicos responsables de la correcta operación de estas instalaciones nucleares.

Qué se hace cuando se detiene de manera programada un reactor para recargarlo

Un reactor nuclear funciona durante dieciocho meses como media sin parar, aunque durante este periodo de tiempo de actividad también se lleva a cabo un mantenimiento. La mayoría de los equipos están duplicados, triplicados o cuadruplicados, por lo que mientras uno de ellos está funcionando se lleva a cabo la revisión y el mantenimiento preventivo o correctivo de uno de sus reservas. Estos procesos los coordinan desde la sala de control los operadores y los supervisores.

La función de estos técnicos es realizar las maniobras de la parada del reactor de acuerdo con una serie de procedimientos minuciosamente establecidos. Los operadores son los responsables de operar los equipos desde el panel, y también de dirigir a los operadores en campo y los auxiliares de operación, que son las manos, los ojos y una parte del cerebro de los operadores de la sala de control. Estos últimos maniobran las válvulas locales y comprueban el estado de los equipos.

Como nos explicó Alfredo García, conocido en Twitter por su alter ego Operador Nuclear, durante la conversación que mantuvimos con él el año pasado, todo este trabajo lo llevan a cabo los operadores dirigidos por el jefe de la sala de control y supervisados por el jefe de turno. Cuando ya se ha completado la maniobra de parada del reactor, el enfriamiento y la despresurización, comienza el trabajo de colocar los descargos, que consiste en dejar preparados los equipos para que mantenimiento pueda realizar su trabajo.

Si es una bomba lo que hay que hacer es quitarle tensión, desenergizarla, aislar la aspiración y la descarga, drenarla si es necesario trabajar dentro del cuerpo de la bomba, tratar el agua, el aceite o cualquier otro fluido con el que trabaja la bomba, etc. Todo se deja preparado para que mantenimiento trabaje en ese equipo. Lo más curioso es que durante una parada de recarga de combustible se producen más de 10 000 órdenes de trabajo. De hecho, en Almaraz II se están llevando a cabo ahora mismo 13 000 tareas programadas y 22 modificaciones de diseño.

Estos trabajos abarcan desde el cambio de un parámetro en un ordenador que controla un sistema hasta el cambio de una turbina por otra unidad nueva. Hay trabajos pequeños que pueden acometerse en unas horas y trabajos grandes que pueden dilatarse durante varios días, y todos ellos son ejecutados por entre 1500 y 2000 personas, que son las que están involucradas en la recarga aproximadamente durante un mes.

Estas son las propiedades del combustible que usan los reactores de fisión nuclear

Antes de seguir adelante merece la pena que hagamos un alto en el camino para repasar las características del combustible que emplean las centrales nucleares actuales. La razón por la que en los reactores de fisión nuclear se utiliza un átomo de uranio-235, y no otro isótopo de este elemento o cualquier otro elemento químico, consiste en que al bombardear su núcleo con un neutrón (un proceso que se conoce como fisión inducida) el uranio-235 se transforma en uranio-236, que es un elemento más inestable.

Esto significa, sencillamente, que el uranio-236 no puede permanecer mucho tiempo en su estado actual, por lo que se divide en dos núcleos, uno de bario-144 y otro de criptón-89, y emite, además, dos o tres neutrones. Y aquí viene lo realmente interesante: la suma de las masas de los núcleos de bario-144 y criptón-89 es levemente inferior a la del núcleo de uranio-236 del que proceden («desaparece» alrededor del 0,1% de la masa original). ¿Adónde ha ido la masa que nos falta? Solo cabe una respuesta: se ha transformado en energía.

La fórmula E = m c², probablemente la más popular de la historia de la física, relaciona la masa y la energía, y lo que dice es, sencillamente, que una cierta cantidad de masa equivale a una cantidad concreta de energía, incluso aunque la masa se encuentre en reposo. De hecho, la equivalencia entre la masa y la energía, propuesta por Albert Einstein en 1905 (como veis, hace más de un siglo), nos dice algo más muy importante.

La c de la fórmula representa la velocidad de la luz en el vacío, que, como todos intuimos, es un número muy grande (3 x 10^8 m/s aproximadamente). Además, está elevado al cuadrado, lo que significa que incluso una masa muy, muy pequeña, como puede ser la porción del núcleo de un átomo, aunque esté en reposo contiene una cantidad grande de energía. Esto es lo que conocemos como energía en reposo.

Si la masa está en movimiento su energía total es mayor que su energía en reposo. Y, si observamos la equivalencia entre la masa y la energía, es sencillo darse cuenta de que la masa de un cuerpo en movimiento también es mayor que su masa en reposo, un fenómeno que nos introduce de lleno en la física relativista. En cualquier caso, la energía que obtenemos al fusionar o fisionar núcleos atómicos procede de la fuerza que los mantiene unidos: la interacción nuclear fuerte.

Entender con cierta precisión la relación que existe entre la masa y la energía es importante porque nos ayuda a comprender cómo es posible que una masa tan pequeña como la de un átomo nos permita obtener una cantidad de energía tan grande. En cualquier caso, el proceso de fisión nuclear no termina aquí. Y es que cada uno de los neutrones que hemos obtenido como resultado de la desintegración del núcleo de uranio-236 en los núcleos de bario-144 y criptón-89 puede interaccionar con otros núcleos fisionables, provocando una reacción en cadena.

No obstante, no todos los neutrones emitidos durante la desintegración del núcleo de uranio-236 van a interaccionar con un núcleo fisionable. Pero no hace falta que lo hagan todos ellos. Basta que uno solo de esos neutrones lo consiga para que obtengamos un número de fisiones estable, y, por tanto, una reacción controlada, que es el objetivo de los reactores de las centrales nucleares.

Curiosamente, el polvo de óxido de uranio que reciben las fábricas de barras de combustible nuclear ya llega enriquecido, aunque nunca por encima del 5%, que es la proporción fijada por la normativa internacional para la producción de combustible para las centrales nucleares. Esto significa que como mucho solo el 5% de la masa total de uranio es el isótopo uranio-235 (que como hemos visto es el «fácilmente» fisionable), mientras que el resto es mayoritariamente uranio-238.

Puede parecer que hay muy poco uranio-235 frente a la masa total de uranio, pero en realidad esta cantidad es suficiente para sostener la reacción de fisión nuclear. Lo más curioso es que no todo el óxido de uranio que recibe la fábrica utiliza el mismo enriquecimiento debido a que las distintas tecnologías que usan los reactores nucleares requieren combustible con distinto enriquecimiento que, eso sí, nunca puede ser superior al 5%.

1100 trabajadores adicionales y 40 días de trabajo para poner el reactor a punto

Todo en lo que hemos indagado hasta este momento nos da el contexto necesario para que podamos entender la complejidad que entraña el procedimiento de recarga del combustible de un reactor de fisión nuclear. En las operaciones de recarga y mantenimiento que se están llevando a cabo ahora mismo en Almaraz II están involucrados, además de buena parte del personal de la central nuclear, 1100 trabajadores adicionales pertenecientes a 70 empresas especializadas en algunas de las tareas específicas que es necesario acometer.

Estos trabajos durarán 40 días, de manera que una vez que se hayan completado y se hayan ejecutado de una forma satisfactoria todas las comprobaciones pertinentes, el segundo reactor nuclear de la central de Almaraz retomará su actividad. Según Foro Nuclear esta instalación inyectó en la red eléctrica durante 2021 el 7% de toda la electricidad que se consumió en España, por lo que es evidente que actualmente esta central nuclear juega un papel importante dentro de la infraestructura eléctrica española.

Más información: Foro Nuclear