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Cambio Climático

La barrera helada de Fukushima bloqueará el agua subterránea radioactiva

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Japón planea impedir el filtrado de aguas subterráneas radioactivas en Fukushima con un muro subterráneo de hielo. Así es como funciona.

  • por Peter Fairley | traducido por Lía Moya (Opinno)
  • 02 Septiembre, 2013

Foto: Un muro congelado creado por la empresa SoilFreeze para un proyecto de construcción.

Las autoridades japonesas, desesperadas por contener la crisis en la central nuclear de Fukushima, están estudiando la posibilidad de usar un permagel -suelo congelado- artificial para impedir el filtrado del agua radioactiva. La idea es construir un muro de kilómetro y medio de suelo helado alrededor de los edificios tóxicos del reactor de Fukushima para impedir la contaminación del agua subterránea; los especialistas más experimentados en este campo afirman que el plan debería funcionar.

Pero parece que las empresas japoneses involucradas en el proyecto no están pidiendo ayuda a nadie. Hace dos semanas, uno de los principales ejecutivos de Tokyo Electric Power (Tepco) señaló que la compañía eléctrica que hay detrás del desastre de Fukushima buscaría ayuda internacional para resolver la crisis de la contaminación del agua en la central. Pero expertos de empresas estadounidenses y los laboratorios de Estados Unidos que desarrollan los mayores sistemas de muros congelados en el mundo -y el único que se ha demostrado es capaz de contener la contaminación nuclear hasta ahora- no han sido contactados ni por Tecuco, ni por su contratista, la firma de ingeniería y construcciones japonesa Kajima Corp.

Una de esas expertas es Elizabeth Phillips, quien gestionó la instalación de un muro congelado de 100 metros de largo por 10 metros de profundidad para aislar los residuos radioactivos en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía de Estados Unidos en Tennessee (EE.UU.) en 1996 y 1996. Phillips sostiene que aunque los muros congelados se suelen usar para contener el agua subterránea para facilitar las excavaciones en sitios de construcción y minas, para este caso hacen falta expertos especializados. "Tienes que asegurarte de que quienquiera que lo haga, analice todo lo que puede salir mal", afirma Phillipss. "Deberías contar con alguien que ya lo haya hecho".

Según un informe de Tepco de abril de 2013, cada día unas 400 toneladas de agua subterránea que fluye desde las montañas cercanas entran por las grietas de los edificios del reactor dañado por las fusiones y explosiones de Fukushima en 2011. El agua que escapa de los edificios contamina los acuíferos que siguen su curso hacia el mar, donde finalmente desembocan. Los niveles de contaminantes son peligrosamente elevados. El mes pasado Tepco extrajo una muestra de agua de un lugar bastante lejano a los edificios que contenía niveles de radiación órdenes de magnitud mayores que los niveles considerados seguros por la Autoridad Reguladora Nuclear de Japón.

Los esfuerzos de Tepco por impedir esa difusión hasta tan lejos han sido ineficaces, arriesgados y en última instancia insostenibles. Su principal respuesta ha sido bombear el agua subterránea contaminada a tanques, añadiendo a las más de 300.000 toneladas de agua radioactiva que ya se almacenan en Fukushima, además en tanques instalados precipitadamente que son vulnerables a terremotos futuros. de hecho, algunos ya tienen filtraciones. La semana pasada la Autoridad Reguladora Nuclear de Japón registró una filtración reciente de 300 toneladas como un incidente de nivel 3, el primer incidente en Fukushima que ha clasificado en la escala internacional de eventos nucleares desde 2011.

El muro congelado sería un método más definitivo para gestionar las aguas subterráneas. Como propuso Kajima en abril, y apoyó en mayo un panel de expertos de la Autoridad Reguladora Nuclear, el muro se extendería a lo largo de 1,4 kilómetros y rodearía los cuatro reactores destruidos de la central. Se perforarán tubos verticales, o se insertarán en el suelo a intervalos de un metro, creando lo que parece una serie de postes de valla subterráneos. Catorce plantas de refrigeración de 400 kilovatios bombearían refrigerante a una temperatura de -20 ºC a -40 ºC por cada tubería para absorber el calor del suelo, produciendo un cilindro de tierra congelada en expansión.

En aproximadamente seis semanas esos cilindros se fusionarían para formar una barrera continua que mantiene el agua subterránea fuera y los contaminantes dentro. El resultado sería una barrera sólida desde la superficie con una profundidad de unos 30 metros hasta dar con una capa poco permeable de arcilla y piedra. Y aunque para que durase habría que enfriarlo a largo plazo, el muro es inmune a los apagones que duren días o semanas. "Harían falta meses o incluso años para descongelar ese muro", explica Daniel Mageau, vicepresidente e ingeniero de diseño de la constructora estadounidense SoilFreeze.

Varias características hacen que los muros congelados sean mejores barreras que las hechas con acero, hormigón o arcilla, alternativas que el panel de la Autoridad Reguladora Nuclear estudió y rechazó. Una ventaja clave citada por Phillips es la capacidad de autocuración del muro congelado. Por ejemplo, el agua que fluyera en las grietas producidas por un terremoto -una amenaza siempre presente en Fukushima- se congelarían para restablecer la barrera "eso es un valor importantísimo", sostiene Phillips.

La experiencia de Oak Ridge sugiere que también funcionará en Fukushima, según Phillips y otros expertos de las empresas que construyeron el muro del laboratorio: Rockaway, el contratista geotécnico de Nueva Jersey Moretrench y Arctic Foundations con sede en Anchorage (ambos en EE.UU.). El de Oak Ridge sigue siendo el único proyecto de muro congelado de contención nuclear que se haya hecho hasta la fecha y que la prensa ha descrito erróneamente como un experimento. "No era un modelo. Se hizo para perforar terrenos contaminados e impedir la fuga de materiales contaminados con radiación para que no llegaran a un arroyo", explica el ingeniero jefe de Arctic Foundations, Edward Yarmak.

El muro congelado de Oak Ridge se fusionó en enero de 1998 y contuvo la misma combinación de elementos presentes en Fukushima durante 6 años -que es la duración especificada para el muro de Fukushima por el panel de la Autoridad Regulatoria Nuclear- hasta que los legisladores ordenaron al Departamento de Energía de Estados Unidos que repararan el lugar. Phillips se muestra confiada en que hubiera sido capaz de operar más allá de sus 30 años de vida previstos por el diseño.

Joseph Sopko, director de congelación del terreno en Moretrench afirma que el calendario propuesto por Kajima de un año para llevar a cabo la instalación y el congelado es razonable a la vista de una instalación que él gestionó para una mina de oro en el norte de Ontario a finales de la década de 1990, en la que se instalaron las tuberías para un muro de tres kilómetros en menos de un año. Mientras, la escala del muro de Fukushima parece incluso pequeña si se compara con el muro de 8 kilómetros propuesto para una operación de arenas bituminosas en Alberta, para la que Moretrench está llevando a cabo estudios piloto ahora mismo.

Uno de los principales inconvenientes es el consumo energético. Mientras que los muros tardan meses o incluso años en descongelarse una vez congeladas -y por lo tanto son inmunes a los apagones eléctricos- sí que necesitan refrigeración a largo plazo para sobrevivir. Normalmente, el poder de enfriado necesario para el mantenimiento es la mitad de lo que se necesitó para formar el muro.

Tepco y Kajima podrían ahorrar energía si usaran una técnica desarrollada en Oak Ridge. Su muro incorporaba dispositivos pasivos conocidos como termosifones que Arctic Foundations ha colocado por todo Alaska para reforzar el permagel que se derrite debajo de edificios e infraestructuras. Un gas refrigerante recorre pasivamente un ciclo por un tubo cuando el suelo está más caliente que el aire que tiene por encima, absorbiendo el calor en la parte de abajo, liberándolo arriba mediante condensación y finalmente volviendo a caer por la pared de tubos para repetir el ciclo.

Gracias a la inclusión de termosifones, el sistema de Oak Ridge consumió apenas 100.000 kilovatios hora de energía anuales, menos de lo que usarían diez hogares en un año. "Es un sistema muy eficiente para mover calor contra la gravedad. No tiene partes móviles", explica Yarmak.

Aún así, aunque a Yarmak le encantaría poder exportar los termosifones de Arctic Foundations a Japón, afirma que el consumo energético no es algo clave en el caso de Fukushima. Incluso con el sistema de muro congelado convencional propuesto por Kajima, cuyo consumo energético sería unas 250 veces mayor que el de Oak Ridge, el consumo sigue pareciendo poco dado el contexto. "Dada la magnitud del problema de Japón, no es mucha energía", afirma.

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