La energía nuclear tiene diversos impactos ambientales , tanto positivos como negativos, que incluyen la construcción y operación de la planta, el ciclo del combustible nuclear y los efectos de los accidentes nucleares . Las plantas de energía nuclear no queman combustibles fósiles y, por lo tanto, no emiten dióxido de carbono directamente. El dióxido de carbono emitido durante la minería, el enriquecimiento , la fabricación y el transporte de combustible es pequeño en comparación con el dióxido de carbono emitido por combustibles fósiles de rendimiento energético similar; sin embargo, estas plantas aún producen otros desechos dañinos para el medio ambiente. [1] La energía nuclear y las energías renovables han reducido los costos ambientales al disminuir las emisiones de CO 2 resultantes del consumo de energía. [2]
Existe un riesgo potencial catastrófico si falla la contención, [3] lo que en los reactores nucleares puede ser provocado por combustibles sobrecalentados que se derriten y liberan grandes cantidades de productos de fisión al medio ambiente. [4] En funcionamiento normal, las centrales nucleares liberan menos material radiactivo que las centrales de carbón cuyas cenizas volantes contienen cantidades significativas de torio, uranio y sus nucleidos hijos . [5]
Una gran central nuclear puede desviar el calor residual a un cuerpo de agua natural, lo que puede provocar un aumento indeseable de la temperatura del agua con efectos adversos sobre la vida acuática. Las alternativas incluyen torres de refrigeración . [6]
La extracción de mineral de uranio puede alterar el medio ambiente que rodea la mina. Sin embargo, con la moderna tecnología de lixiviación in situ, este impacto puede reducirse en comparación con la minería subterránea o a cielo abierto "clásica" . La eliminación del combustible nuclear gastado es controvertida, y muchos esquemas de almacenamiento a largo plazo propuestos están siendo intensamente revisados y criticados. El desvío de combustible gastado nuevo o de bajo consumo a la producción de armas presenta un riesgo de proliferación nuclear , sin embargo, todos los estados con armas nucleares obtuvieron el material para su primera arma nuclear de reactores de investigación (no de energía) o "reactores de producción" dedicados y/o enriquecimiento de uranio. Finalmente, algunas partes de la estructura del propio reactor se vuelven radiactivas a través de la activación de neutrones y requerirán décadas de almacenamiento antes de que se pueda desmantelar de manera económica y, a su vez, eliminar como residuo. Medidas como la reducción del contenido de cobalto en el acero para disminuir la cantidad de cobalto-60 producido por captura de neutrones pueden reducir la cantidad de material radiactivo producido y la radiotoxicidad que se origina a partir de este material. [7] Sin embargo, parte del problema no es radiológico sino regulatorio, ya que la mayoría de los países asumen que cualquier objeto que se origina en el área "caliente" (radiactiva) de una planta de energía nuclear o una instalación en el ciclo del combustible nuclear es ipso facto radiactivo, incluso si no se detecta contaminación o radiactividad inducida por irradiación de neutrones .
La energía nuclear tiene al menos tres corrientes de residuos que pueden afectar el medio ambiente: [8]
Los reactores reproductores y de reprocesamiento nuclear, que pueden reducir la necesidad de almacenar el combustible gastado en un depósito geológico profundo, han enfrentado obstáculos económicos y políticos, pero se utilizan en algunos países, como Rusia, India, China, Japón y Francia, que se encuentran entre los países con mayor producción de energía nuclear fuera de los Estados Unidos. Sin embargo, Estados Unidos no ha realizado esfuerzos significativos en materia de reprocesamiento o reactores reproductores desde la década de 1970, y en su lugar ha recurrido al ciclo de combustible de un solo uso .
El combustible nuclear gastado de la fisión nuclear de uranio-235 y plutonio-239 contiene una amplia variedad de isótopos radionucleidos cancerígenos como el estroncio-90 , el yodo-131 y el cesio-137 . Dichos desechos incluyen algunos de los elementos transuránicos de vida más larga, como el americio-241 y los isótopos del plutonio . [10] Los desechos radiactivos de vida más larga, incluido el combustible nuclear gastado, generalmente deben contenerse y aislarse del medio ambiente durante un largo período de tiempo. El almacenamiento de combustible nuclear gastado es principalmente un problema en los Estados Unidos, luego de una prohibición de 1977 por parte del entonces presidente Jimmy Carter sobre el reciclaje de combustible nuclear. Francia, el Reino Unido y Japón son algunos de los países que han rechazado la solución del repositorio. El combustible nuclear gastado producido por algunos tipos de reactores es un activo valioso, no simplemente un desecho. [11]
La eliminación de estos desechos en depósitos subterráneos especialmente diseñados es la solución preferida para el almacenamiento a largo plazo. [12] El Panel Internacional sobre Materiales Fisionables ha dicho:
Es un hecho ampliamente aceptado que el combustible nuclear gastado, el reprocesamiento de alto nivel y los desechos de plutonio requieren un almacenamiento bien diseñado durante largos períodos de tiempo, para minimizar las liberaciones de la radiactividad contenida al medio ambiente. También se requieren salvaguardias para asegurar que ni el plutonio ni el uranio altamente enriquecido se desvíen hacia el uso en armas. Existe un acuerdo general en que colocar el combustible nuclear gastado en depósitos a cientos de metros por debajo de la superficie sería más seguro que el almacenamiento indefinido del combustible gastado en la superficie. [13]
Al diseñar instalaciones de almacenamiento a largo plazo, hay varias consideraciones cruciales, incluido el tipo específico de desechos radiactivos, los contenedores que contienen los desechos, otras barreras o sellos de ingeniería alrededor de los contenedores, los túneles que albergan los contenedores y la composición geológica del área circundante. [14]
La capacidad de las barreras geológicas naturales para aislar los desechos radiactivos queda demostrada por los reactores de fisión nuclear naturales de Oklo , en África. Durante su largo período de reacción, se generaron alrededor de 5,4 toneladas métricas de productos de fisión, 1,5 toneladas métricas de plutonio y otros elementos transuránicos en el yacimiento de uranio. Estos elementos permanecen inmóviles y estables hasta el día de hoy, durante un lapso de casi 2 mil millones de años. [15]
A pesar del acuerdo de larga data entre muchos expertos de que la eliminación geológica puede ser segura, tecnológicamente factible y ambientalmente racional, una gran parte del público en general en muchos países sigue siendo escéptica. [16] Uno de los desafíos que enfrentan los partidarios de estos esfuerzos es demostrar con confianza que un depósito contendrá desechos durante tanto tiempo que las futuras violaciones de la contención no plantearán riesgos significativos para la salud o el medio ambiente .
El reprocesamiento nuclear no elimina la necesidad de un depósito, pero reduce el volumen requerido, la necesidad de disipación de calor a largo plazo y el riesgo de radiación a largo plazo. El reprocesamiento no elimina los desafíos políticos y sociales que plantea la ubicación de un depósito. [13]
Los países que han avanzado más en la creación de un depósito para desechos de alta radiactividad han comenzado, por lo general, con consultas públicas y han hecho de la elección voluntaria del lugar una condición necesaria. Se cree que este enfoque de búsqueda de consenso tiene más posibilidades de éxito que los métodos de toma de decisiones de arriba hacia abajo, pero el proceso es necesariamente lento y no hay "experiencia suficiente en todo el mundo para saber si tendrá éxito en todas las naciones nucleares existentes y aspirantes". [17] Además, muchas comunidades no quieren albergar un depósito de desechos nucleares porque les preocupa "que su comunidad se convierta en un lugar de facto para desechos durante miles de años, las consecuencias para la salud y el medio ambiente de un accidente y el menor valor de las propiedades". [18]
En un memorando presidencial de 2010, el presidente estadounidense Obama creó la Comisión Cinta Azul sobre el Futuro Nuclear de Estados Unidos. [19] La comisión, compuesta por quince miembros, realizó un amplio estudio de dos años sobre la eliminación de residuos nucleares. [19] Durante su investigación, la Comisión visitó Finlandia, Francia, Japón, Rusia, Suecia y el Reino Unido, y en 2012 presentó su informe final. [20] La Comisión no emitió recomendaciones para un sitio específico, sino que presentó una recomendación integral para estrategias de eliminación. [21] Una recomendación importante fue que "Estados Unidos debería emprender un programa integrado de gestión de residuos nucleares que conduzca al desarrollo oportuno de una o más instalaciones geológicas profundas permanentes para la eliminación segura del combustible gastado y los residuos nucleares de alto nivel". [21]
Los reactores de agua pesada presurizados, como el canadiense CANDU o el indio IPHWR, no necesitan combustible enriquecido y pueden funcionar con uranio natural . Esto permite un mejor uso de la energía contenida en el mineral de uranio inicial (aunque un mayor enriquecimiento permite un mayor quemado , la cantidad de uranio natural necesaria para producir este combustible aumenta más rápido que el quemado alcanzable) [22] y reduce la energía necesaria para la fabricación de combustible, ya que se puede omitir la conversión de la torta amarilla en hexafluoruro de uranio y de nuevo en un combustible de óxido, así como el proceso de enriquecimiento que consume mucha energía.
Las cantidades moderadas de desechos de bajo nivel se gestionan mediante un sistema de control químico y de volumen (CVCS). Esto incluye los desechos gaseosos, líquidos y sólidos producidos mediante el proceso de purificación del agua por evaporación. Los desechos líquidos se reprocesan de forma continua y los desechos gaseosos se filtran, se comprimen, se almacenan para permitir su descomposición, se diluyen y luego se descargan. La velocidad a la que se permite esto está regulada y los estudios deben demostrar que dicha descarga no plantea riesgos para la salud pública (consulte las emisiones de efluentes radiactivos).
Los desechos sólidos se pueden eliminar simplemente colocándolos en un lugar donde no se los toque durante algunos años. Existen tres sitios de eliminación de desechos de bajo nivel en los Estados Unidos, en Carolina del Sur, Utah y Washington. [23] Los desechos sólidos de los CVCS se combinan con los desechos sólidos que provienen de la manipulación de materiales antes de enterrarlos fuera del sitio. [24]
La mayoría de las centrales nucleares comerciales liberan efluentes radiológicos líquidos y gaseosos al medio ambiente como subproducto del Sistema de Control del Volumen Químico. Estos efluentes son monitoreados en los EE. UU. por la EPA y la NRC. Los civiles que viven a 50 millas (80 km) de una planta de energía nuclear suelen recibir alrededor de 0,1 μSv por año. [ 25] A modo de comparación, la persona promedio que vive al nivel del mar o por encima del mismo recibe al menos 260 μSv por año de radiación cósmica . [25]
Todos los reactores de los Estados Unidos están obligados por ley a contar con un edificio de contención. Las paredes de los edificios de contención tienen varios pies de espesor y están hechas de hormigón, diseñado para detener la liberación de cualquier radiación emitida por el reactor al medio ambiente. A modo de comparación: [26]
Los desechos producidos por las plantas de carbón son en realidad más radiactivos que los generados por sus contrapartes nucleares. De hecho, las cenizas volantes emitidas por una planta de energía [de carbón] -un subproducto de la quema de carbón para generar electricidad- transportan al ambiente circundante 100 veces más radiación que una planta de energía nuclear que produce la misma cantidad de energía. . . . Las dosis de radiación estimadas ingeridas por las personas que viven cerca de las plantas de carbón fueron iguales o superiores a las dosis para las personas que viven alrededor de las instalaciones nucleares. En un extremo, los científicos calcularon la radiación de las cenizas volantes en los huesos de los individuos en alrededor de 18 milirems (milésimas de rem, una unidad para medir las dosis de radiación ionizante) al año. Las dosis para las dos plantas nucleares, por el contrario, oscilaron entre tres y seis milirems durante el mismo período. Y cuando todos los alimentos se cultivaron en la zona, las dosis de radiación fueron entre un 50 y un 200 por ciento más altas alrededor de las plantas de carbón.
La cantidad total de radiactividad liberada a través del CVCS depende de la planta de energía, los requisitos regulatorios y el desempeño de la planta. Se emplean modelos de dispersión atmosférica combinados con modelos de vías para aproximar con precisión la exposición de un miembro del público a los efluentes emitidos. El monitoreo de efluentes se lleva a cabo de manera continua en la planta.
Una fuga de agua radiactiva en Vermont Yankee en 2010, junto con incidentes similares en más de otras 20 plantas nucleares de Estados Unidos en los últimos años, ha avivado dudas sobre la fiabilidad, durabilidad y mantenimiento de las antiguas instalaciones nucleares de Estados Unidos. [27]
El tritio es un isótopo radiactivo del hidrógeno que emite una partícula beta de baja energía y que se mide habitualmente en becquerelios (es decir, átomos que se desintegran por segundo) por litro (Bq/L). El tritio puede estar presente en el agua liberada por una planta nuclear. La principal preocupación por la liberación de tritio es su presencia en el agua potable, además de la magnificación biológica que conduce a la presencia de tritio en cultivos y animales consumidos como alimento. [28]
Los límites legales de concentración de tritio varían mucho de un lugar a otro (véase la tabla de la derecha). Por ejemplo, en junio de 2009, el Consejo Asesor sobre Agua Potable de Ontario recomendó reducir el límite de 7.000 Bq/L a 20 Bq/L. [29] Según la NRC, el tritio es el radionúclido menos peligroso porque emite una radiación muy débil y abandona el cuerpo con relativa rapidez. [ cita requerida ]
La minería de uranio es el proceso de extracción de mineral de uranio del suelo. Kazajstán , Canadá y Australia son los tres principales productores y juntos representan el 63% de la producción mundial de uranio. [30] Un uso destacado del uranio es como combustible para plantas de energía nuclear . La minería y el procesamiento de uranio presentan peligros significativos para el medio ambiente. [31]
En 2010, el 41% de la producción mundial de uranio se produjo mediante lixiviación in situ , que utiliza soluciones para disolver el uranio dejando la roca en su lugar. [32] El resto se produjo mediante minería convencional, en la que el mineral de uranio extraído se muele hasta obtener un tamaño de partícula uniforme y luego se extrae el uranio mediante lixiviación química. El producto es un polvo de uranio no enriquecido , " torta amarilla ", que se vende en el mercado del uranio como U 3 O 8 . La minería de uranio puede utilizar grandes cantidades de agua; por ejemplo, la mina Roxby Downs Olympic Dam en el sur de Australia utiliza 35.000 m 3 de agua cada día y planea aumentar esta cantidad a 150.000 m 3 por día. [33]
El derrame de uranio en la planta de Church Rock ocurrió en Nuevo México el 16 de julio de 1979, cuando el estanque de eliminación de relaves rompió su presa. [34] [35] Más de 1000 toneladas de desechos sólidos radiactivos de la planta y 93 millones de galones de solución de relaves ácida y radiactiva fluyeron hacia el río Puerco , y los contaminantes viajaron 80 millas (130 km) río abajo hasta el condado de Navajo, Arizona y hacia la Nación Navajo . [35] El accidente liberó más radiación que el accidente de Three Mile Island que ocurrió cuatro meses antes y fue la mayor liberación de material radiactivo en la historia de los EE. UU., aunque el material radiactivo fue diluido por los 93 millones de galones de agua y ácido sulfúrico. [35] [36] [37] [38] El agua subterránea cerca del derrame fue contaminada y el Puerco quedó inutilizable para los residentes locales, quienes no fueron inmediatamente conscientes del peligro tóxico. [39]
A pesar de los esfuerzos realizados para limpiar los sitios de uranio de la carrera armamentista nuclear de la Guerra Fría , todavía existen hoy en día problemas significativos derivados del legado de la explotación del uranio en la Nación Navajo y en los estados de Utah, Colorado, Nuevo México y Arizona. Cientos de minas abandonadas, utilizadas principalmente para la carrera armamentista estadounidense y no para la producción de energía nuclear, no se han limpiado y presentan riesgos ambientales y de salud en muchas comunidades. [40] La Agencia de Protección Ambiental estima que hay 4.000 minas con producción documentada de uranio y otras 15.000 ubicaciones con presencia de uranio en 14 estados occidentales, [41] la mayoría de ellas en el área de Four Corners y Wyoming. [42] La Ley de Control de Radiación de Residuos de Molienda de Uranio es una ley ambiental de los Estados Unidos que modificó la Ley de Energía Atómica de 1954 y dio a la Agencia de Protección Ambiental la autoridad para establecer estándares de salud y ambientales para la estabilización, restauración y eliminación de desechos de molienda de uranio . [43]
Se han realizado numerosos estudios sobre la posible relación entre la energía nuclear y el cáncer. Dichos estudios han buscado un exceso de cánceres tanto en los trabajadores de las plantas como en las poblaciones circundantes debido a las emisiones durante las operaciones normales de las plantas nucleares y otras partes de la industria de la energía nuclear, así como un exceso de cánceres en los trabajadores y el público debido a emisiones accidentales. Existe consenso en que el exceso de cánceres tanto en los trabajadores de las plantas como en el público circundante ha sido causado por emisiones accidentales como el accidente de Chernóbil . [44] También existe consenso en que algunos trabajadores en otras partes del ciclo del combustible nuclear (sobre todo en la minería de uranio) han tenido tasas elevadas de cáncer, al menos en las últimas décadas. [45] El exceso de mortalidad está asociado con toda la actividad minera y no es exclusivo de la minería de uranio. [46] Sin embargo, numerosos estudios de posibles cánceres causados por plantas de energía nuclear en funcionamiento normal han llegado a conclusiones opuestas, y el tema es un tema de controversia científica y estudio en curso. [47] [48] [49]
Varios estudios epidemiológicos han descubierto que existe un mayor riesgo de diversas enfermedades, especialmente cánceres, entre las personas que viven cerca de instalaciones nucleares. Un metaanálisis de 2007 ampliamente citado de Baker et al. de 17 artículos de investigación fue publicado en el European Journal of Cancer Care . [50] Ofrecía evidencia de tasas elevadas de leucemia entre niños que vivían cerca de 136 instalaciones nucleares en el Reino Unido, Canadá, Francia, Estados Unidos, Alemania, Japón y España. Sin embargo, este estudio ha sido criticado por varias razones, como su combinación de datos heterogéneos (diferentes grupos de edad, sitios que no eran plantas de energía nuclear, diferentes definiciones de zona), selección arbitraria de 17 de 37 estudios individuales y exclusión de sitios con cero casos observados o muertes. [51] [52]
En un estudio alemán de 2008 realizado por Kaatsch et al., que examinó a residentes que vivían cerca de 16 grandes centrales nucleares en Alemania, también se encontraron tasas elevadas de leucemia entre los niños. [50] Este estudio también ha sido criticado por razones similares a las descritas anteriormente. [52] [53] Estos resultados de 2007 y 2008 no son consistentes con muchos otros estudios que han tendido a no mostrar tales asociaciones. [54] [55] [56] [57] [58] El Comité Británico sobre Aspectos Médicos de la Radiación en el Medio Ambiente publicó un estudio en 2011 sobre niños menores de cinco años que vivían cerca de 13 centrales nucleares en el Reino Unido durante el período 1969-2004. El comité encontró que los niños que vivían cerca de centrales eléctricas en Gran Bretaña no tenían más probabilidades de desarrollar leucemia que los que vivían en otros lugares. [52] De manera similar, un estudio de 1991 para el Instituto Nacional del Cáncer no encontró exceso de mortalidad por cáncer en 107 condados de EE. UU. cercanos a centrales nucleares. [59] Sin embargo, en vista de la controversia en curso, la Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos ha solicitado a la Academia Nacional de Ciencias que supervise un estudio de última generación sobre el riesgo de cáncer en poblaciones cercanas a instalaciones autorizadas por la NRC. [47]
Una subcultura de trabajadores nucleares, frecuentemente indocumentados [ aclaración necesaria ], realiza el trabajo sucio, difícil y potencialmente peligroso que a menudo rechazan los empleados regulares. La Asociación Nuclear Mundial afirma que la fuerza laboral transitoria de "gitanos nucleares" (trabajadores eventuales empleados por subcontratistas) ha sido "parte de la escena nuclear durante al menos cuatro décadas". [60] Las leyes laborales existentes en materia de salud de los trabajadores no siempre se aplican adecuadamente. [61] Un estudio de cohorte colaborativo de 15 países sobre los riesgos de cáncer debido a la exposición a radiación ionizante de baja dosis, en el que participaron 407.391 trabajadores de la industria nuclear, mostró un aumento significativo de la mortalidad por cáncer. El estudio evaluó 31 tipos de cáncer, primarios y secundarios. [62]
Los accidentes en reactores nucleares pueden provocar la liberación de diversos radioisótopos al medio ambiente. El impacto en la salud de cada radioisótopo depende de diversos factores. El yodo-131 es potencialmente una fuente importante de morbilidad en descargas accidentales debido a su prevalencia y a que se deposita en el suelo. Cuando se libera yodo-131, puede inhalarse o consumirse después de entrar en la cadena alimentaria, principalmente a través de frutas, verduras, leche y aguas subterráneas contaminadas. El yodo-131 en el cuerpo se acumula rápidamente en la glándula tiroides, convirtiéndose en una fuente de radiación beta . [63]
El desastre nuclear de Fukushima Daiichi de 2011, el accidente nuclear más grave desde 1986, provocó el desplazamiento de 50.000 hogares. [64] Los controles de radiación llevaron a prohibir algunos envíos de verduras y pescado. [65] Sin embargo, según informes de la ONU, las fugas de radiación fueron pequeñas y no causaron ningún problema de salud a los residentes. [66] La evacuación de los residentes fue criticada por no estar justificada científicamente. [67]
La producción de energía nuclear depende del ciclo del combustible nuclear, que incluye la extracción y el procesamiento del uranio. Los trabajadores del uranio están expuestos rutinariamente a niveles bajos de productos de desintegración del radón y a radiación gamma . Los riesgos de leucemia por dosis altas y agudas de radiación gamma son bien conocidos, pero existe un debate sobre los riesgos de las dosis más bajas. Sólo unos pocos estudios han examinado los riesgos de otros cánceres hematológicos en los trabajadores del uranio. [68]
En términos de liberación radiactiva neta, el Consejo Nacional de Medidas y Protección Radiológica (NCRP) estimó que la radiactividad promedio por tonelada corta de carbón es de 17.100 milicurios por cada 4.000.000 de toneladas. Con 154 plantas de carbón en los Estados Unidos, esto equivale a emisiones de 0,6319 TBq por año, por planta.
En ocasiones se afirma que las plantas de carbón liberan 100 veces más radiactividad que las plantas nucleares. Esto se desprende de los informes NCRP n.° 92 y n.° 95, que estiman la dosis para la población de las plantas de carbón y nucleares de 1000 MWe en 4,9 Sv-hombre /año y 0,048 Sv-hombre/año, respectivamente (una radiografía de tórax típica arroja una dosis de aproximadamente 0,06 mSv, a modo de comparación). [69] La Agencia de Protección Ambiental estima una dosis adicional de 0,3 μSv por año para quienes viven a menos de 50 millas (80 km) de una planta de carbón y 0,009 mili-rem por año para quienes viven a la misma distancia de una planta nuclear. [70] Las plantas de energía nuclear en funcionamiento normal emiten menos radiactividad que las plantas de energía de carbón. [69] [70]
A diferencia de la generación de energía a partir de carbón o petróleo, la generación de energía nuclear no produce directamente dióxido de azufre , óxidos de nitrógeno o mercurio (se atribuye la contaminación de los combustibles fósiles a 24.000 muertes prematuras cada año solo en los EE. UU. [71] ). Sin embargo, como ocurre con todas las fuentes de energía, existe cierta contaminación asociada a actividades de apoyo como la minería, la fabricación y el transporte.
Un importante estudio de investigación financiado por la Unión Europea, conocido como ExternE ( Externalidades de la energía), realizado entre 1995 y 2005, concluyó que los costes ambientales y sanitarios de la energía nuclear, por unidad de energía suministrada, eran de 0,0019 euros/kWh. Esta cifra es inferior a la de muchas fuentes renovables , incluido el impacto ambiental causado por el uso de biomasa y la fabricación de paneles solares fotovoltaicos , y era más de treinta veces inferior al impacto del carbón, de 0,06 euros/kWh, o 6 céntimos/kWh. Sin embargo, el impacto de la energía eólica fue de 0,0009 euros/kWh, poco menos de la mitad del precio de la energía nuclear. [72]
En mayo de 2023, el Washington Post escribió: “Si Alemania hubiera mantenido en funcionamiento sus plantas nucleares desde 2010, podría haber reducido su uso de carbón para generar electricidad al 13 por ciento a estas alturas. La cifra actual es del 31 por ciento... Es posible que ya se hayan perdido más vidas sólo en Alemania debido a la contaminación del aire causada por la energía del carbón que por todos los accidentes nucleares del mundo hasta la fecha, incluidos Fukushima y Chernóbil”. [73]
Los defensores de la energía nuclear argumentan que los problemas de los residuos nucleares "no se acercan ni de lejos" a los problemas de los residuos de combustibles fósiles. [74] [75] Un artículo de 2004 de la BBC afirma: "La Organización Mundial de la Salud (OMS) dice que 3 millones de personas mueren anualmente en todo el mundo por la contaminación del aire exterior de los vehículos y las emisiones industriales, y 1,6 millones en interiores por el uso de combustibles sólidos". [76] Solo en los EE. UU., los residuos de combustibles fósiles matan a 20.000 personas cada año. [77] Una planta de energía de carbón libera 100 veces más radiación que una planta de energía nuclear del mismo vataje. [78] Se estima que durante 1982, la quema de carbón en los EE. UU. liberó 155 veces más radiactividad a la atmósfera que el accidente de Three Mile Island . [79] La Asociación Nuclear Mundial proporciona una comparación de las muertes debido a accidentes entre diferentes formas de producción de energía. En su comparación del ciclo de vida, las muertes por TW-año de electricidad producida entre 1970 y 1992 se citan como 885 para la energía hidroeléctrica, 342 para el carbón, 85 para el gas natural y 8 para la energía nuclear. [80] Las cifras incluyen la minería de uranio , que puede ser una industria peligrosa, con muchos accidentes y muertes. [81]
Al igual que todas las centrales termoeléctricas, las centrales nucleares necesitan sistemas de refrigeración. Los sistemas más habituales para las centrales térmicas, incluidas las nucleares, son:
Un estudio de 2011 del Laboratorio Nacional de Energías Renovables determinó que la planta nuclear mediana con torres de refrigeración consumía 672 galones de agua por megavatio-hora, menos que el consumo medio de energía solar de concentración (865 gal/MWh para el tipo de canal y 786 gal/MWh para el tipo de torre de energía), ligeramente menos que el carbón (687 gal/MWh), pero más que el del gas natural (198 gal/MWh). Los sistemas de refrigeración de paso único utilizan más agua, pero se pierde menos agua por evaporación. En la planta nuclear mediana de EE. UU. con refrigeración de paso único, pasan 44.350 gal/MWh por el sistema de refrigeración, pero solo 269 gal/MWh (menos del 1 por ciento) se consumen por evaporación. [85]
Las centrales nucleares intercambian entre el 60 y el 70% de su energía térmica mediante el ciclo de agua o evaporando agua a través de una torre de refrigeración . Esta eficiencia térmica es algo inferior a la de las centrales eléctricas de carbón, [86] por lo que se crea más calor residual .
Es posible utilizar el calor residual en aplicaciones de cogeneración , como la calefacción urbana . Los principios de la cogeneración y la calefacción urbana con energía nuclear son los mismos que los de cualquier otra forma de producción de energía térmica . La central nuclear de Ågesta en Suecia proporciona generación de calor nuclear. En Suiza, la central nuclear de Beznau proporciona calor a unas 20.000 personas. [87] Sin embargo, la calefacción urbana con centrales nucleares es menos común que con otros modos de generación de calor residual; debido a las regulaciones de ubicación y/o al efecto NIMBY , las centrales nucleares generalmente no se construyen en áreas densamente pobladas. El calor residual se utiliza más comúnmente en aplicaciones industriales. [88] Como la calefacción urbana tiene una curva de demanda estacional, a menudo es solo una solución estacional del problema del calor residual. Además, la calefacción urbana es menos eficiente en áreas menos densamente pobladas y como las centrales nucleares a menudo se construyen lejos de los centros de población debido al efecto NIMBY y las preocupaciones de seguridad, el uso de la calefacción urbana nuclear no se ha generalizado. [89]
Durante las olas de calor de 2003 y 2006 en Europa , las empresas de servicios públicos francesas, españolas y alemanas tuvieron que conseguir exenciones de las regulaciones para poder descargar agua sobrecalentada al medio ambiente. Algunos reactores nucleares cerraron. [90] [91]
El cambio climático , que provoca fenómenos meteorológicos extremos como las olas de calor , la reducción de los niveles de precipitaciones y las sequías, pueden tener un impacto significativo en la infraestructura de las centrales térmicas , incluidas las grandes centrales eléctricas de biomasa y de fisión, si la refrigeración de estas centrales se obtiene de determinadas fuentes de agua dulce . [92] Varias centrales térmicas utilizan refrigeración indirecta con agua de mar o torres de refrigeración que utilizan poca o ninguna agua dulce. Durante las olas de calor, algunas centrales diseñadas para intercambiar calor con ríos y lagos están obligadas por ley a reducir la producción o cesar sus operaciones para proteger los niveles de agua y la vida acuática.
Este problema, que actualmente es poco frecuente y es común a todas las centrales térmicas, puede llegar a ser cada vez más importante con el tiempo. [92] Si el calentamiento global continúa, pueden producirse interrupciones en el suministro eléctrico si los operadores de las centrales no disponen de otros medios de refrigeración, como torres de refrigeración .
Las centrales nucleares, al igual que todas las centrales térmicas, incluidas las centrales de carbón, geotermales y de biomasa , utilizan estructuras especiales para extraer agua para enfriar. El agua se suele extraer a través de rejillas para minimizar los residuos. Muchos organismos acuáticos quedan atrapados y mueren contra las rejillas, mediante un proceso conocido como impacto. Los organismos acuáticos lo suficientemente pequeños como para pasar a través de las rejillas están sujetos a estrés tóxico en un proceso conocido como arrastre. [93] [94]
Los cortes de energía en verano son especialmente pronunciados en Francia , donde se produce alrededor del 70% de la electricidad con plantas de energía nuclear y donde la calefacción eléctrica doméstica está muy extendida. Sin embargo, en las regiones con un alto consumo de energía para calefacción, ventilación y aire acondicionado , la temporada de verano, en lugar de imponer una menor demanda de energía, puede ser la temporada alta de demanda de electricidad, lo que complica los cortes de energía programados en verano.
A lo largo de su ciclo de vida, la energía nuclear tiene bajas emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) . Muchas etapas de la cadena de combustible nuclear (minería, molienda, transporte, fabricación de combustible, enriquecimiento, construcción de reactores, desmantelamiento y gestión de desechos) utilizan combustibles fósiles o implican cambios en el uso de la tierra y, por lo tanto, emiten algo de dióxido de carbono y contaminantes convencionales. [95] [96] [97]
La energía nuclear produce unos 10 gramos de dióxido de carbono por kilovatio hora, en comparación con los 500 gramos del gas fósil y los 1000 del carbón. Como ocurre con todas las fuentes de energía, diversos estudios de análisis del ciclo de vida (ACV) han dado lugar a una serie de estimaciones del valor medio de la energía nuclear, y la mayoría de las comparaciones de las emisiones de dióxido de carbono muestran que la energía nuclear es comparable a las fuentes de energía renovables . [98] [99]
Muchos han sostenido que una expansión de la energía nuclear ayudaría a combatir el cambio climático . Otros han sostenido que es una manera de reducir las emisiones, pero conlleva sus propios problemas, como los riesgos relacionados con accidentes nucleares graves , ataques a instalaciones nucleares y terrorismo nuclear . Algunos activistas también creen que hay mejores maneras de lidiar con el cambio climático que invertir en energía nuclear, incluyendo la mejora de la eficiencia energética y una mayor dependencia de fuentes de energía descentralizadas y renovables . [100]
El accidente de Three Mile Island de 1979 y el desastre de Chernóbil de 1986 , junto con los altos costos de construcción y los retrasos resultantes de las manifestaciones, los mandatos judiciales y las acciones políticas de los activistas antinucleares, acabaron de manera efectiva con el rápido crecimiento de la capacidad mundial de energía nuclear. [3] Una liberación de materiales radiactivos siguió al tsunami japonés de 2011 que dañó la planta de energía nuclear de Fukushima I , lo que provocó explosiones de gas hidrógeno y fusiones parciales . El desastre de Fukushima fue clasificado como un evento de nivel 7. La liberación a gran escala de radiactividad provocó que las personas fueran evacuadas de una zona de exclusión de 20 km establecida alrededor de la planta de energía, similar a la Zona de Exclusión de Chernóbil de 30 km de radio que todavía está en vigor. Los trabajos publicados sugieren que los niveles de radiactividad alrededor de Chernóbil han disminuido lo suficiente como para ahora tener solo un impacto limitado en la vida silvestre. [101]
En Japón, en julio de 2016, la prefectura de Fukushima anunció que el número de evacuados tras los acontecimientos del gran terremoto del este de Japón había caído por debajo de 90.000, en parte debido al levantamiento de las órdenes de evacuación emitidas en algunos municipios. [102]
En marzo de 2011, un terremoto y un tsunami provocaron daños que provocaron explosiones y fusiones parciales en la central nuclear de Fukushima I, en Japón.
Desde entonces, los niveles de radiación en la planta de energía de Fukushima I han variado, alcanzando picos de hasta 1.000 mSv/h ( milisievert por hora), [105] lo que puede causar enfermedad por radiación después de una exposición de una hora. [106] Se produjeron emisiones significativas de partículas radiactivas después de explosiones de hidrógeno en tres reactores, cuando los técnicos intentaron bombear agua de mar para mantener frías las barras de combustible de uranio y purgar gas radiactivo de los reactores para hacer lugar para el agua de mar. [107]
Las preocupaciones sobre la posibilidad de una liberación a gran escala de material radiactivo dieron como resultado la creación de una zona de exclusión de 20 km alrededor de la planta de energía y la recomendación de que las personas que se encontraban dentro de la franja de 20-30 km se quedaran en sus casas. Más tarde, el Reino Unido, Francia y algunos otros países pidieron a sus ciudadanos que consideraran abandonar Tokio, en respuesta a los temores de propagación de la contaminación nuclear. [108] New Scientist informó que las emisiones de yodo y cesio radiactivos de la averiada planta nuclear de Fukushima I se han acercado a los niveles evidentes después del desastre de Chernóbil en 1986. [109] El 24 de marzo de 2011, funcionarios japoneses anunciaron que "se había detectado yodo-131 radiactivo que excedía los límites de seguridad para los bebés en 18 plantas de purificación de agua en Tokio y otras cinco prefecturas". Los funcionarios dijeron también que la lluvia radiactiva de la planta de Dai-ichi está "obstaculizando los esfuerzos de búsqueda de víctimas del terremoto y tsunami del 11 de marzo". [110]
Según la Federación de Empresas de Energía Eléctrica de Japón, "para el 27 de abril aproximadamente el 55 por ciento del combustible en la unidad 1 del reactor se había derretido, junto con el 35 por ciento del combustible en la unidad 2, y el 30 por ciento del combustible en la unidad 3; y los combustibles gastados sobrecalentados en las piscinas de almacenamiento de las unidades 3 y 4 probablemente también fueron dañados". [111] En abril de 2011, todavía se estaba vertiendo agua en los reactores dañados para enfriar las barras de combustible derretidas. [112] El accidente ha superado al accidente de Three Mile Island de 1979 en gravedad y es comparable al desastre de Chernóbil de 1986. [111] The Economist informó que el desastre de Fukushima es "un poco como tres Three Mile Island seguidos, con daños añadidos en los depósitos de combustible gastado", [113] y que habrá impactos continuos:
Los años de limpieza se convertirán en décadas. Una zona de exclusión permanente podría terminar extendiéndose más allá del perímetro de la planta. Los trabajadores gravemente expuestos pueden correr un mayor riesgo de cáncer durante el resto de sus vidas... [113]
John Price, ex miembro de la Unidad de Política de Seguridad de la Corporación Nuclear Nacional del Reino Unido, dijo que "podrían pasar 100 años antes de que las barras de combustible derretidas puedan ser retiradas de manera segura de la planta nuclear de Fukushima en Japón". [112]
En la segunda mitad de agosto de 2011, los legisladores japoneses anunciaron que el Primer Ministro Naoto Kan probablemente visitaría la Prefectura de Fukushima para anunciar que la gran zona contaminada alrededor de los reactores destruidos sería declarada inhabitable, tal vez durante décadas. Según un estudio publicado por el Ministerio de Ciencia y Educación japonés , algunas de las áreas en la zona de evacuación temporal de 19 kilómetros de radio alrededor de Fukushima estaban altamente contaminadas con radionucleidos. [ cita requerida ]
A partir de 2016, el gobierno espera levantar gradualmente la designación de algunas “zonas de difícil retorno”, un área total de 337 kilómetros cuadrados (130 millas cuadradas), para 2021. La lluvia, el viento y la disipación natural han eliminado muchos contaminantes radiactivos, reduciendo los niveles en el distrito central de la ciudad de Okuma a 9 mSv/año, una quinta parte del nivel registrado en 2011. [114]
Sin embargo, según informes de la ONU, las fugas de radiación fueron pequeñas y no causaron ningún daño a la salud de los residentes. [66] La evacuación apresurada de los residentes fue criticada por no estar justificada científicamente, estar impulsada por la radiofobia y causar más daño que el incidente en sí. [67] [115]
En 2013, el desastre de Chernóbil de 1986 en Ucrania sigue siendo el peor desastre nuclear del mundo. Las estimaciones de su saldo de muertos son controvertidas y oscilan entre 62 y 25.000, y las proyecciones más altas incluyen muertes que aún no se han producido. Las publicaciones revisadas por pares generalmente han apoyado una cifra total proyectada de unas pocas decenas de miles. Por ejemplo, se estima que se producirán 16.000 muertes adicionales por cáncer debido al accidente de Chernóbil hasta el año 2065, mientras que, en el mismo período, se esperan varios cientos de millones de casos de cáncer por otras causas. [116] El IARC también afirmó en un comunicado de prensa: "Para ponerlo en perspectiva, el tabaquismo causará varios miles de veces más cánceres en la misma población", pero también, refiriéndose a la cantidad de diferentes tipos de cáncer, "La excepción es el cáncer de tiroides , que, hace más de diez años, ya se demostró que aumentó en las regiones más contaminadas alrededor del lugar del accidente". [117] La versión completa del informe de efectos sobre la salud de la Organización Mundial de la Salud adoptado por las Naciones Unidas , también publicado en 2006, incluía la predicción de, en total, no más de 4.000 muertes por cáncer. [118] La Unión de Científicos Preocupados se mostró en desacuerdo con el informe y, siguiendo el controvertido modelo lineal sin umbral (LNT) de susceptibilidad al cáncer, [119] estimó en cambio que el desastre de Chernóbil causaría un total de 25.000 muertes por cáncer en exceso en todo el mundo. [120] Eso situaría la cifra total de muertes de Chernóbil por debajo de la del peor accidente de rotura de presa de la historia, el desastre de la presa de Banqiao de 1975 en China.
El desastre de Chernóbil provocó grandes cantidades de contaminación radiactiva en toda Europa; el cesio y el estroncio contaminaron muchos productos agrícolas, ganado y suelo. El accidente obligó a evacuar toda la ciudad de Prípiat y a 300.000 personas de Kiev , lo que dejó una zona de tierra inutilizable para los seres humanos durante un período indeterminado. [121]
A medida que los materiales radiactivos se desintegran, liberan partículas que pueden dañar el cuerpo y provocar cáncer, en particular el cesio-137 y el yodo-131 . En el desastre de Chernóbil, los vertidos de cesio-137 contaminaron la tierra . Algunas comunidades, incluida toda la ciudad de Pripyat, fueron abandonadas indefinidamente. Una fuente de noticias informó que miles de personas que bebieron leche contaminada con yodo radiactivo desarrollaron cáncer de tiroides. [122] La zona de exclusión (aproximadamente un radio de 30 km alrededor de Chernóbil) puede tener niveles significativamente elevados de radiación, que ahora se debe predominantemente a la desintegración del cesio-137 . Se espera que esta contaminación dure aproximadamente 300 años. [123]
Debido a la bioacumulación de cesio-137, algunos hongos, así como los animales salvajes que los comen, pueden tener niveles que no se consideran seguros para el consumo humano. [124] En 2012 se levantaron las pruebas de radiación obligatorias para ovejas en partes del Reino Unido que pastan en tierras con turba contaminada. [125]
En 2007, el gobierno ucraniano declaró gran parte de la zona de exclusión de Chernóbil , casi 490 kilómetros cuadrados (190 millas cuadradas), una reserva de animales zoológicos. [126] Muchas especies de animales han experimentado aumentos de población desde que la influencia humana ha abandonado en gran medida la región, incluidos los alces, los bisontes y los lobos. [127] Sin embargo, otras especies como las golondrinas y muchos invertebrados han disminuido. [128] Existe mucha controversia entre los biólogos sobre si Chernóbil es ahora una reserva de vida silvestre. [129]
El SL-1 , o Reactor Estacionario de Baja Potencia Número Uno, fue un reactor nuclear experimental del Ejército de los Estados Unidos que sufrió una explosión de vapor y fusión el 3 de enero de 1961, matando a sus tres operadores: John Byrnes, Richard McKinley y Richard Legg. [130] La causa directa fue la retirada manual incorrecta de la barra de control central , que era responsable de absorber neutrones en el núcleo del reactor. Esto provocó que la potencia del reactor aumentara a unos 20.000 MW y, a su vez, se produjo una explosión. El evento es el único accidente de reactor fatal conocido en los Estados Unidos y el primero que ocurre en el mundo. [131] [130] El accidente liberó alrededor de 80 curios (3,0 TBq ) de yodo-131 , [132] lo que no se consideró significativo debido a su ubicación en un desierto remoto de Idaho . Aproximadamente 1.100 curios (41 TBq) de productos de fisión se liberaron a la atmósfera. [133]
Los límites de exposición a la radiación antes del accidente eran de 100 röntgens para salvar una vida y 25 para salvar bienes valiosos. Durante la respuesta al accidente, 22 personas recibieron dosis de entre 3 y 27 röntgens. [134] La eliminación de los residuos radiactivos y la eliminación de los tres cuerpos expusieron finalmente a 790 personas a niveles nocivos de radiación. [135] Las manos de las víctimas iniciales fueron enterradas separadas de sus cuerpos debido a sus niveles de radiación. [130]
Las centrales nucleares , las plantas de enriquecimiento de uranio , las plantas de fabricación de combustible e incluso, potencialmente, las minas de uranio son vulnerables a ataques que podrían provocar una contaminación radiactiva generalizada . La amenaza de ataque es de varios tipos generales: ataques terrestres tipo comando contra equipos que, si se desactivan, podrían provocar la fusión del núcleo del reactor o la dispersión generalizada de radiactividad; y ataques externos como el choque de una aeronave contra un complejo de reactores o ataques cibernéticos. [136] Los terroristas podrían atacar las centrales nucleares en un intento de liberar contaminación radiactiva al medio ambiente y a la comunidad.
Los reactores nucleares se convierten en objetivos preferidos durante los conflictos militares y han sido atacados repetidamente mediante ataques aéreos militares: [137]
La Comisión del 11 de septiembre de los Estados Unidos afirmó que las centrales nucleares eran objetivos potenciales considerados originalmente para los ataques del 11 de septiembre de 2001. [ cita requerida ] Si los grupos terroristas pudieran dañar lo suficiente los sistemas de seguridad como para causar una fusión del núcleo en una planta de energía nuclear y/o dañar lo suficiente las piscinas de combustible gastado, tal ataque podría conducir a una contaminación radiactiva generalizada. Según un informe de 2004 de la Oficina de Presupuesto del Congreso de los Estados Unidos , "los costos humanos, ambientales y económicos de un ataque exitoso a una planta de energía nuclear que resulte en la liberación de cantidades sustanciales de material radiactivo al medio ambiente podrían ser grandes". [138] Un ataque a la piscina de combustible gastado de un reactor también podría ser grave, ya que estas piscinas están menos protegidas que el núcleo del reactor. La liberación de radiactividad podría conducir a miles de muertes a corto plazo y un mayor número de muertes a largo plazo. [136]
El sabotaje interno se produce porque los miembros de la organización pueden observar y sortear las medidas de seguridad. En un estudio sobre delitos internos, los autores afirmaron repetidamente que el éxito de estos delitos dependía de la observación y el conocimiento de las vulnerabilidades de seguridad por parte de los perpetradores. [ cita requerida ] Desde que comenzó la era atómica , los laboratorios nucleares del Departamento de Energía de los Estados Unidos han sido conocidos por sus violaciones generalizadas de las normas de seguridad. [ cita requerida ] Una mejor comprensión del alcance de la amenaza interna ayudará a superar la complacencia y es fundamental para lograr que los países adopten medidas preventivas más estrictas. [ 139 ]
Los investigadores han hecho hincapié en la necesidad de que las instalaciones nucleares sean extremadamente seguras frente a sabotajes y ataques que podrían liberar cantidades masivas de radiactividad. Los nuevos diseños de reactores tienen características de seguridad pasiva , como la inundación automática del núcleo del reactor sin intervención activa de los operadores del reactor. Estas medidas de seguridad se han desarrollado y estudiado en general con respecto a los accidentes, no a los ataques deliberados a los reactores por parte de grupos terroristas. Sin embargo, la Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos exige ahora que las nuevas solicitudes de licencia de reactores consideren la seguridad durante la etapa de diseño. [136]
Tras los accidentes nucleares de Fukushima I en 2011 , se ha prestado mayor atención a los riesgos asociados a la actividad sísmica y al potencial de liberación radiactiva al medio ambiente. Genpatsu-shinsai , que significa desastre sísmico en una planta de energía nuclear, es un término acuñado por el sismólogo japonés Profesor Katsuhiko Ishibashi en 1997. [140] Describe un escenario de efecto dominó en el que un gran terremoto causa un grave accidente en una planta de energía nuclear cerca de un importante centro de población, lo que resulta en una liberación incontrolable de radiación que hace imposible el control de daños y el rescate. En tal escenario, el daño del terremoto impide gravemente la evacuación de la población. Ishibashi predice que un evento de este tipo tendría un impacto global que afectaría gravemente a las generaciones futuras. [140] [141]
La inundación de la central nuclear de Blayais de 1999 fue una inundación que tuvo lugar en Francia la tarde del 27 de diciembre de 1999. Fue causada cuando una combinación de la marea y los fuertes vientos de la tormenta extratropical Martin provocó que los diques marinos de la planta se desbordaran. [142] El evento resultó en la pérdida del suministro de energía externo de la planta y dejó fuera de servicio varios sistemas relacionados con la seguridad, lo que resultó en un evento de Nivel 2 en la Escala Internacional de Eventos Nucleares . [143] El incidente ilustró el potencial de las inundaciones para dañar las plantas nucleares, con el potencial de liberación radiactiva. [142] [144]
El desmantelamiento de una central nuclear es el proceso por el cual se desmantela una planta de energía nuclear de modo que ya no sea necesario aplicar medidas de protección radiológica. La presencia de material radiactivo requiere procesos que son peligrosos para el trabajo y el medio ambiente local, costosos y requieren mucho tiempo. [145]
La mayoría de las plantas nucleares que operan actualmente en los EE. UU. fueron diseñadas originalmente para una vida útil de aproximadamente 30 a 40 años [146] y tienen licencia para operar durante 40 años otorgada por la Comisión Reguladora Nuclear de los EE. UU . [147] La edad promedio de estos reactores es de 32 años. [147] Por lo tanto, muchos reactores están llegando al final de su período de licencia. Si sus licencias no se renuevan, las plantas deben pasar por un proceso de descontaminación y desmantelamiento. [146] [148] A partir de 2022, [actualizar]el debate continúa en muchos países sobre cuánto tiempo deberían funcionar sus plantas nucleares, ya que algunas se cerrarán antes de lo esperado cuando se construyeron y otras verán su vida útil extendida por décadas. [149] [150] [151]
El desmantelamiento es un proceso administrativo y técnico que incluye la limpieza de la radiactividad y la demolición progresiva de la planta. Una vez que una instalación está completamente desmantelada, no debe persistir ningún peligro de naturaleza radiológica. Los costos del desmantelamiento se distribuirán a lo largo de la vida útil de la instalación y se ahorrarán en un fondo de desmantelamiento. Una vez que una instalación ha sido completamente desmantelada, queda liberada del control regulatorio y el titular de la licencia de la planta ya no será responsable de su seguridad nuclear. En el caso de algunas plantas, la intención es volver eventualmente a la condición de "nuevas instalaciones".
El combustible nuclear gastado es un activo valioso, no simplemente un residuo que requiere eliminación.
reimpreso de
Environmental Practice
, vol. 3, núm. 2 (junio de 2001), pp.86–88 (Oxford University Press))
en la mayor parte de la zona de exclusión, las dosis no son lo suficientemente altas
El nivel de radiación es ahora de unos 9 milisieverts por año, aproximadamente una quinta parte del nivel de hace cinco años
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Medios relacionados con el impacto ambiental de la energía nuclear en Wikimedia Commons