¿Por qué se usa el agua del océano en reactores nucleares?

Para comprender por qué se usa el agua de mar en los reactores nucleares, se requiere una breve introducción en las centrales eléctricas.

Tanto las centrales eléctricas de carbón como las centrales nucleares dependen de grandes cantidades de calor para hervir grandes cantidades de agua. Para la energía nuclear, esto es en términos más simples, una bomba nuclear en constante explosión que está contenida en el “reactor”. Para las centrales eléctricas de carbón, es algo parecido al horno de carbón que encontrará en casas antiguas. Ahora, se bombea una gran cantidad de agua al reactor o al horno y el calor extremo hace que hierva en vapor. Este vapor ahora contiene toda la energía térmica de esa explosión / incendio y luego se alimenta a través de una turbina (al igual que las de las centrales hidroeléctricas en las presas) y la energía térmica se convierte en la energía mecánica de la turbina giratoria. Esta turbina giratoria está conectada directamente a un generador que genera electricidad. Así es como se crea casi toda la energía para su hogar. La mayoría de las tecnologías de generación de energía utilizan algún tipo de turbina; carbón, nuclear, hidroeléctrico, gas natural, incluso un molino de viento puede considerarse como una turbina no contenida. A medida que el vapor viaja a través de la turbina, pierde la mayoría de su energía y se convierte en una mezcla de vapor saturado y vapor de agua y luego se alimenta a las torres de enfriamiento. Las torres de enfriamiento enfrían la mezcla de vapor / vapor de agua hasta que se condensa de nuevo en un líquido, en cuyo punto se vuelve a alimentar al reactor / horno junto con agua nueva. La mayoría del vapor de agua se escapa por la parte superior de la torre de enfriamiento y eso es lo que ve cuando conduce por una planta de energía; vapor de agua, no vapor.

Las plantas de energía nuclear y de carbón siempre se construyen cerca de una fuente abundante de agua para completar este ciclo. Algunas plantas de energía nuclear infames son fuentes de agua dulce casi abundantes; Chernobyl y Three Mile Island, ya que ambos están sin litoral. Como Japón es un país insular, es mucho más fácil encontrar propiedades inmobiliarias junto al océano, que es la fuente de agua más abundante disponible. Por lo tanto, Fukushima usa agua de mar.

La mayor ventaja de usar agua de mar es la abundancia. Sin embargo, también hay muchas desventajas. El agua de mar es muy corrosiva, por lo tanto, se requieren materiales especiales. Incluso el 316 SS no tiene la mejor resistencia a la corrosión del agua de mar, se le otorga una calificación “C” de acuerdo con la Guía de datos de corrosión de NACE, que indica que tiene una tasa de corrosión de más de 0.02 pulgadas por año y solo se usa ocasionalmente. Hay otros materiales que son mejores para el agua de mar; Kynar, Monel, Hastelloy C, aleación de cobalto-níquel-cromo, tántalo, en cuyo punto el costo prohibitivo se convierte en un problema. El acero inoxidable también está sujeto a grietas por tensión y picaduras debido al agua de mar.

Se está vertiendo agua en los reactores para enfriar los núcleos del reactor. Estos núcleos suelen tener sistemas de enfriamiento, pero en el caso de Fukushima sufrieron daños en el terremoto. Si los núcleos no se enfrían a tiempo, podrían derretirse y provocar que el material radiactivo se filtre en la tierra, lo que afectaría gravemente el ecosistema.

El agua utilizada inicialmente provenía del océano simplemente porque estaba fácilmente disponible y podía bombearse fácilmente en la costa de Fukushima. El agua de mar en realidad no es ideal para este propósito, porque la sal residual después de que el agua se evapora es muy dañina para las piezas mecanizadas con precisión dentro del reactor, y la haría inmediatamente inutilizable.

El agua que se ha vertido en los reactores desde la segunda semana del desastre no es agua de mar. Una vez que los ingenieros japoneses tuvieron unos días para evaluar el grado de daño causado por el terremoto y determinaron que no había peligro inmediato de derretimiento, cambiaron a agua dulce con la esperanza de preservar el uso futuro de los reactores.

Para ser claro. El agua de mar o incluso el agua dulce de un río no se utilizan directamente en el recipiente del reactor o, si se trata de un PWR, en el ciclo secundario de vapor / condensado. Se usa estrictamente para enfriar el condensador de vapor y otras cargas de enfriamiento misceláneas. Solo in extremis se usaría para enfriar el reactor directamente. La química del agua está muy estrechamente controlada en el refrigerante primario y en el secundario en un PWR. Eso significa agua muy limpia con algunos aditivos químicos tal vez.