Así es el reactor nuclear oculto a plena vista en el corazón de una ciudad de 8 millones de habitantes
Imagina transitar por una de las ciudades más pobladas de Sudamérica y encontrar en su centro, oculto a plena vista, un reactor nuclear. Un espacio, del cual el grueso de la población desconoce su existencia e ignora el gran valor que aporta al país. Este es un caso real y ocurre en Bogotá, donde hace sesenta años llegó IAN-R1. Te cuento lo que necesitas saber sobre él y como tú también puedes visitarlo.
Átomos para la paz
Casi una década después del fin de la Segunda Guerra Mundial, y bajo el gobierno de Eisenhower, Estados Unidos inició una campaña para darle un lavado de cara a la energía nuclear. Especialmente frente al miedo global y las atrocidades cometidas en las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki.
El programa Átomos para la Paz tuvo el objetivo de acercar a las diferentes naciones del mundo al uso pacífico de la energía nuclear. Para esto, Estados Unidos donó reactores nucleares de investigación a varios países alrededor del mundo. El primero en Latinoamérica llegó a Brasil y fue una prueba de la aceptación de los ciudadanos y los procesos necesarios para la instalación, capacitación y puesta en marcha. En los años posteriores llegaría también a Argentina, Chile, Colombia, Jamaica, México, Perú, Uruguay y Venezuela.
A cambio, estos países serían parte de un esfuerzo conjunto centrado en evitar la proliferación de armas nucleares en la región. En cambio, centrar los esfuerzos y el capital humano en su uso pacífico en investigación o producción de energía.
Colombia tiene en sus manos desde 1965 el primer, y hasta la fecha único, reactor nuclear de su historia. IAN-R1 actualmente es operado por el Servicio Geológico Colombiano y se sitúa en el Centro Administrativo Nacional. Aunque originalmente fue ubicado en las afueras de la capital, el rápido crecimiento y extensión de la urbe lo envolvió, para ser parte ahora del corazón de Bogotá. En la zona se encuentran también instituciones militares y de policía, la Universidad Nacional y la embajada de Estados Unidos. Esta posición estratégica ofrece una seguridad y respuesta inmediata a una brecha en la seguridad por un externo o de operación.
IAN-R1 recibe su nombre por ser el reactor número uno del, en su momento, Instituto de Asuntos Nucleares. Corresponde al modelo TRIGA, por las siglas en inglés de reactor para Entrenamiento, Investigación y producción de Isótopos, General Atomic.
La energía nuclear se ha arraigado en la mente de muchas personas como un riesgo constante. Desastres del siglo pasado y un mal manejo de sus desechos puede infundir cierto temor. Sin embargo, el aprendizaje de estos mismos errores ha fortalecido fuertemente los diseños actuales de los reactores nucleares de todo el mundo.
Es necesario también conocer la diferencia en los dos tipos de reactores que hay. Si bien normalmente se relaciona con la producción de energía, existe una alternativa de menor potencia. IAN-R1 está enfocado en la investigación científica, es incapaz de generar suficiente electricidad para ser empleado como fuente de energía de la zona, aún menos de la ciudad. Cuantificándolo, este produce treinta kilovatios de energía térmica, muy inferior a los reactores de potencia en el orden de centenas a miles de megavatios térmicos.
¿Dónde está el reactor nuclear colombiano?
El edifico del reactor nuclear es una de las tres fuentes radioactivas de mayor actividad en Colombia. Las otras dos son una planta de irradiación gama y el propio depósito de desechos nucleares, y todas se encuentran en la misma zona del país.
IAN-R1 está contenido en una sala diseñada específicamente para sí mismo. La infraestructura del edificio, además de blindar de la radiación a las personas que trabajan allí, está preparada para proteger el núcleo de fuerzas naturales y artificiales.
Es operado y controlado por la Dirección de Asuntos Nucleares, mismo que hace parte del Servicio Geológico. Esta es una entidad pública vigilada y financiada por el Ministerio de Minas y Energía.
Mi visita a las instalaciones del Servicio Geológico Colombiano empezó con un breve repaso en temas de física y química nuclear, enfocado a sentar las bases para comprender lo que se iba a mostrar después. Posteriormente, ingresamos a la sala de control, donde pude aprender sobre el día a día de operaciones y los sistemas principales. La visita fue guiada por el grupo Reactor, constituido por los propios profesionales que trabajan en las instalaciones.
Sala de control
El cerebro del reactor nuclear es la sala de control. Durante la operación del reactor debe haber cuatro personas como mínimo, una de mantenimiento, una de protección radiológica, una de supervisión y finalmente el o la operadora.
Esta sala se divide en dos partes. La primera es donde efectivamente se encuentran los controles del reactor. Sobre el escritorio hay cuatro pantallas que ofrecen toda la información relevante sobre el estado del reactor, especialmente aquellos parámetros clave para un correcto funcionamiento. Así mismo, el sistema se conecta a un sistema de cámaras que permiten vigilarlo sin necesidad de acercarse personalmente a cada componente.
Un control especial, activado solo con llave, permite manipular la posición de las barras de control. Su inserción o extracción regulan la reacción en cadena en el núcleo.
En la parte posterior de las pantallas de control se ubica un gabinete con la electrónica responsable de recoger y procesar la información suministrada por los diferentes sensores a lo largo y ancho del reactor nuclear. Tanto el operador como la computadora se encargan de verificar que todas las variables se encuentren dentro de los rangos permitidos.
La consola de control es el resultado de un esfuerzo en conjunto con México para renovación y modernización. En un lado de la sala se expone la consola previa con una distintiva apariencia de la década de los noventa. A su vez, esta fue una mejora frente a la original que recurría a indicadores analógicos para presentar la información relevante sobre el estado del reactor.
A partir del ingreso en ella se requiere, por cuestiones de protocolo y cultura de seguridad, llevar al menos un dosímetro, instrumento cuyo propósito es medir la dosis de radiación recibida. Además, demuestra que transitar en la sala del reactor o sus alrededores no supone ninguna clase de riesgo, dado que la radiación emitida es ínfima respecto a la natural. En este caso, al finalizar la visita, este mostraba una lectura de cero microsieverts.
Finalmente, se expone un diagrama del estado actual del núcleo del reactor, el arreglo de las barras de combustible, blindajes y espacios para la puesta de muestra e irradiación de las mismas.
El cuerpo y el corazón del reactor nuclear
Los reactores nucleares de potencia, aquellos destinados a la generación de energía, cuentan con un núcleo de mayor tamaño, así como las características e imponentes torres de enfriamiento. IAN-R1, al ser de investigación, su núcleo y sistema de refrigeración son de menor tamaño.
En el centro de la sala se eleva una piscina de 5.25 metros de alto y 2 metros de diámetro rodeada por una estructura de concreto, en su interior se encuentra el núcleo del reactor. El agua empleada es extremadamente pura al someterla a tratamientos especializados de desmineralización. La piscina se encarga de disipar el calor residual y, especialmente, actuar como moderador de neutrones al reducir su velocidad, facilitando su absorción por el U-235 y mejorando la eficiencia del núcleo.
Parte del agua se pierde por evaporación y debe ser constantemente reabastecido. Cabe destacar, esto no supone ninguna clase de riesgo.
El armazón de concreto presenta un mayor diámetro a la altura del núcleo, pero va disminuyendo hasta la parte superior, donde la radiación ha disminuido lo suficiente para ser apenas distinguible por los medidores más sensibles.
Cuando el reactor se encuentra apagado es posible el tránsito de personas por la sala, tanto para inspección, mantenimiento o visitas de externos.
El uranio es el elemento predilecto como combustible, específicamente el isotopo U-235. Este corresponde a una pequeña fracción del encontrado en la naturaleza. En dado caso de absorber un neutrón, puede decaer en dos núcleos más ligeros y emitir dos o tres neutrones, los cuales a su vez permiten repetir el proceso exponencialmente. Sin control y en un corto intervalo de tiempo, el proceso libera tal cantidad de energía que es empleada como arma de destrucción masiva. Sin embargo, esta misma se puede regular y aprovechar para investigación o generación de energía eléctrica.
El diseño original de los reactores TRIGA requería de combustible con un alto nivel de enriquecimiento de uranio, el de IAN-R1 alcanzaba el 93 %. Aproximadamente nueve de cada diez átomos correspondían al isotopo U-235. Tal cantidad es suficiente para la producción de armamento nuclear. Por este motivo, desde Estados Unidos se hizo un programa para actualizar y mejorar el combustible por barras con un enriquecimiento menor al 20 %. Así mismo, aplicar nuevas medidas de contención, seguridad y manipulación.
El núcleo del reactor se divide en distintos elementos. En el exterior se ubica un recubrimiento de grafito que hace las veces de un reflector para los neutrones, conteniendo y disminuyendo las perdidas, y como consecuencia aumenta la eficiencia del reactor y protege al personal de la sala de la radiación residual.
Hay tres espacios dedicados a las barras de control, fabricadas a base de boro, un elemento con una gran capacidad de absorber neutrones. Estas sirven, como su nombre indica, para controlar la fisión en el núcleo. Un sistema mecánico es responsable de insertarlas o extraerlas del núcleo, provocando menor o mayor reactividad, respectivamente.
Así mismo, tres posiciones vacías están destinadas a la introducción de muestras para ser irradiadas. Un sistema neumático se encarga de transportarlas desde una sala aledaña hasta el núcleo del reactor, frenarlas en su caída y finalmente regresarlas a la sala inicial. El objetivo de un reactor de investigación es este mismo, exponer a una gran variedad de ejemplares a irradiación de neutrones, bien sean muestras geológicas, elementos para producir radioisótopos, entre otros.
En los espacios restantes se ubican los llamados clúster, conjuntos de tres o cuatro barras de combustible de tipo TRIGA. Cada una de ellas contiene, en una vaina de acero inoxidable, hidruro de uranio-zirconio. El encapsulado asegura la contención de los elementos radioactivos antes, durante y después de ser introducidas al núcleo.
El último abastecimiento de combustible para el reactor IAN-R1 fue realizado en 1997. En el hipotético caso de operarlo continuamente en jornada completa, se tienen reservas para varias décadas.
Desechos nucleares
Una de las grandes preocupaciones alrededor de la energía nuclear es el tratamiento de los desechos. A diferencia de otros métodos de generación de electricidad, los restos son compactos y durante todo el proceso están contenidos, facilitando enormemente su transporte, almacenamiento y tratamiento.
A finales del siglo XX, la IAEA, Agencia Internacional de Energía Atómica, fomentó un programa para la recuperación de combustible nuclear de reactores de investigación a su país de origen. En el caso de Colombia, el material de alto enriquecimiento regresó a Estados Unidos en 1996, donde se almacena hasta la actualidad en el Savannah River Site, Carolina del Sur. Una vez devuelto se habilitó la exportación del nuevo combustible de menor enriquecimiento para la operación del reactor nuclear.
Desde el cambio de combustible y hasta la fecha, ninguna barra de combustible ha sido segregada como desecho. En dado caso, se mantendrían en almacenamiento húmedo como etapa preliminar de gestión.
Líneas de investigación
Desde el Servicio Geológico Colombiano se aprovecha el reactor nuclear en distintas áreas. Destaca la conocida como activación neutrónica, en la cual se emplean los neutrones emitidos por la fisión del uranio para irradiar una muestra dada. Los núcleos atómicos pueden absorber uno, dos o más neutrones, transformándose en isotopos radioactivos inestables, creando efectivamente una fuente de radiación.
Una muestra activada por neutrones puede emplearse para distintos propósitos. Por ejemplo, usarse en detectores de material particulado para conocer y cuantificar la contaminación en una cierta parte, a partir de la cual se pueden tomar medidas de mitigación.
También, es de gran utilidad para conocer la composición de una cierta muestra de roca o mineral. A partir de esto, el SGC busca crear un inventario del territorio colombiano, conocer la distribución y cantidad de sus recursos para un correcto aprovechamiento y conservación. Similarmente, se realizan procesos de geocronología, lo que permite conocer la historia geológica del país.
Ciertos radioisótopos se pueden emplear para detección y diagnóstico en la conocida como medicina nuclear, pero la capacidad de IAN-R1 es insuficiente para producir la dosis requerida para su aplicación.
Más allá de la investigación
IAN-R1 se ha establecido como un reactor escuela, un espacio donde formar capital humano capacitado en los protocolos de seguridad, el funcionamiento y demás aspectos para la correcta operación de un reactor nuclear. Así mismo, ofrecer las herramientas para generar conocimiento, divulgarlo y ser la base de futuros proyectos nucleares de mayor envergadura en el país.
El reactor nuclear no es un centro cerrado y alejado de la población, sino que busca ser un lugar de encuentro en ciencias nucleares en el país. Por este motivo, universidades o instituciones externas tienen la posibilidad de hacer uso de IAN-R1 para investigación. Esto no supone un costo, en cambio, se promueve la vinculación al SGC por medio de convenios para estrechar relaciones y crear oportunidades de intercambio de conocimiento.
Sesenta años de operaciones seguras
IAN-R1 es un reactor nuclear del modelo TRIGA, especialmente diseñado para su fácil instalación y operación y con la seguridad como un aspecto primordial. Se implementaron sistemas pasivos y activos para apagarlo en caso de salirse de los parámetros de operación normal y segura.
En caso de algún fallo mayor donde el operador pierda el control, las barras de control caerían automáticamente por acción de la gravedad, suprimiendo en gran parte la reacción en cadena. El reactor está diseñado tal que la eficiencia de reacción disminuye rápidamente al alcanzar altas temperaturas, es decir, en un supuesto escenario de sobrecalentamiento descontrolado, el núcleo es inherentemente incapaz de llegar a un nivel crítico que desencadene un desastre mayor. Este proceso es totalmente independiente del factor humano.
Además de la inspección y mantenimiento constante, hay un fuerte vínculo con otras instituciones en todo el continente para hacerse un seguimiento mutuo. De esta manera se tiene vigilancia y apoyo internacional para asegurarse de la correcta operación del reactor nuclear. Esta misma colaboración internacional ha sido fundamental en consolidar la energía nuclear como la forma más segura de producir energía en el mundo.
El mayor reto del reactor nuclear
Durante sesenta años de existencia IAN-R1 se ha asentado como un reactor nuclear seguro y está categorizado como de bajo riesgo. El mayor desafío al que se ha enfrentado no fue técnico, sino administrativo. El INEA, institución a cargo del reactor nuclear, inició proceso en liquidación en 1997. Por lo tanto, parte de sus responsabilidades fueron reasignadas a Ingeominas, entre ellas la operación de IAN-R1. El 31 de marzo de 1998 el reactor nuclear quedaría en parada prolongada.
Ambas decisiones suscitaron problemas nacionales e internacionales. Ingeominas no contaba con el conocimiento ni la experiencia para operar un reactor nuclear, y con la liquidación del INEA los operadores y científicos que lo operaban fueron removidos de sus cargos.
Un reactor nuclear no puede ser simplemente apagado y olvidado. En el periodo de parada prolongada recibió mantenimiento e inspección constante, asegurando la integridad de las instalaciones y el combustible. Si bien se barajó la posibilidad de desmantelarlo, el proceso requeriría de una fuerte inversión y varios años de trabajo.
Más allá del dinero, Colombia perdería un recurso muy importante en términos científicos. IAN-R1 era parte de otros laboratorios donde trabajaban varias personas en distintas áreas del conocimiento aprovechando la energía nuclear.
Uno de los tantos afectados era el Laboratorio de Calibración Dosimétrica, donde detectores de radiación eran calibrados para su uso en otros sectores como la medicina o la minería. Instituciones privadas y gubernamentales debían recurrir a otros países para la obtención de radioisótopos, aumentando costos y dificultando el acceso para investigaciones e industria.
En 2005 el gobierno colombiano tomó la decisión de reactivarlo. En el proceso se realizaron inspecciones, arreglos, mejoras y actualizaciones. En 2008 se obtuvo la licencia para operación enfocada a entrenamiento y calificación de operadores. Un año después, la licencia incluía la irradiación de muestras. Cerca de cumplir medio siglo de existencia, IAN-R1 volvió a operar y ser un pilar clave para Colombia.
Visita por tu cuenta el reactor
El reactor nuclear no es solo parte del SGC, sino que es un bien de todas y todos. Por este motivo, cualquier persona, especialmente colegios y universidades, pueden solicitar una visita a sus instalaciones. Los recorridos guiados se realizan los viernes. Inicialmente, se dan bases de la física y química involucradas, para luego visitar la sala de control y el propio reactor nuclear. Un excelente equipo de las personas que trabajan en el lugar se encarga de explicar detalladamente cada sección.
Agendar una visita es sorprendentemente sencillo, solo es necesario enviar un correo a visitas-ianr1@sgc.gov.co. Por este medio se responderá con la información requerida para la reserva y las fechas disponibles.
Esto hace parte de un esfuerzo por concientizar a la ciudadanía sobre como no hay que temer a la energía nuclear, en cambio, conocerla y entenderla abre las puertas a muchas oportunidades que pueden mejorar la calidad de vida de las personas y una herramienta maravillosa para conocer mejor el país.
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