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La línea de tiempo nuclearPrimera parte

Entorno nuclear

Por Lydia C. Paredes Gutiérrez (lpg@nuclear.inin.mx) y Javier M. Ortega Escalona (jortega@nuclear.inin.mx)

Para poder comprender la evolución que ha tenido el área nuclear y predecir su futuro, es

importante hacer una reseña de los eventos más relevantes que se han presentado desde la

época de los grandes filósofos griegos hasta nuestros días. A continuación se presenta la prime-

ra parte de estos descubrimientos en la línea del tiempo.

En Grecia, Demócrito proclama que todos los materiales

están formados por pequeñas partículas, a las cuales él

llamó átomos, cuyo significado en griego es “no divisible”.

400 a. C.

El elemento uranio es descubierto por Martin Klaproth.

1789

Michael Faraday propuso el concepto de campo eléctrico.

1833

Julius Plücker identifica por vez primera los

rayos catódicos.

1862

29

Modelado matemáticode sistemas de protección catódica

Por: Fís. Eduardo Sáinz Mejía, Depto. de Automa-

tización e Instrumentación (esm@nuclear.inin.mx)

En estructuras metálicas que están en contac-

to o inmersas en un medio conductor eléctri-

co (como el suelo), ocurre la corrosión de ori-

gen electroquímico, que consiste en la disolu-

ción por oxidación de los iones de la superfi-

cie metálica hacia el medio como consecuen-

cia del transporte de carga eléctrica. El objeti-

vo de los sistemas de protección catódica es

inhibir o invertir el sentido de las corrientes

eléctricas en la superficie del metal a proteger

y evitar así esta disolución iónica. Esto último

se logra mediante el uso de ánodos adiciona-

les, que ya sea por su potencial natural de

equilibrio con el suelo (ánodos de sacrificio o

pasivos) o por un potencial aplicado por una

fuente externa (corriente impresa o activos),

impiden la disolución de los iones metálicos

de la superficie a proteger a expensas de di-

solver (corroer) las superficies de los ánodos

adicionales.

Fueron varias las tareas desarrolladas para

este proyecto e involucraron a personal de

diversos departamentos del ININ. Una de ellas

consistió en desarrollar un programa de com-

putadora. El objetivo del sistema de software

denominado MASPC (Modelo mAtemático de

Sistemas de Protección Catódica) es el de ob-

tener las distribuciones de potencial y de den-

sidad de corriente eléctrica en los fondos de

tanques verticales de almacenamiento de hi-

drocarburos cuando éstos se protegen de la

corrosión mediante sistemas catódicos. El pro-

grama permite al usuario definir de manera

interactiva un arreglo de superficies que deli-

mitan a un volumen cerrado de suelo en don-

de se incluyen tanto el fondo del tanque como

las superficies de los ánodos. También de

manera interactiva el usuario puede estable-

cer “condiciones de frontera” (como pueden

ser para las superficies de los ánodos, ya sea

los potenciales en un sistema activo, o bien

las densidades de corriente en un sistema

pasivo), y finalmente el programa resuelve la

ecuación diferencial parcial de Laplace en tres

dimensiones para obtener los potenciales e

intensidades de los campos eléctricos que no

se conozcan previamente. Las soluciones ob-

tenidas pueden visualizarse de dos maneras,

ya sea con vectores o flechas dibujadas sobre

las superficies, lo que permite juzgar la mag-

nitud y dirección de un campo eléctrico o in-

tensidad de corriente, o bien mediante super-

ficies coloreadas, lo que permite juzgar la dis-

tribución y la magnitud de las variables.

Para cumplir con las restricciones de tiempo y

el presupuesto del proyecto, se utilizó el méto-

do de elemento frontera como técnica de

Entorno nuclear

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1869

1895

Wilhelm Roentgen descubre los rayos X trabajando con

los tubos de Crookes.

Dimitri Mendeleyeev desarrolló la ley periódica de los elementos,

la cual se transformó posteriormente en la Tabla periódica de los

elementos.

William Crookes confirma la existencia de los rayos catódicos

y afirma que son partículas con carga negativa.

1878

Thomas Alva Edison descubrió el efecto termoiónico.

1883

Heinrich Hertz observó por primera vez

el efecto fotoeléctrico.

1888

1890El torio radiactivo es utilizado por primera vez como recubri-

miento de los capuchones de las linternas para acampar,

debido a que produce una luz brillante cuando se quema.

1896El científico francés Henri Becquerel descubre que algu-

nos átomos emiten energía en forma de rayos. El uranio

emite radiación.

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mer ministro Tony Blair afirmó que la energía

nuclear volvería a ser considerada en el Rei-

no Unido”, señala Stephen Tritch. “Además,

países como Polonia, Suiza o la Republica

Checa están empezando a plantearse la op-

ción nuclear como una alternativa real, segu-

ra, económica y compatible con el medio

ambiente”. En su opinión, existe en Europa un

gran respeto por el medio ambiente, y esta

sensibilidad será un factor clave en el renaci-

miento de la energía nuclear.

Industria, capacidad y futuro

Ante un posible crecimiento de los pedidos de

nuevas centrales nucleares, le planteamos al

presidente de Westinghouse si la industria

cuenta con capacidad suficiente para enfren-

tarse a ese reto.

“No tengo ninguna duda sobre nuestra capa-

cidad para hacer nuevas centrales. Hay que

cuestionarse, sin embargo, si existirán restric-

ciones en el caso de que se decida construir

muchas centrales en muy poco tiempo. Em-

presas especializadas como la japonesa

constructora de grandes forjados integrales

(única en el mundo) o la española ENSA, po-

drían tener algunos problemas para dar una

respuesta rápida a todos los pedidos, situa-

ción que también deberían afrontar su-

ministradores como Westinghouse. Esto ocu-

rre también en otros mercados, y tenemos que

estar preparados para ello”.

Las ventajas de los nuevos diseños

El proyecto que ha obtenido la certificación

de diseño de la NRC es el AP1000. En este

sentido, explica Stephen Tritch, “nuestro diseño

y el que ha elegido GE, así como el que están

examinando principalmente las compañías

eléctricas en Estados Unidos es el llamado

pasivo. Estos diseños requieren mucho menos

equipo para generar mayor seguridad.

Dependen de varios fenómenos naturales como

la gravedad o la condensación, de modo que

no se precisan componentes activos ni poten-

cia eléctrica exterior”, señala. “Para construir y

operar la central se requerirá menos equipo, y

menos productos de consumo como cemento

básico, cables o tuberías. De esta forma, se

podrá construir en menos tiempo y con un coste

inferior, y durante el período de operación de

40 o 60 años los costes de operación y mante-

nimiento serán también menores. El mercado

norteamericano considera estos avances como

una gran ventaja”.

Las soluciones de la gestión de residuos

Para el presidente de Westinghouse, la mejor

solución que existe en este momento para la

gestión de los residuos radiactivos pasa por el

almacén centralizado. “En la producción de

energía nuclear tenemos un solo residuo: el

combustible nuclear gastado, que capturamos

y almacenamos, en principio, en la propia cen-

tral”, explica. “Se ha promovido recientemente

la utilización de almacenamientos centraliza-

dos, que en mi opinión son la respuesta co-

rrecta. Otra posibilidad es mirar al combustible

usado nuclear como una fuente continuada

de energía. El combustible que ha sido quema-

do en el reactor tiene una gran energía alma-

cenada en sí mismo. En el futuro, con el conti-

nuo crecimiento de la necesidad de electrici-

dad en el mundo, y muy especialmente en al-

gunos lugares, estoy seguro de que este com-

bustible gastado será una fuente de energía

adicional”.

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1897

1908

J. J. Thomson estableció la existencia del electrón

como partícula.

Marie y Pierre Curie descubren el radio. También madame

Curie define la radiactividad.

1898

Ernest Rutherford observó radiaciones en uranio y torio y con-

cluye que puede ser dividida en dos tipos, rayos alfa y beta.

1899

En el Congreso de Física de París el matrimonio Curie anuncia

que las partículas alfa son partículas atómicas materiales, lo

cual comprueba Rurherford. Pierre Curie observa otro tipo de

radiación, la radiación gamma.

1900

1905Albert Einstein desarrolla la Teoría Especial de la Relatividad

y concluye que la masa puede ser transformada en energía

(E=mc2). Propone también la existencia del fotón.

Las primeras patentes para irradiación de alimentos se publican

en los Estados Unidos de América y Europa. Este método para

procesar alimentos consistía en exponerlos a un haz de radia-

ción gamma, sin que el alimento se hiciera radiactivo.

Alfred Bücherer demostró que los electrones

aumentan su masa conforme se incrementa

su velocidad.

27

“De hecho, en este momento, algunas compa-

ñías están uniendo esfuerzos en el uso de esos

fondos de una forma más eficaz, y han pre-

parado una propuesta para obtener los fon-

dos del DOE y empezar a trabajar de acuerdo

a su elección de tecnología pasiva

(Westinghouse o General Electric). El Gobier-

no ha concedido cantidades significativas de

dinero a través de este programa para ser uti-

lizado en actividades como autorizaciones

previas de emplazamientos y diseño requeri-

do para obtener la licencia combinada de

operación”.

Algunas declaraciones recientes del propio

presidente Bush hacen referencia a que al

menos 16 compañías eléctricas están consi-

derando la construcción de nuevas centrales

nucleares, así como a la posibilidad de que

se construyan al menos 25 en los Estados

Unidos.

“Probablemente a finales de esta década se

estará en situación de decidir un pedido y la

intención es tener una nueva central en opera-

ción para la mitad de la siguiente década”,

asegura Tritch.

China, mercado en alza

Ante los planes anunciados por las autorida-

des chinas sobre la futura construcción de

centrales nucleares, el presidente de

Westinghouse considera que “lo que primero

que hay que tener en cuenta acerca de China

es que requiere un crecimiento tremendo en

generación eléctrica y que va a necesitar mu-

chas fuentes de energía”. Actualmente, China

cuenta con nueve centrales nucleares en ope-

ración, las cuales representan solo un 2 por

ciento de la generación total. “Sus responsa-

bles -afirma Tritch han manifestado que se

construirán entre 30 a 40 reactores nuevos a

lo largo de los próximos 20 años; es decir, a

un promedio de dos por año. Además, cons-

truirán nuevas centrales de carbón, y están

finalizando la construcción del mayor proyec-

to hidroeléctrico del mundo. Sin duda, van a

tener que aprovechar todas las fuentes posi-

bles para responder a su gran crecimiento”.

Sobre la presencia de Westinghouse en Chi-

na, su presidente nos informa de que “se en-

vió una oferta el 28 de febrero de 2005 y han

estado valorándola durante más de un año.

Creemos que la decisión va a adoptarse pronto,

tal vez los próximos dos meses, y que estará

probablemente entre el diseño de AREVA y el

de Westinghouse, si bien hay que contar con

una tercera oferta rusa. Creemos que les inte-

resan en particular las características pasivas

de nuestro diseño, que consideran muy avan-

zadas”.

Europa como mercado

La decisión de Finlandia de iniciar la cons-

trucción de un quinto reactor y la construc-

ción del nuevo grupo en Francia hacen pre-

sagiar un renacimiento de la energía nuclear

en Europa. Según Tritch, “en Europa, cada país

toma sus propias decisiones relativas a la ener-

gía eléctrica. Entre ellas, observamos grandes

diferencias de enfoque. Francia ha estado siem-

pre muy comprometida con la energía nuclear,

por lo que no nos sorprende su decisión de

apostar por un nuevo grupo, y estamos se-

guros de que construirá una serie de nuevos

reactores cuando surja la necesidad de au-

mentar la generación eléctrica en la próxima

década”.

“Desde nuestra perspectiva, en Europa detec-

tamos cambios importantes sobre las posibili-

dades de la energía nuclear. Por ejemplo, hace

sólo tres años la política energética del Reino

Unido situaba en primer lugar las energías

renovables. Sin embargo, recientemente, el pri-

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Frederick Soddy propone la existencia de los isótopos

Ernest Rutherford descubre que la mayor parte de

un átomo es un espacio vacío e identifica el núcleo

atómico. Definió también las órbitas.

1910

1911

George de Hevesy es la primera persona de la que se tiene noticia que utilizó un

trazador radiactivo. Siendo un investigador joven, vivía en una pensión económica.

Sospechó que la dueña de la pensión, por ahorrar dinero, guardaba las sobras de co-

mida y las servía al día siguiente. Para comprobar su sospecha, agregó un trazador

radiactivo al alimento que él dejó y al día siguiente utilizó un detector de radiación

para probar que tenía la razón. La dueña lo denunció con las autoridades y lo corrió

de la pensión, pero él ganó posteriormente un premio Nobel de química por el desarro-

llo de esta metodología.

1913

Niels Bohr desarrolla la teoría de la estructura atómica,

dividiendo el átomo en dos partes; un núcleo y los elec-

trones que se mueven en orbitas alrededor del núcleo.

William Bragg estableció las condiciones que debe tener un cristal para pro-

ducir interferencia en una onda electromagnética.

El avión de la marina NC-4, cruza por primera vez el

océano Atlántico guiado por instrumentos alimentados

con energía del elemento radio.

1919

William Bragg estableció las condicones

que debe tener un cristal para producir

interferencia en ondas electromagnéticas.

Hans Geiger inventa el contador

que lleva su nombre para medir

la radiactividad

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La situación actual de la energía nuclearEntrevista a Stephen Tritch.

Presidente de Westinghouse Electric Company *

Entorno nuclear

“La sensibilidad de Europa hacia el

medio ambiente será clave para reto-

mar la opción nuclear”

En los últimos meses se han puesto de mani-

fiesto diversos factores que parecen favorecer

el desarrollo de la energía nuclear. En rela-

ción a esta realidad, Stephen Tritch afirma que

existen tres áreas fundamentales. “Por un lado,

nos enfrentamos al crecimiento continuado del

desarrollo en muchos países, como es el caso

de China, situación que requiere la adición de

electricidad de carga base. Por otro lado, una

razón fundamental por la que la energía nu-

clear está recibiendo una consideración tan

grande es que las centrales han operado en

todo el mundo en forma muy rentable y segu-

ra, lo que promueve la confianza de la gente

en la energía nuclear”. Según afirma, al compa-

rar ésta con la energía dependiente de fuentes

basadas en combustibles fósiles como gas

natural y carbón -cuyo coste ha continuado

creciendo-, la energía nuclear se percibe como

más competitiva.

“Finalmente, un factor que no debemos olvi-

dar es el reconocimiento de la mayor parte de

las naciones (Estados Unidos lo ha reconoci-

do tarde) de que el calentamiento global es

una realidad, y como comunidad global ne-

cesitamos proteger el medio ambiente. Por todo

ello, la opción nuclear, con su capacidad para

generar electricidad sin afectar al medio am-

biente, está siendo considerada en muchos

* Fragmento de la entrevista publicada en Revista Nu-clear Española. Sociedad Nuclear Española N° 262.Abril 2006

países. Todas estas razones han conducido a

la conclusión de que la opción nuclear es la

respuesta correcta”.

La opción nuclear en Estados Unidos

El gobierno estadounidense ha puesto en mar-

cha iniciativas que promueven la construcción

de nuevas centrales. A este respecto, el presi-

dente de Westinghouse afirma que “la admi-

nistración del presidente Bush llegó a la conclu-

sión, hace un par de años, de que la nueva

energía nuclear debería constituir una parte

importante de la generación futura en Estados

Unidos, opinión compartida por muchos se-

nadores y congresistas demócratas y republi-

canos. Esta actitud ha deparado consecuen-

cias positivas. La primera fue la política ener-

gética aprobada hace un año y que contem-

pla beneficios para las compañías que gene-

ren nueva energía nuclear. Un ejemplo es la

concesión de recursos en el caso de que se

produzcan retrasos en el proceso de licencia-

miento”. Según expone Tritch, también se ha

comprometido dinero para el llamado Nuclear

Power 2010, destinado a ayudar a las compa-

ñías eléctricas a iniciar procesos de licencia-

miento, a través del Departamento de Energía

(DOE).

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Rutherford descubre que los núcleos de ciertos elementos ligeros,

tales como el nitrógeno, pueden ser desintegrados por el bombar-

deo con partículas alfa provenientes de una fuente radiactiva. Iden-

tifica como productos de la desintegración a núcleos de hidrógeno

y postula que se trata de una partícula elemental a la que denomi-

na «protón».

Herman Blumgart, un médico del

Laboratorio Thorndike del Hospital en

de la ciudad de Boston, es el primero

en utilizar trazadores radiactivos

para diagnosticar una enfermedad

cardiaca.

1919

1927

Ernest O. Lawrence inventó el ciclotrón, instrumento que logra-

ba la aceleración de iones hasta alcanzar altas velocidades,

sin necesitar altos voltajes.

1929

Años 30 (principios)

James Chadwich descubre el neutrón.

1932

Cuando el uranio-235 es bombardeado con neutrones, no se produ-

ce un elemento más pesado como se esperaba. En su lugar, se pro-

ducen varios elementos más ligeros (Enrico Fermi).

1934

Diversos elementos son bombardeados con neutrones en

un intento de producir nuevos isótopos o elementos.

Laboratorios dentales comienzan a mezclar pequeñas cantidades de óxido

de uranio con materiales a base de porcelana, para dar el color fluores-

cente de los dientes naturales, a coronas, puentes y dentaduras postizas.

25

aniversario de la SJNA,

durante la ceremonia

oficial, El Cabildo de

la ciudad de

Zitácuaro, en sesión

solemne del 19 de

agosto de 2006 acor-

dó otrogar la presea al

doctor Francisco

Granados Correa, un

miembro de la comu-

nidad científica del

país, que no carece de

méritos para ostentar

con orgullo y dignidad

tan importante galardón.

El Dr. Granados es oriundo de Zitácuaro, de

donde salió a realizar sus estudios de QFB en

la Facultad de Química de la Universidad Au-

tónoma del Estado de México, obteniendo su

titulo profesional en 1987. Fue contratado por

la Gerencia de Materiales Radiactivos del Ins-

tituto Nacional de Investigaciones Nucleares

en septiembre del mismo año. Posteriormente

pasa a ser investigador “B” del Departamento

de Química del ININ en octubre de 1991, ob-

tiene su Maestría en Ciencias por el ISET en

1993 a raíz de lo cual es aceptado como

miembro del Sistema Nacional de Investiga-

dores en 1997, motivación para que en el año

de 2004 obtenga su Doctorado en Ciencias

por parte de la Universidad Metropolitana-

Iztapalapa, haciéndose merecedor la medalla

al mérito Universitario por obtener el mejor

promedio de su generación.

La contribución a la formación de recursos

humanos del Dr. Granados ha sido intensa ya

que cuenta con la dirección de 16 tesis de

licenciatura y maestría. Las comunicaciones

científicas también son numerosas: 15 artícu-

los nacionales e internacionales con estricto

arbitraje científico, 10 artículos in extenso y 26

congresos nacionales e intencionales.

Su actividad docente también ha sido impor-

tante, pues es profesor de varias asignaturas

de la Maestría en Seguridad e Higiene Ocupa-

cional, Instituto Estatal para el Desarrollo de

la Seguridad en el Trabajo (ISET), Gobierno del

Estado de México, Zinacantepec, Méx. Desde

1987. Profesor de asignatura de la Facultad

de Química de la U.A.E.M., en el Centro Uni-

versitario de Ciencias Biológicas y

Agropecuarias (C.U.C.B.A.), Universidad de

Guadalajara, y en el Centro de capacitación

del ININ. Ha sido también jurado de diversas

tesis de licenciatura y maestría, de proyectos y

de concursos. Preocupado por su formación

continua ha tomado 46 cursos con los que se

mantiene vigente en sus actividades científicas.

Vaya pues, una calurosa felicitación para nues-

tro recién galardonado y esperemos que siga

coronando de éxitos su prometedora carrera

científica.