Hace treinta y siete años, el 26 de abril de 1986, el reactor de la central nuclear de Chernóbil sufrió una fusión catastrófica . En las semanas que siguieron, el evento mortal obligó a cientos de miles de personas a mudarse del área circundante, que todavía hoy es una «zona de exclusión» desierta.
de Denis Fougerouse
El accidente nuclear de Chernobyl fue causado por un desafortunado cóctel de errores humanos y un diseño defectuoso del reactor. Fue el peor desastre nuclear de la historia, liberando más de 400 veces más material radiactivo que la bomba atómica de Hiroshima .
Una reacción en cadena incontrolable dentro del reactor provocó un fuerte aumento de la temperatura que finalmente resultó en la fusión de las barras de combustible, una explosión de vapor y un incendio. Las barras de combustible derretidas se acumularon temporalmente en el fondo de la cámara del reactor antes de llegar a los niveles más profundos de la planta de energía.
Esta infernal sopa fundida ha demostrado ser una fuente inesperada de información para geólogos como yo. En una nueva investigación publicada en American Mineralogist , mis colegas y yo mostramos que los pequeños circones formados en Chernobyl cambian nuestra comprensión de cómo se comportan estos cristales y lo que nos dicen sobre el pasado de la Tierra.
Corium y la pata de elefante
El material del reactor fundido se llama corium, y es un serio competidor para la sustancia más peligrosa de la Tierra.
La exposición cercana a la radiación del corium puede matar en cuestión de minutos, pero eso no es todo. Corium es extremadamente caliente y genera su propio calor a partir de la radiactividad. Es muy difícil enfriarlo.
El corium en Chernobyl alcanzó los 2.600 ℃ , casi el doble de la temperatura de la superficie del transbordador espacial durante el reingreso a la atmósfera o la mitad de la temperatura en la superficie del sol. A modo de comparación, la temperatura de la lava natural de los volcanes oscila entre 500 y 1000 ℃.
Corium es tan caliente que se come todo a su paso. Puede disolver acero, arena y hormigón, y transforma el agua en vapor radiactivo casi al instante.
En Chernobyl, se estimó que se generaron 1.500 toneladas de corium, que fluyeron como lava y se abrieron paso a través de metros de concreto en el sótano de la planta de energía.
Una segunda explosión, aún más devastadora, se evitó bombeando el agua utilizada para extinguir el fuego desde los niveles del sótano. En última instancia, el corium incorporó suficientes materiales de construcción extraños que no pudo generar suficiente calor para mantener su estado líquido y se solidificó en un bulto que parece la pata de un elefante.
Circón y geólogos: una historia de amor
Las barras de combustible de uranio están hechas de óxido de uranio enriquecido, revestidas de aleación de circonio. Corium arena disuelta y hormigón, que tienen una alta composición de silicio.
Zirconio, silicio y oxígeno: todos los ingredientes estaban presentes en el fundido de Chernóbil para cristalizar circonitas (ZrSiO₄) del ancho de un cabello humano.
A los geólogos y científicos de la Tierra les encanta el circón , porque estudiarlo puede revelar la edad en que se formaron las rocas y qué proceso geológico las formó. También es muy resistente a las duras condiciones geológicas y es estable durante miles de millones de años.
Las muestras de circonitas del corium solidificado en Chernobyl son especiales porque sabemos mucho sobre las condiciones en las que se formaron y su historia.
En muchos sentidos, se pueden considerar análogos a los experimentos controlados, pero desde un entorno extremadamente peligroso que no se puede reproducir de forma segura en un entorno de laboratorio. Por el contrario, los circones de rocas naturales tienen historias largas y enrevesadas que son difíciles de desenredar.
Sorprendentemente, los circones de Chernobyl mostraron características llamadas «texturas de reequilibrio», que también se encuentran en muchos circones naturales. Hasta ahora, estas características se atribuían a la acción del agua disolviendo el mineral.
Sin embargo, el derretimiento de Chernóbil contenía poca o ninguna agua. Esto nos dice que las características fueron creadas por el derretimiento directamente, sin la influencia del agua.
Los circones de Chernobyl enseñaron a los geólogos que los circones no son tan resistentes como pensaban y esto debe tenerse en cuenta al estudiar rocas complejas.
Medicina forense nuclear: CSI para la seguridad nuclear
Estudiar las secuelas de los incidentes nucleares es un tipo de trabajo de detective llamado análisis forense nuclear. No solo es útil para los geólogos.
Las fusiones de reactores de plantas de energía nuclear han ocurrido solo tres veces en la historia: en Chernobyl, en Three Mile Island en los EE. UU. en 1979 y en Fukushima Daiichi en Japón en 2011.
Los reactores de energía nuclear modernos han incorporado más características de seguridad para evitar otro desastre de Chernobyl.
Usando instrumentación extremadamente compleja, es posible medir la composición exacta del uranio y otros elementos radiactivos encontrados en el sitio de un incidente.
Al medir la proporción de isótopos de uranio y plutonio, se puede determinar información sobre el tipo de combustible utilizado en el reactor.
Esto no solo es útil para comprender los accidentes y mejorar la seguridad. Responder preguntas sobre el tipo de combustible que se usa puede ayudarnos a sacar muchas otras conclusiones, incluidas las causas del accidente y cómo mitigarlas.
El análisis forense nuclear también es útil para controlar las instalaciones nucleares supervisadas por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), promoviendo el uso seguro, protegido y pacífico de las tecnologías nucleares.
Más información: Reequilibrio de circón mediado por fusión producido durante la fusión del reactor de Chernobyl, American Mineralogist (2023). DOI: 10.2138/am-2022-8824 . www.minsocam.org/msa/ammin/AM_ … ugerousePreprint.pdf
