El uranio: el elemento más polémico

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Image caption El uranio tiene el mayor peso atómico de entre todos los elementos.

Cuando, en 1938, Otto Hahn descubrió la increíble cantidad de energía que se podía liberar al dividir el átomo de uranio, abrió el camino para conseguir no sólo una fuente de electricidad potencialmente ilimitada, sino también para lograr la bomba atómica.

Hoy, el potencial de este elemento nos sitúa en una nueva encrucijada, que divide a los ecologistas.

La ironía está en que los primeros usos del uranio ni siquiera alumbraban su increíble potencial.

En la mesa de laboratorio del departamento de Química del University College de Londres, el profesor Andrea Sella sitúa en fila varios objetos de cristal de un color verde amarillento, un salero y un vaso de vino.

Sella apaga las luces del laboratorio y enciende una bombilla ultravioleta.

De pronto, la fila de vasos se enciende con una misteriosa fluorescencia. El color y el brillo extraordinario es el resultado de las sales de uranio del vaso, explica.

Este fenómeno deleitaba y perturbaba por igual a los hombres de la época victoriana.

Pensaban, incluso algunos de los científicos que investigaban las propiedades del uranio, que los misteriosos colores y las luces eran indicios de un vínculo con el mundo sobrenatural.

Solo a finales del siglo XIX se descubrió que el uranio tenía, de hecho, propiedades de otro mundo.

Radioactividad

En 1896, Henri Becquerei descubrió que al colocar sales de uranio sobre una placa fotográfica, la placa se ennegrecía a causa de la radiación emitida por las sales de uranio. La radiación atravesaba papeles negros y sustancias opacas.

Fue su estudiante doctoral Marie Curie la que llamó a esta propiedad "radioactividad", utilizando el prefijo "radio" de la palabra griega que denomina el rayo o el haz de luz.

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Image caption Fue Marie Curie la que le puso nombre a la "radioactividad".

La inestabilidad del átomo de uranio es la fuente de un misterioso poder.

El uranio, con 92 protones, es el elemento de mayor peso atómico de los que se encuentran en la naturaleza, y su núcleo sobredimensionado puede descomponerse, emitiendo partículas alfa: uniones de dos neutrones y dos protones.

Estas partículas son los núcleos de los átomos de helio, y es por la descomposición radioactiva del uranio y otros elementos inestables que existe el helio en el planeta Tierra.

Las partículas alfa salen despedidas del núcleo del uranio como la metralla de una explosión.

Estos misiles minúsculos viajan a una velocidad increíble, de 16.093 kilómetros por segundo.

En el contexto de las radiaciones no es muy peligroso: una hoja de papel es suficiente para proteger el cuerpo de la radiación alfa.

Pero cada vez que un elemento inestable como el uranio desprende una partícula de radiactividad, "decae", transformándose en otro elemento.

Así, el uranio se transforma en torio, que a su vez se convierte en protactinio, hasta que al final se convierte en plomo.

Riesgos para la salud

Estos elementos que decaen producen otras formas de radiación, beta y gamma, que puede penetrar el cuerpo humano, produciendo muchísimo daño.

Destrozan y matan las células, lo que produce envenenamiento por radiación.

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Image caption La radiación puede ser peligrosa para la salud.

También pueden interrumpir el funcionamiento de las células.

Aunque el cuerpo humano puede muchas veces repararse a sí mismo, las células dañadas proliferan de forma salvaje (lo que sucede en el cáncer) o provocar mutaciones genéticas que transmitimos a nuestros hijos.

Marie Curie nunca fue completamente consciente de los riesgos de la radiación para la salud. Al contrario, se dice que dormía con una brillante ampolla de isótopos radioactivos junto a la cama.

Pero ella y muchos de sus colegas murieron de enfermedades relacionadas con la exposición a la radiación.

La radiación puede ser peligrosa, pero cada vez que un átomo radioactivo dispara uno de esos misiles minúsculos, se genera un producto secundario potencialmente muy útil (además del helio): el calor.

Y el calor producido por el uranio todavía juega un papel crucial en dar forma al ambiente físico de nuestro mundo.

Se estima que la desintegración del uranio y otros elementos radioactivos es la fuente de alrededor de la mitad del calor que existe en el interior de la Tierra. El resto proviene del proceso de formación del planeta.

Lo que esto significa es que el uranio y sus similares han dado forma a la Tierra tal y como la conocemos.

Su legado termal ayuda a las corrientes de convección energéticas que son la fuente del campo magnético terrestre, y también dirige el movimiento de las placas tectónicas que forman la superficie de la Tierra.

El movimiento tectónico ha esculpido las capas de Tierra en las que vivimos.

La capacidad de nuestra especie de liberar la energía de los átomos del uranio deriva de otra propiedad relacionada de este inseguro elemento.

Fisión

En 1930, científicos descubrieron que si disparas un neutrón (una partícula subatómica sin carga) hacia algunos átomos del uranio, puedes dividirlos en dos, liberando enormes cantidades de energía en el proceso. Esto se llama fisión, de la forma latina "división".

La división del átomo representa un punto de inflexión en la historia, el primer paso para hacerse con una energía hasta ese momento inimaginable.

Las cosas evolucionaron rápido desde ese primer descubrimiento.

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Image caption Las plantas nucleares cuentan con torres de refrigeración.

El mundo estaba al borde de una guerra y tanto los estadounidenses como los alemanes se dieron cuenta de que podría ser posible utilizar la fisión para crear nuevas y devastadoras bombas.

Esto es porque la fisión se puede utilizar para provocar una reacción nuclear en cadena.

Cada vez que se divide un átomo de uranio, libera tres neutrones que a su vez pueden dividir otros núcleos fisibles, liberando aún más neutrones…con consecuencias explosivas.

El reto para los científicos que intentaban desarrollar estas nuevas armas terroríficas era conseguir suficiente material fisible.

Como en el caso de otros elementos, el uranio se presenta en formas levemente distintas conocidas como "isótopos", que se diferencian entre ellas en el número de neutrones del núcleo.

El uranio natural contiene una mezcla de dos isótopos principales. El más común con diferencia es el uranio-238 que no se divide fácilmente. Supone el 99,3% del uranio que se encuentra en la Tierra.

El restante 0,7% es el tipo fisible, el uranio-235.

Proyecto Manhattan

En 1942, un equipo estadounidense del Proyecto Manhattan liderado por el físico italiano Enrico Fermi, construyó el primer reactor nuclear en el suelo de una pista de squash en el campus de la universidad de Chicago.

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Image caption Edward Teller fue uno de los participantes en el Proyecto Manhattan liderado por Enrico Fermi.

Se le denominó "Chicago Pile-1" y Fermi lo utilizó para crear la primera reacción en cadena auto-sostenida.

Mostró que incluso el uranio natural, con una proporción muy baja de material fisible, podría utilizarse para crear una reacción en cadena. El truco estaba en usar el grafito como "moderador".

Los moderadores provocan reacciones en cadena con más facilidad al ralentizar a los neutrones, lo que hace más probable que puedan dividir otros núcleos.

Las bombas, sin embargo, no tienen nada que ver con la moderación.

Las reacciones nucleares incontroladas de las bombas atómicas requieren una elevada concentración de material fisible.

Pero separar el uranio-235 del uranio-238 es muy difícil. Químicamente son casi idénticos y tienen casi la misma masa.

Es posible utilizando centrifugadoras, pero la tecnología centrífuga estaba muy poco desarrollada.

El reactor nuclear de Fermi ofrecía una ruta alternativa hacia la bomba.

Cuando un neutrón golpea uno de los núcleos no fisibles del uranio-238, lo puede convertir en un nuevo elemento, el plutonio.

Destrucción mutua asegurada

Los núcleos de plutonio son fisibles y los primeros reactores nucleares del mundo se convirtieron en fábricas para convertir el uranio en plutonio para programas de construcción de bombas.

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Image caption Las bombas atómicas mataron a más de 150.000 personas.

El éxito del Proyecto Manhattan estuvo marcado de forma espeluznante por el lanzamiento de las dos bombas atómicas, una de uranio, la otra de plutonio.

Las bombas mataron a más de 150.000 personas y, pocos días después, los japoneses se habían rendido, poniendo fin a la segunda Guerra Mundial.

Lo que siguió fue un largo punto muerto. Durante décadas, el mundo se quedó atrapado por la Guerra Fría.

El conflicto se contuvo por la magnitud de las consecuencias en caso de que estallase.

Esto se llamó la doctrina de la "destrucción mutua asegurada", con la consecuencia de llevar a ambos bandos a desarrollar armas cada vez más terroríficas para asegurar un equilibrio de poder.

Pero, al mismo tiempo, la atención se dirigió hacia usos más pacíficos de la fisión nuclear.

Generar energía fue una ocurrencia tardía con los primeros reactores.

Estos reactores necesitaban ser enfriados, y utilizar el gas que los enfriaba para mover las turbinas era un buen acto de relaciones públicas.

Silencio

En la década de 1950, una nueva rama de investigación nuclear empezó a investigar la posibilidad de desarrollar reactores nucleares específicamente para generar electricidad.

Hoy, alrededor del 10% de la electricidad mundial se genera a partir de la fisión de átomos de uranio.

Las plantas nucleares están envueltas en un silencio que da miedo.

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Image caption La energía nuclear tiene partidarios y detractores.

Lo único que se oye, incluso en la planta Sizewell B en la costa de Suffolk, es un leve zumbido.

"Aburrido está bien", dice Colin Tucker, encargado de la seguridad de la planta.

Pero el milagro diabólico en el centro de un reactor moderno está lejos de ser aburrido.

En el centro del reactor se dividen 1.000.000.000.000 (un trillón) de átomos cada segundo, dice Tucker.

Cada día, la reacción nuclear controlada en Sizewell B genera el calor equivalente a la energía de la bomba que destruyó Hiroshima multiplicada por tres.

Esa energía se guarda en dos piscinas con agua súper caliente atrapada bajo presión en un cilindro de acero.

Este es el aspecto del proceso que pone más la piel de gallina.

El director de la planta, Jim Crawford, me lleva a través de una serie interminable de pasillos acolchados con aluminio.

Alcanzamos una puerta de seguridad formidable donde me dice que presione un medidor de radiación Geiger.

Entro en un gran sarcófago de hormigón. Un diseñador de platós de Hollywood tendría dificultades para construir algo tan inquietante y ominoso.

Hay una valla que da a una piscina profunda. Las luces dentro del agua inusualmente azul iluminan el panel plateado. Esto es lo que se conoce como la piscina de combustible nuclear gastado.

Miro hacia el agua que está abajo.

"Estás observando parte del material más radioactivo del mundo", dice Crawford.

Una piscina olímpica

En esta piscina se guardan las barras de combustible de uranio gastado.

Como estas barras han estado expuestas a una reacción nuclear, muchos de los átomos de uranio-238 se han transformado en plutonio todavía más radioactivo.

Me sorprende lo pequeña que es: sobre 40 metros de largo y quizás unos 15 metros de ancho.

Image caption El combustible utilizado en Sizewell cabe en una piscina olímpica.

Sizewell proporciona entre el 3% y el 4% de la electricidad del Reino Unido, y lleva en marcha casi dos décadas.

Pero todo el combustible utilizado en esos años cabe en una piscina olímpica.

Es el peligro que supone la energía nuclear y los deshechos que produce lo que ha provocado que la tecnología sea tan impopular en el mundo y lo que explica por qué, durante décadas, los ecologistas se opusieron de forma implacable.

Pero a medida que aumentan las evidencias sobre el cambio climático, el equilibrio del riesgo está cambiando.

El peligro de un desastre nuclear necesita sopesarse contra el consenso mayoritario de que las emisiones de efecto invernadero están provocando un cambio en el clima.

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