Mirador Nuclear

Agustín Zuñiga 1

Desde el Big Bang al Cotidiano: La Energía Nuclear Presente

Agustín Zúñiga Gamarra

Instituto Peruano de Energía Nuclear, Apartado Postal 1687, Lima 41, Perú Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Apartado Postal 14-0149, Lima 14, Perú

Resumen

En este articulo pretendemos poner de manifiesto que la energía nuclear, esta vigente y que en el caso del Perú, se puede realizar estudios de investigación, desarrollo e innovación con gran impacto para el país fundamentalmente. Se presentan algunas ideas de proyecto, que pueden realizarse en los sectores mas sensibles de la demanda nacional como son: salud, energía, educación, productividad y seguridad. Para ello se debería usar la oferta disponible con que cuenta el país, centrado principalmente en el Centro Nuclear de Huarangal. Se incluyen también algunas ideas de proyectos en el campo nuclear de beneficio para las regiones del país en los campos señalados. Palabras claves: Energia nuclear-Aplicaciones Energia Nuclear-Peru nuclear – Regionalizacion Energia Nuclear (Nuclear energy – Nuclear Energy Applications – Nuclear Peru – Nuclear Energy and Regionalization)

La energía nuclear está presente en el universo desde su propio surgimiento en la gran explosión, el Big Bang, desde allí conforme el espacio se extendía, las iniciales partículas comenzaron a perder energía y a unirse (fusionarse) constituyendo los primordiales núcleos ligeros (hidrógeno, helio), en el proceso de la Nucleosíntesis, dando origen posteriormente a los diversos elementos y que compitiendo desenfrenadamente con la fuerza gravitatoria constituyeron y mantienen viva a las estrellas como el sol, soporte del sistema solar y generadora de condiciones de vida en la tierra. En nuestra vida diaria actual, la energía nuclear conducida por la inteligencia del hombre está muy vigente como es la generación de energía nucleoeléctrica; diagnóstico y terapia en la salud; monitores radiactivos para estudiar procesos industriales y de contaminación ambiental; transmutación de elementos estables en radioactivos; irradiación de alimentos; esterilización de insectos nocivos; datación arqueológica; entre otros. Es decir siempre el conocimiento nuclear ha estado vigente y lo está ahora. La sociedad mundial al inicio del siglo XXI enfrenta los problemas tal vez mas graves de su existencia, tanto como especie humana cuanto como ser vivo en la tierra. Nos hemos dado cuenta que ella no era una fuente infinita de recursos, ni tan grande como para soportar el mal trato y el desprecio de sus únicos

habitantes pensantes, racionales, el hombre (y la mujer). Hemos llegado a la conclusión, forzados por las circunstancias, que los problemas que atravesamos son globales, urgentes y multidimensionales (multidisciplinarios). Hoy mas que antes necesitamos imprimir una cultura de resultados, de optimización de recursos, y de eficacia. No hay más posibilidades de derroche ni de discriminación. En esa dirección se torna prioritario el medio ambiente y la vida. Así, todas las ciencias (naturales y humanas) enfrentan estos problemas como fundamentales y perentorios. ¿Qué hacemos para enfrentar la carestía de energía?. ¿Qué hacemos para enfrentar la demanda alimentaria?. ¿Qué hacemos para proteger el medio ambiente?. ¿Qué hacemos para detener las enfermedades? Estas preguntas han puesto en jaque y en cuestionamiento el poder de las ciencias, que como dijo, Sábato, “cuando llega a ser monarca los es de un reino de fantasmas”. Porque para que tenga poder, precisamente, o lamentablemente, lo hace a costa de ser más abstracto y por tanto menos concreto y cercano a los problemas del día a día que enfrenta el ser humano. Por tanto a cambio de no alcanzar la corona del reino de fantasmas, contentémonos con el deber de enfrentar los problemas citados que son una realidad confrontacional con los que trabajamos en ciencias. Considerando que el conocimiento nuclear es transversal a todas las disciplinas su aporte a la

Mirador Nuclear

Agustín Zuñiga 2

sociedad en el escenario de las demandas expuestas a nivel nacional y mundial se pueden ordenar según los sectores: Salud (SALU), Educación (EDUC), Seguridad (SEGU), Energía (ENER) y Producción (PROD). Pero antes de detallar las propuestas pasemos revista rápida al ámbito nuclear mundial y nacional. A nivel mundial la energía nuclear después del exuberante apogeo entre los 50 y 80 vino su declinamiento y casi desaparición entre los 90 (efecto Chernobyl). Ahora comienza a retomar vigencia, observada en la cantidad de publicaciones y conferencias internacionales y también en la proliferación de propuestas tecnológicas haciéndola más competitiva como es el caso de la nucleoelectricidad en comparación a las otras fuentes, particularmente respecto a los hidrocarburos y la hidroeléctrica. Este resurgimiento se ve promovida por los graves problemas de la contaminación ambiental, el creciente costo del petróleo y la inestabilidad política de los principales productores de combustibles fósiles. Este auge impresionante en la construcción de Centrales Nucleares se ve en Asia: la China anuncia que en los siguientes 15 años va a poner operativo un promedio de 1 reactor cada 2 años. Japón construirá 12 en la próxima década, la India 20 antes del 2020. Se conoce que 29 centrales están en construcción en países como Japón, China, Rumania, Ucrania, India, Corea etc. En Finlandia se ha encargado a la empresa francesa ANP-Framatome la construcción de un reactor avanzado de agua a presión de 1600 MWe. Con una posibilidad de iniciar la construcción de 1 central en Argentina, Brasil y México en los siguientes 5 años. Hasta donde se conoce Chile ha entablado acuerdos con Corea del Sur y el gobierno oficialmente ha expresado claramente su interés. También dentro del campo de la energía nuclear, el futuro de mayor impacto está en la anunciada construcción del primer Reactor Experimental de Fusión Termonuclear, ITER, el cual se construirá en el Centro Nuclear de Cadarache, Francia, los países involucrados en este proyecto son: Unión Europea, Rusia, Estados Unidos, Corea del Sur, Japón, China y India, con una inversión que supera los 5 000

millones de dólares, el plazo para el inicio de la operación es el 2016. La otra gran propuesta energética en Europa es la pila de combustible (Cell fuel), su principio es bastante conocido, se trata de producir hidrógeno a partir del agua, luego este hidrógeno reacciona con el oxigeno y se libera energía mas agua como residuo no contaminante. Su uso, en dispositivos electrónicos, en términos comerciales se realizará con seguridad durante esta década. Pero para el transporte, aun no, debido al precio de los derivados del petróleo. La denominada fórmula perfecta para el futuro será la de producir hidrógeno para las pilas de combustible mediante la energía de fusión. Aun faltan algunas décadas para convertirla en realidad. En el caso peruano existe un estancamiento, después de la gran inversión realizada en la construcción del Centro Nuclear de Huarangal, RP10 (inaugurado el 27-11-88), no se ha hecho mayor esfuerzo, los bajos presupuestos operativos y los dispositivos legales que impiden repotenciar sus instalaciones e incorporar personal de talla internacional, dan la imagen de un futuro nada prometedor como es el caso de los vecinos de la región como Brasil o Chile. El Perú dispone también de otras instalaciones de relieve como son: el Centro de Medicina Nuclear, la Planta de Irradiación Multiuso, el Laboratorio de Patrones Secundarios y la Facilidad Nuclear RP0. Todas ellas conducidas por el Instituto Peruano de Energía Nuclear, IPEN, que en razón de su mandato fundacional debe: desarrollar el conocimiento y tecnología nuclear, promover su uso pacífico en beneficio del país y garantizar el uso seguro de las radiaciones ionizantes. De otro lado la infraestructura nuclear nacional, se complementa con establecimientos públicos y privados que hacen uso de la energía nuclear, en la forma de radioisótopos y fuentes de rayos X o electrones. Con lo que el mercado nacional gira alrededor de instalaciones radioactivas aplicadas a la medicina y algunos usos industriales de control de calidad y otros ensayos no destructivos. El país en el mercado internacional solamente vende radioisótopos en cantidades muy limitadas, a países de la región: Ecuador, Costa

Mirador Nuclear

Agustín Zuñiga 3

Rica, Bolivia y Colombia. En comparación a los vecinos la opción nucleoeléctrica no ha sido aún tomado en cuenta, tan solo se está limitando a la posibilidad de venta del mineral uranio sin ningún valor agregado. La oferta tecnológica nuclear nacional (capital humano y laboratorios) se encuentra principalmente en el IPEN y también en algunas universidades e instituciones privadas. Las técnicas probadas y validadas son: Análisis por activación neutrónica. Calibraciones de instrumentos de medición de radiaciones. Aplicaciones diversas de radiotrazadores. Radiofármacos diversos. Gestión de residuos. Dosimetría de radiaciones ionizantes.

Inspección de uso seguro de las radiaciones ionizantes. Servicios de irradiación con neutrones. Servicios de irradiación para la conservación de alimentos. Esterilización de utensilios médicos y Datación por huellas de fisión. También hay otras que recién están en etapas de desarrollo y consolidación: Transporte de neutrones. Gestión de Combustible. Nuevos radioisótopos. Remediación ambiental. Uso de la radiación en la agricultura, y biología. Datación por C-14 y Estudio de materiales por difracción neutrónica. Finalizamos el artículo proponiendo algunas ideas de proyectos de trabajo en las áreas de interés nacional.

LFRX Laboratorio de fluorescencia de RXLAAN Laboratorio de Activación NeutrónicaLINN Laboratorio de Instrumentación NuclearLFER Laboratorio de Física Experimental de Reactores LPSE Laboratorio de Patrones SecundariosLTRA Laboratorio de Trazadores RadioactivosLCAM Laboratorio de Contaminación AmbientalLHUN Laboratorio de Huellas NuclearesCISA Centro de Irradiación de Santa AnitaFIGA Fuente de Irradiación GammaLBIO Laboratorio de BiotecnologíaLCOI Laboratorio de Contaminación InternaRP0 Reactor Nuclear RP0RP10 Reactor Nuclear RP10CSEN Centro Superior de Estudios NuclearesLINF Laboratorio de InformáticaLIMA Laboratorio de Investigación en MaterialesPPRI Planta de Producción de RadioisótoposLFIN Laboratorio de Fisica NuclearLCAL Laboratorio de CálculoLMQU Laboratorio de Mantenimiento QuímicoLFIA Laboratorio de Física Aplicada

Tabla 1. Laboratorios del Instituto Peruano de Energía Nuclear según las aplicaciones nucleares ofertadas en esta institución.

Mirador Nuclear

Agustín Zuñiga 4

SALUD SEGURIDAD PRODUCTIVIDAD

Producción del radioisótopo fosfor-32Formación de inspectores, auditores y evaluadores para el uso seguro de las radiaciones ionizantes.

Aseguramiento de la trazabilidad de resultados en los laboratorios y su certificación.

Contaminación de aguas subterráneas en alguna localidad donde se usan pozos de agua y están cercanos a rellenos sanitarios.

Desarrollo de la cultura de seguridad en las organizaciones que utilizan fuentes radioactivas.

Aplicación de radiotrazadores en la optimización de procesos industriales

Generadores de tecnecio-99mMonitoreo de niveles de radiación en las minas

Evaluación de contaminación de ríos, playas, lagunas por desechos convencionales e industriales.

Contenidos de metales pesados en la leche cruda en zonas productoras de leche y mineras a la vez.

Desarrollar y certificar dosímetro para neutrones.

Fluorescencia de RX para la determinación de metales en soluciones de interés biológico.

Producción del radioisótopo de iodo-125Desarrollar y certificar dosímetro de radón en minas, aire y agua.

Simulación de facilidad BNCT en el RP10.

Concentraciones en metales y compuestos inorgánicos.

Cálculos de quemado del combustible por simulación de montecarlo.

Diseño de elevación de potencia del reactor RP0 o RP10

Concentraciones en tejidos de animales y plantas.

Implementación de un sistema nuclear de medición de potencia en el RP10.

Producción de radioisótpos por CICLOTRON

Concentraciones en cuerpos de interés médico.

Comparación de medición de quemado de elementos combustibles por técnicas gamma y reactividad.

Fortalecimiento de la capacidad nacional en ensayos no destructivos.

Concentración de boro-10 en muestras biológicas.

Evaluación del impacto ambiental de establecimientos mineros.

Caracterización del haz de neutrones para optimizar los resultados de difracción.

Investigación de compuestos para BNCTDesarrollar y certificar dosímetro para campos mixtos de neutrones y gammas.

Determinar concentraciones en suelos, agua de río y mar

EDUCACION ENERGIA

Desarrollo de una red nacional de enseñanza del conocimiento nuclear para los niveles, primario, secundario y universitario.

Capacidad de las reservas de uranio en el Peru

Implementación de una red latinoamericana de experimentos compartidos en ciencia y tecnología nuclear (cursos aplicados).

Evaluaciòn de las bondades de las Centrales Nucleares vigentes

Construcción y puesta a punto de “kits” de cadenas nucleares básicos para la enseñanza de aplicaciones nucleares.

Evaluaciòn de la factivilidad de otras fuentes de energía renovables en el Perú

Diseño de una facilidad de irradiación BNCT utilizando montecarlo.

Factibilidad de Central Nucleoeléctrica

Desarrollo de laboratorio de instrumentación virtual para aplicaciones nucleares.

Inspección de sistemas de refrigeración y lubricación en motores de combustión interna.

Determinar la composición de materiales cósmicos.

Producción de hidrógeno para energía

Mirador Nuclear

Agustín Zuñiga 5

PROPUESTAS REGIONALES1. Utilizar las radiaciones en alimentos. Instalación de plantas de irradiaciónen las regiones que la necesiten.

2. Utilizar las radiaciones para aguas servidas. Instalación de plantas deirradiación en las regiones que la necesiten

3. Utilizar las radiaciones para gestionar el agua. Implementar técnicas debúsqueda de agua en los cerros.

4. Utilizar las radiaciones para gestionar el medio ambiente. Implementaren las universidades con las regiones laboratorios de análisis de agua,suelo y aire contaminados.5. Utilizar el conocimiento nuclear en la educación. Implementar en lasregiones conocimiento nuclear para mejorar la educación.

6. Utilizar el conocimiento nuclear en la promoción de empleo. ImplementarParques Tecnológicos Interactivos en las Provincias.

7. Utilizar el conocimiento nuclear en la educación. Trasladar el reactornuclear RP0 a una región.

8. Utilizar la energía nuclear. Centrales Nucleares de Energía en AlgunasRegiones.

Tabla 3. Proyectos de investigación y desarrollo utilizando el conocimiento nuclear para los sectores de salud, seguridad nuclear, productividad, educación y energía. También por su magnitud se incluyen propuestas regionales.

Nota: Las apreciaciones son de exclusiva responsabilidad del autor. Lima, Septiembre 2008.

Mirador Nuclear

Agustín Zuñiga 6

Figura 1. Esquema de la gran explosión (Big Bang), y la expansión del universo.

Figura 2. El reactor nuclear del RP10 produce neutrones que son utilizados en la producción de radioisótopos, investigación y educación principalmente.

Mirador Nuclear

Agustín Zuñiga 7

Figura 3. Esquema y partes de una central nuclear de energía nucleoléctrica.

Figura 4. Esquema de un reactor nuclear de agua a presión para la generación de energía nucleoléctrica.

Mirador Nuclear

Agustín Zuñiga 8

Figura 5. El centro de medicina nuclear donde se utilizan los radioisótopos para el diagnostico y terapia. En la planta de irradiación multiuso se irradian alimentos y otros productos de esterilización.