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La línea de tiempo nuclearPrimera parte
Entorno nuclear
Por Lydia C. Paredes Gutiérrez ([email protected]) y Javier M. Ortega Escalona ([email protected])
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 ([email protected])
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-
Contacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto NuclearContacto Nuclear 7
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.