jueves, 19 de septiembre de 2013

En busca de Plutonio-238

Uno de los hitos tecnológicos más desconocidos que produjo La Guerra Fría es la creación de lo que podríamos llamar las superbaterías, aunque su nombre real asuste a propios y extraños ya que responden al de generadores termoeléctricos de radioisótopos. Trata de imaginarte que pudieses tener una batería no demasiado pesada que produjese electricidad durante décadas sin un desgaste apreciable. Pues existen desde los años 50 y se llegaron a miniaturizar para utilizarlas en marcapasos.

En estos momentos te estarás preguntando donde está la pega, porque cargas incansablemente todos los días el móvil si semejante maravilla ha estado a disposición de la humanidad desde hace seis décadas. Pues la pega principal se encuentra en que el combustible que necesita, el Plutonio-238, se obtiene en su mayoría a partir de un subproducto de las armas nucleares los reactores nucleares de uso militar conocido como Neptunio 237 y después de varios tratados de desarme, para tranquilidad de la generación actual y las futuras, ya no es una opción viable. Aunque dudo que con la histeria hacia lo nuclear que nos rodea hubiese tenido la suficiente buena prensa para su venta en el caso de que se hubiese un método sencillo de producción.


¿Por qué te traigo hoy esto a colación? Pues porque las pocas reservas que quedan en el mundo de Plutonio-238 se están agotando a marchas forzadas y pueden provocar un nuevo parón en la exploración espacial, convirtiendo en territorio vedado el Sistema Solar Exterior e imposibilitando una visita con astronautas a Marte, ya que en esa zona la utilización de paneles solares es inviable. Sondas espaciales como las Pioneer 10 y 11, Viking 1 y 2, Voyager 1 y 2, Galileo, Ulysses, Cassini, New Horizons y los Mars Exploration Rovers ya no se podrán construir cuando se acaben los 16 kilogramos que le restan a la NASA. De entrada, con el plantel de misiones programadas queda combustible para llegar hasta el 2020. A partir de ahí se abre el abismo.


Por cierto, para el que le guste las conspiraciones. Aunque parezca surrealista "existía en el mundo un único proveedor de Plutonio-238 reconocido, Rusia, que en principio lo producía en su complejo nuclear secreto de Mayak, lugar donde ocurrió el primer accidente nuclear de la historia en el ya lejano 1957 (aún así siguen al tajo). Pero según las últimas informaciones, obviamente imposibles de contrastar, en la actualidad sólo produce tritio y algunos radioisótopos, pero nada de Plutonio-238, o eso quieren que creamos".

6 comentarios:

  1. Podemos usar la fuerza de nuestros corazones como fuente de energía.

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  2. Hombre, una entrada interesante en "Ucronía..." sin añadir una canción para dormir la siesta...

    No conocía el tema del plutonio-238, y dan ganas de buscar más información, pues da incluso para algún guión interesante de película (o para muchísimos de las basuras que nos regala ahora Hollywood)

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  3. Un (largo) matiz.

    Para armamento el isótopo interesante es el Pu239. El Pu238 chupa neutrones como su puta madre, y su presencia en armamento sería contraproducente (elimina neutrones que podrían fisionar el Pu239). El Pu239 de las bombas se obtiene de un precursor distinto, irradiando en un reactor nuclear Uranio natural U238.

    El U238 es fisionable, pero no fisible, o sea, no se fisiona apreciablemente con neutrones de la energía que se obtiene en un reactor térmico. El U238 absorbe un neutrón resultante de la fisión del U235, pero no se fisiona él mismo. En vez de fisionarse, transmuta en U239 inestable, que sufre un decaimiento beta-negativo rápido y se convierte en Np239, el cual repite el proceso y se transmuta en Pu239.

    Y entonces hay que darse prisa, porque el Pu239 es un excelente combustible, y hay que sacarlo del reactor antes de que se fisione él mismo ó transmute en Pu240 (ponzoña, no sirve para nada) ó Pu241 (fisible, pero cutre).

    Esto es solo posible con reactores específicamente diseñados para ello, con ciclos de combustible muy cortos, capaces de carga contínua en funcionamiento y otras peculiaridades.

    Los reactores civiles tienen ciclos de combustible demasiado largos (de 3 a 6 años) con paradas de recarga cada 1-2 años, y destruyen la mayor parte del Pu239 que producen, bien fisionandolo ó transmutándolo en Pu240 y 241, que no son útiles militarmente. Así que una central eléctrica no supone riesgo de proliferación de armamento, por muy extendido que esté el bulo.

    Recapitulando: para producir Pu239 para armamento, se irradia U238 y aunque también aparece una mínima cantidad de Pu238 desde el Np237, la proporción es reducida, y la separación isotópica una pesadilla. Para armamento se recurre a ese proceso para separar el Pu239 del resto de los isótopos y ya es una odisea. Extraer Pu238 de las colas de Pu empobrecido en el isótopo 239 requeriría una segunda separación isotópica. Es una locura. No se hace.

    De modo que decir que el Pu238 se obtuvo principalmente como subproducto de la fabricación de bombas, no me parece demasiado exacto.

    El Pu238 en la práctica se obtiene de otra forma que evita recurrir a separaciones isotópicas, basta con separaciones químicas. Aunque eso no significa que sea fácil.

    Su precursor en la práctica es el Np237. Y el Np237 tapoco se vende en las ferreterías. Hay que obtenerlo reprocesando combustible nuclear irradiado, aprovechando que los demás isótopos de este elemento transmutan en otros como se mencionó arriba, y por tanto se puede separar químicamente sin recurrir a la complicadísima separación isotópica. Así que telita con la que hay que montar sólo para obtener la materia prima. Empezamos bien.

    Luego hay que introducir ese Np237 depurado en otro reactor nuclear para irradiarlo, que absorba un neutrón y se transforme en Np238, y que una desintegración beta-negativa lo transforme en Pu238. Extraes las pastillas del reactor, las procesas químicamente media docena de veces para separar el Pu238 del Np237 que no transmutó, y al final obtienes tu elemento de Pu238 para mandar a Marte.

    Como para no ser escaso y costar lo menos 40 euros el kilo...

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  4. Acabo de ver tu comentario. Tienes toda la razón del mundo y me lancé a redactar el artículo basándome en mis conocimientos previos del tema.

    Paso a corregirlo sin más. Aunque como no me aguanto y me gusta que aún te pases por aquí después del decaimiento benaventano.

    Así que me voy a volver un poco conspiranoico por chincharte un poco y realizar un largo matiz sobre tu matiz.

    Decir que en teoría se puede utilizar el propio Np237 para construir un arma nuclear, es muy difícil pero plausible (se supone que nunca se ha construido), y por lo tanto habría que ver como se contempla su producción según un futuro tratado de desarme entre los Estados Unidos y Rusia, ya que por el momento su producción y exportación sólo se vigila mediante el Wassenaar Arrangement (acuerdo en el que participa España por cierto), el cual depende sólo del tratado de desarme START I.

    Así que partiendo (y sé que es una jugada cruel por mi parte dado que giro tu propio argumento contra ti) de que el precioso reactor donde trabajas, un PWR de lo más normal, produce como residuo en cada descarga, sino me equivoco demasiado, unos 10-12 kilogramos de Np237 (un porcentaje ínfimo la verdad), el cual se trata como un residuo de alta actividad junto otras trazas de isótopos de Plutonio que aparecen y que después de dejarlo enfriar se almacena, si por contra se reprocesase, de una forma bastante costosa supongo, para separarlo, obtendríamos una cantidad estimable de Np237 y sólo habría que juntar unos 60-70 kilillos para intentar construir esa teórica bomba nuclear (masa crítica necesaria), aunque se supone que al ser un territorio desconocido podrían aparecer problemas insoslayables que impidiesen su fabricación real o que requiriesen cantidades muy superiores para la realización de pruebas de viabilidad.

    Así que recapitulando (y vuelvo a decir que no creo que llegue a pasar nunca, dado que es un camino de lo más rocambolesco para obtener un arma nuclear) en teoría construyendo una planta de reprocesamiento de residuos nucleares que permitiese obtener Np237 limpio España podría conseguir una bomba nuclear a partir de los residuos de sus centrales nucleares comerciales, sin tener que construir para ello una central nuclear de uso militar.

    En fin, lo dicho, sólo era para chincharte un poco y seguramente encontrarás un error grave en mi razonamiento dado que eres realmente tu el experto en el tema. Así que paso a modificar la frase en cuestión por una más acorde con la realidad, dado que realmente lo que pasaba es que lo que se obtenía en los reactores nucleares militares (donde se fabrican las armas nucleares) es el susodicho Np237 y que mediante el proceso que has descrito se obtiene el tan ansiado Pu238. Por lo tanto sustituiré el rimbombante armas nucleares por centrales nucleares de uso militar. Y así te quedarás tranquilo.

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  5. Bah, no hacía falta corregir nada, es una chorrada. Símplemente me pareció un tema interesante y daba pie a la conversación. Yo habría dicho símplemente "subproducto de la investigación para producir armas nucleares".

    En cuanto a tu conspiración... pues falla en el sitio donde fallan casi todas: es más difícil crear el escenario conspirativo que el oficial (en serio, algunas de las "explicaciones" del "engaño" del proyecto Apollo, son mucho más complejas que símplemente ir a la luna...).

    Sin entrar en lo que supondría producir un arma con el Np de los reactores civiles... ¿No sería más sencillo símplemente hacerlos trabajar durante periodos cortos, sacando el combustible en el momento de máxima concentración de Pu239 y aprovechar el isótopo "bueno"? Vale que hay que pasar por el aro de la separación isotópica, pero sospecho que sería más fácil que desarrollar un nuevo tipo de bomba con Neptunio...

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