Incendio de Windscale para niños
El incendio de Windscale fue un suceso importante que ocurrió el 10 de octubre de 1957 en las instalaciones de Windscale, ubicadas en Cumbria, al norte de Inglaterra. Este fue el accidente más serio en la historia de Reino Unido relacionado con la energía nuclear. Se clasificó con un nivel 5 en la Escala Internacional de Accidentes Nucleares, que va de 1 a 7.
Los dos reactores de Windscale se construyeron rápidamente como parte de un proyecto para desarrollar tecnología nuclear en el Reino Unido. El reactor número 1 comenzó a funcionar en octubre de 1950, y el reactor número 2 en junio de 1951. El accidente ocurrió cuando el núcleo del reactor número 1 se incendió, liberando materiales radiactivos al ambiente.
En ese momento, preocupaba especialmente el isótopo radiactivo yodo-131. Este isótopo puede afectar la glándula tiroides. Se calculó que el incidente pudo haber causado un aumento en el número de casos de cáncer a largo plazo. No se evacuó a nadie de la zona, pero se temía que la leche estuviera contaminada. Por ello, la leche producida en un área de unos 500 kilómetros cuadrados alrededor del lugar fue desechada durante aproximadamente un mes. Un estudio de 2010 sobre los trabajadores que ayudaron en la limpieza no encontró efectos negativos a largo plazo en su salud.
Contenido
¿Cómo funcionaban los reactores de Windscale?
| Fecha | 10 de octubre de 1957 |
|---|---|
| Lugar | Windscale, Cumbria, Reino Unido |
| Tipo de accidente | Incendio en reactor nuclear |
| Escala INES | 5 |
| Causas | Liberación de energía de Wigner, segundo recalentamiento nuclear, diseño del reactor |
| Consecuencias | Liberación de material radiactivo, contaminación de leche, aumento de casos de cáncer |
Después de la Segunda Guerra Mundial, el Gobierno británico quería mantenerse al día en el desarrollo de tecnología nuclear. Por eso, se propuso construir sus propias instalaciones nucleares lo más rápido posible.
Los reactores se construyeron en poco tiempo cerca de la aldea de Seascale, en Cumberland. Se les conocía como Pila 1 y Pila 2 de Windscale. Estaban dentro de grandes edificios de hormigón, a pocos cientos de metros uno del otro. Estos reactores usaban grafito como moderador y se enfriaban con aire.
Como la fisión nuclear produce mucho calor, era necesario enfriar los núcleos de los reactores. Esto se hacía soplando aire a través de canales en el grafito. Grandes ventiladores introducían aire frío, y el aire caliente salía por la parte trasera del núcleo hacia una chimenea.
Se añadieron filtros en la parte superior de las chimeneas durante la construcción, por sugerencia de John Cockcroft. Al principio, muchos pensaron que estos filtros eran innecesarios y una pérdida de tiempo y dinero. Los trabajadores los llamaban "la locura de Cockcroft". Sin embargo, estos filtros resultaron ser muy importantes y probablemente evitaron que el accidente fuera mucho peor.
¿Cómo era el diseño del núcleo del reactor?
Los reactores tenían un núcleo de grafito sólido con canales horizontales. Por estos canales se pasaban cartuchos de uranio y otros isótopos. Esto permitía que los isótopos se expusieran a la radiación de neutrones del uranio. Así se producían materiales como el plutonio y otros radioisótopos.
El combustible y los isótopos se colocaban por la parte delantera del reactor, llamada "cara de carga". El combustible nuclear gastado se empujaba a través del núcleo y salía por la parte trasera, la "cara de descarga". Luego, pasaba a un conducto de agua para enfriarse antes de ser procesado.
¿Qué tipo de combustible se usaba?
Se utilizaba uranio metálico sin enriquecer en cartuchos de aluminio. Estos cartuchos tenían aletas para mejorar su enfriamiento. El objetivo era producir plutonio para usos específicos. Para ello, el combustible se mantenía a un nivel de "quemado" bajo.
¿Qué eran los cartuchos de isótopos?
Dentro de cartuchos metálicos se colocaban diferentes sustancias. Estas se exponían a los neutrones para crear radioisótopos. Algunos de los materiales y los isótopos que se producían eran:
- Litio-magnesio aleación: tritio
- Nitruro de aluminio: carbono-14
- Cloruro de potasio: cloro-36
- Cobalto: cobalto-60
- Tulio: tulio 170
- Talio: talio 204
- Óxido de bismuto: polonio 210
- Torio: uranio-233
De todos estos, la liberación de polonio 210 fue la que más contribuyó a la contaminación radiactiva que afectó a la población.
¿Qué es la energía de Wigner?
Cuando se construyeron los reactores, los científicos británicos no tenían mucha experiencia con el comportamiento del grafito. El físico Eugene Wigner descubrió que el grafito, al ser bombardeado por neutrones, podía acumular energía. Si esta energía se acumulaba demasiado, podía liberarse de repente en un golpe de calor.
En la Pila 2 de Windscale, hubo un aumento misterioso de temperatura en el núcleo. Se pensó que era una liberación repentina de energía de Wigner. Esto preocupó a los científicos, quienes buscaron una forma segura de liberar esa energía. La solución fue un proceso llamado "recocido".
El recocido consistía en calentar el núcleo de grafito a unos 250 °C usando el combustible nuclear. Esto permitía que los átomos de carbono volvieran a su lugar, liberando la energía de forma gradual y uniforme. El recocido ayudó a evitar la acumulación de energía de Wigner. Sin embargo, el reactor y sus sistemas no estaban diseñados para este proceso. Cada ciclo de recocido era diferente y se hacía más difícil con el tiempo.
Durante el accidente, el combustible de uranio se incendió, no el grafito. Una inspección en 2005 confirmó que el grafito dañado estaba cerca de los elementos de combustible. Los termopares (sensores de temperatura) no estaban colocados para controlar el recocido, lo que permitió que se formaran puntos muy calientes sin ser detectados. El uranio metálico del reactor podía incendiarse fácilmente con oxígeno. Además, el aire de enfriamiento se liberaba directamente a la atmósfera, lo que significaba que cualquier material radiactivo que escapara de los filtros iría al exterior.
El accidente de Windscale
¿Por qué cambió el propósito del reactor?
Para firmar un acuerdo con Estados Unidos sobre tecnología nuclear, el Reino Unido necesitaba demostrar que estaba al mismo nivel. Las instalaciones de Windscale se construyeron para producir plutonio para la primera bomba nuclear británica. Después de que el Reino Unido probara su bomba, Estados Unidos desarrolló una bomba termonuclear que necesitaba tritio.
El Reino Unido no tenía cómo producir tritio, así que decidió usar los reactores de Windscale. El tritio se puede producir en reactores nucleares usando litio-6. Este proceso necesitaba temperaturas más altas que la producción de plutonio. Por ello, se decidió reducir el tamaño de las aletas de enfriamiento de los cartuchos de combustible.
Esto significó forzar el diseño original de Windscale más allá de sus límites, con menos margen de seguridad. Después de producir un primer lote de tritio en la Pila 1, se pensó que el problema del calor era menor y se inició la producción a gran escala. Sin embargo, al aumentar la temperatura del reactor más allá de lo previsto, se crearon "puntos calientes" en la Pila 1. Los científicos no se dieron cuenta de estos puntos porque los termopares no estaban en las zonas más calientes, dando lecturas engañosas.
¿Cómo comenzó el incendio?
El 7 de octubre de 1957, los operadores iniciaron un ciclo de recocido para la Pila 1. Bajaron la potencia de los ventiladores de enfriamiento y estabilizaron el reactor a baja potencia. Al día siguiente, para continuar el recocido, aumentaron la potencia del reactor. Cuando parecía que el recocido estaba funcionando, se introdujeron las barras de control para apagar el reactor.
Pero la energía de Wigner no se estaba liberando en todo el núcleo, sino que se detenía antes de tiempo. Los operadores retiraron las barras de control para aplicar un segundo calentamiento nuclear y completar el recocido. Como los sensores de temperatura no estaban en las zonas más calientes, los operadores no sabían que algunas áreas estaban mucho más calientes que otras. Se cree que esto, junto con el segundo calentamiento, fue clave para el incendio, aunque la causa exacta sigue siendo un misterio.
El informe oficial sugiere que un cartucho de uranio se rompió y se oxidó, causando un mayor calentamiento y el incendio. Sin embargo, un informe más reciente sugiere que pudo haber sido un cartucho de isótopo de magnesio/litio. Los instrumentos solo mostraron un ligero aumento de temperatura, lo que se esperaba durante la liberación de energía de Wigner.
En la mañana del 10 de octubre, se sospechó que algo inusual ocurría. La temperatura del núcleo, que debía bajar, empezó a comportarse de forma extraña. Un sensor mostró que la temperatura subía en lugar de bajar. Para enfriar el reactor, se aumentó el flujo de aire. Esto, sin embargo, alimentó el fuego con más oxígeno y llevó material radiactivo hacia la chimenea y los filtros. Fue entonces cuando los trabajadores de la sala de control vieron que los medidores de radiación en la parte superior de las chimeneas marcaban el máximo. El capataz declaró una emergencia.
El fuego en el reactor
Los operadores intentaron revisar el reactor con un escáner a distancia, pero estaba bloqueado. Tom Hughes, segundo al mando del Organismo Administrador del Reactor, sugirió revisar el reactor en persona. Él y otro operador fueron a la cara de carga del reactor, con ropa protectora. Quitaron un tapón de inspección de un canal de combustible cerca de un sensor de alta temperatura. Fue entonces cuando vieron que el combustible estaba al rojo vivo.
Tom Hughes contó en una entrevista posterior: "Se sacó un tapón de inspección, y vimos, para nuestro completo horror, cuatro canales de combustible brillando con un color rojo cereza intenso".
No había duda de que el reactor estaba incendiándose, y lo había estado haciendo durante casi 48 horas. El administrador del reactor, Tom Tuohy, se puso equipo protector y un aparato de respiración. Subió 24 metros hasta la parte superior del edificio del reactor para ver la parte trasera, la cara de descarga. Allí, vio un brillo rojo tenue que iluminaba el espacio entre el reactor y la parte trasera del edificio. Los cartuchos de combustible al rojo vivo brillaban en los canales de la cara de descarga. Tuohy regresó varias veces a la parte superior del edificio durante el incidente. En el peor momento, había un fuego intenso en la cara de descarga y en la parte trasera de la estructura de hormigón.
Primeros intentos para apagar el incendio
Los operadores no sabían cómo manejar el fuego. Primero, intentaron apagar las llamas poniendo los ventiladores a toda potencia para aumentar el enfriamiento. Pero esto solo avivó el incendio. Tom Hughes y su colega intentaron crear un cortafuegos quitando algunos cartuchos de combustible no dañados. Tom Tuohy sugirió intentar sacar algunos directamente del centro del fuego, golpeando los cartuchos derretidos hacia la piscina de refrigeración de atrás.
Esto fue imposible, ya que las barras de combustible no se movían. Los postes que usaban salían al rojo vivo y goteando metal derretido. Hughes supo que era uranio irradiado derretido, lo que causó problemas de radiación en el elevador de carga.
El colega de Hughes en el elevador de carga dijo: "Brillaba [el canal de combustible expuesto] al blanco, estaba simplemente blanco por el calor. Nadie, absolutamente nadie, creería lo caliente que podría estar".
Uso de dióxido de carbono
Luego, los operadores intentaron apagar el fuego con dióxido de carbono. Los nuevos reactores de Calder Hall acababan de recibir 25 toneladas de dióxido de carbono líquido. Lo lanzaron en la cara de carga de la Pila 1 de Windscale, pero fue difícil que llegara al fuego en cantidades efectivas. El fuego era tan caliente que consumía el oxígeno del dióxido de carbono que se aplicaba.
Hughes recordó: "Habíamos organizado esto, y teníamos un pobre tubo de dióxido de carbono y no tenía ninguna esperanza de que fuera a funcionar".
Uso de agua
En la mañana del viernes 11 de octubre, cuando el fuego estaba en su peor momento, once toneladas de uranio estaban ardiendo. Las temperaturas eran extremas (un sensor marcó 1.300 °C) y la protección del reactor corría peligro de colapsar. Para enfrentar la crisis, los operadores decidieron usar agua. Esto era muy arriesgado. El metal derretido, al contacto con el agua, puede quitarle el oxígeno a las moléculas de agua, liberando hidrógeno. Este hidrógeno puede mezclarse con el aire y explotar, destruyendo la estructura ya debilitada.
Sin otras opciones, los operadores siguieron con el plan. Cerca de doce mangueras de bomberos se llevaron a la cara de carga del reactor. Se cortaron las boquillas y se ataron a postes de andamios. Se introdujeron en los canales de combustible, a un metro por encima del fuego. Tuohy volvió a subir a la parte superior del reactor y ordenó que se conectara el agua. Escuchó atentamente en los agujeros de inspección por si había alguna señal de reacción de hidrógeno. El agua no logró apagar el incendio, así que se tomaron nuevas medidas.
Tom Tuohy ordenó a todos salir del edificio del reactor, excepto él y el jefe de bomberos. La idea era apagar toda la refrigeración y el aire de ventilación que entraba al reactor. Luego, Tuohy subió varias veces e informó que las llamas que salían de la cara de descarga se estaban apagando lentamente. Durante una de las inspecciones, encontró que las tapas de inspección estaban pegadas por succión. Esto, según informó, era porque el fuego estaba absorbiendo aire de cualquier lugar posible.
Tuohy recordó en una entrevista: "No tengo duda de que en ese momento incluso estaba aspirando aire a través de la chimenea para tratar de mantenerse".
Finalmente, logró sacar una placa de inspección y pudo ver cómo el incendio se apagaba.
Tuohy describió: "Primero las llamas se apagaron, luego se redujeron y el brillo comenzó a morir. Subí varias veces para comprobar hasta que estuve satisfecho de que el fuego se había extinguido. Estaba de pie de costado, con algo de esperanza, pero si miras directamente al núcleo de un reactor apagado vas a recibir una buena dosis de radiación".
El agua siguió fluyendo por el reactor durante otras 24 horas hasta que se enfrió por completo.
El tanque del reactor ha permanecido sellado desde el accidente y aún contiene unas 15 toneladas de combustible de uranio. Se pensó que el combustible restante podría volver a incendiarse si se manipulaba, debido a la presencia de hidruro de uranio pirofórico (que se enciende fácilmente) formado por la inundación inicial con agua. Investigaciones posteriores, como parte del proceso de limpieza, descartaron esta posibilidad. El desmantelamiento final del reactor está previsto para el año 2037.
¿Cuáles fueron las consecuencias del incendio?
¿Qué materiales radiactivos se liberaron?
Hubo una fuga de material radiactivo que se extendió por el Reino Unido y Europa. Se calcula que el incendio liberó 740 terabecquereles (20.000 curios) de yodo-131, así como 22 TBq (594 curios) de cesio-137 y 12.000 TBq (324.000 curios) de xenón-133, entre otros radioisótopos. Análisis posteriores mostraron que la contaminación fue mayor de lo que se pensó al principio.
Para comparar, la explosión de 1986 en Chernóbil liberó muchas más cantidades de estos materiales. El accidente de Three Mile Island en 1979 liberó 25 veces más xenón-135 que Windscale, pero mucho menos yodo, cesio y estroncio.
| Material | Windscale | Chernóbil | Three Mile Island |
|---|---|---|---|
| Yodo-131 | 740 | 1.760.000 | mucho menos |
| Cesio-137 | 22 | 79.500 | mucho menos |
| Xenón-133 | 12.000 | 6.500.000 | |
| Xenón-135 | 25 veces Windscale | ||
| Estroncio-90 | 80.000 | mucho menos | |
| Plutonio | 6.100 |
Los filtros en las chimeneas de Windscale ayudaron a contener parte del material radiactivo. Estos filtros fueron costosos y se instalaron por insistencia de John Cockcroft. Antes del incendio, se les conocía como "la locura de Cockcroft".
¿Qué efectos tuvo en la salud?
En ese momento, el yodo-131 era una gran preocupación. Este isótopo tiene una vida media de solo 8 días, pero el cuerpo humano lo absorbe y lo almacena en la glándula tiroides. Por eso, consumir yodo-131 a menudo puede causar problemas en la tiroides. Se estimó que el incidente causó unos 200 casos adicionales de cáncer, aunque esta cifra se ha revisado recientemente a 240 casos.
No hubo evacuaciones en la zona cercana, pero se temía que la leche estuviera contaminada. Por esta razón, la leche de unos 500 kilómetros cuadrados de campo cercano fue destruida (diluida mil veces y vaciada al Mar de Irlanda) durante aproximadamente un mes. Un estudio de 2010 sobre los trabajadores que participaron directamente en la limpieza no encontró efectos significativos a largo plazo en su salud.
¿Qué se hizo para recuperar el reactor?
El reactor no pudo ser recuperado. Algunas de las barras de combustible se pudieron sacar, y la protección del reactor se selló y se dejó intacta. Aproximadamente 6.700 elementos de combustible dañados y 1.700 cartuchos de isótopos dañados por el fuego permanecen en el reactor. El núcleo dañado seguía ligeramente caliente por las reacciones nucleares que continuaban. La Pila 2 de Windscale, aunque no se dañó en el incendio, se consideró demasiado insegura para seguir usándose y se cerró poco después. Desde entonces, no se han construido reactores enfriados por aire. La recuperación final del combustible del reactor dañado estaba programada para principios de 2008 y duraría cuatro años.
¿Qué dijo la Junta de Investigación?
Una Junta de Investigación del Gobierno británico, presidida por William Penney, se reunió entre el 17 y el 25 de octubre de 1957. Su informe, conocido como el "Informe Penney", se envió al presidente de la Autoridad para la Energía Atómica del Reino Unido y sirvió de base para un informe gubernamental presentado al Parlamento en noviembre de 1957.
Penney presentó su informe el 26 de octubre de 1957, 16 días después de que se apagara el incendio. Llegó a cuatro conclusiones principales:
- La causa principal del accidente fue el segundo calentamiento nuclear del 8 de octubre, que se aplicó demasiado pronto y rápido.
- Las acciones tomadas para enfrentar el accidente, una vez descubierto, fueron "rápidas y eficientes y mostraron una considerable dedicación al deber por parte de todos".
- Las medidas tomadas para manejar las consecuencias del accidente fueron adecuadas y "no hubo daño inmediato a la salud de ningún civil o de los trabajadores de Windscale". Se consideró improbable que hubiera efectos dañinos. Sin embargo, el informe criticó las deficiencias técnicas y de organización.
- Era necesaria una evaluación técnica más detallada, que llevara a cambios en la organización, responsabilidades más claras en salud y seguridad, y mejores definiciones de los límites de las dosis de radiación.
Los involucrados en el accidente se sintieron aliviados por la conclusión de Penney de que las acciones fueron "rápidas y eficientes". Algunos pensaron que la determinación y valentía de Thomas Tuohy, y su papel esencial para evitar un desastre mayor, no habían sido totalmente reconocidos. Tuohy falleció el 12 de marzo de 2008 sin haber recibido ningún reconocimiento público por sus esfuerzos.
El sitio de Windscale fue limpiado y sigue en uso. Parte del lugar fue renombrado Sellafield después de ser transferido a BNFL. Actualmente, todo el sitio es propiedad de la Nuclear Decommissioning Authority.
¿Cómo se compara con otros accidentes?
La fuga de radiación del incendio de Windscale fue mucho menor que la del desastre de Chernóbil en 1986. Sin embargo, el incendio de Windscale fue considerado el peor accidente de un reactor nuclear hasta el de Three Mile Island en 1979. Los estudios estiman que el accidente de Three Mile Island causó muy pocos casos adicionales de cáncer. Solo Chernóbil produjo víctimas inmediatas.
Three Mile Island y Chernóbil eran reactores civiles, usados principalmente para producir energía eléctrica. En cambio, Windscale se usaba solo con fines militares.
Los reactores en Three Mile Island, a diferencia de los de Windscale y Chernóbil, estaban en edificios diseñados para contener los materiales radiactivos en caso de un accidente.
Otros reactores militares han tenido víctimas conocidas, como el incidente de 1961 en la planta SL-1 en Idaho, que mató a tres operadores. O el accidente que mató a Louis Slotin en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en 1946.
El accidente de Windscale ocurrió casi al mismo tiempo que el desastre de Kyshtym. Este fue un accidente más grave que sucedió el 29 de septiembre de 1957 en la planta Mayak en la Unión Soviética. Allí, la falla del sistema de enfriamiento de un estanque con desechos nucleares causó una explosión no nuclear.
Documentales sobre el incendio
En 1999, la BBC produjo un documental educativo sobre el incendio. Fue un episodio de 30 minutos de la serie "Disaster" (Serie 3) titulado El Incendio Windscale. Más tarde se lanzó en DVD.
En 2007, la BBC produjo otro documental llamado "Windscale: Britain’s Biggest Nuclear Disaster" (Windscale: el desastre nuclear más grande de Gran Bretaña). Este documental investiga la historia de la primera instalación nuclear británica y su papel en el desarrollo de la tecnología nuclear. Incluye entrevistas con científicos y operadores clave de la planta, como Tom Tuohy, quien era el administrador general de Windscale. El documental sugiere que el incendio de Windscale en 1957, el primer incendio en una instalación nuclear, fue causado por una relajación en las medidas de seguridad. Esto se debió a la presión del Gobierno británico para producir rápidamente material para fines militares.
Véase también
En inglés: Windscale fire Facts for Kids
