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sábado, 5 de abril de 2014

Acciones en el litoral y defensa de la costa

Al final de cada invierno en la ciudad de A Coruña, siempre es portada la destrucción que han causado los temporales en las construcciones próximas a la costa.


Temporal en A Coruña
La gente de la calle siempre se pregunta: ¿Es que no podemos hacer nada para evitar estos daños? Y es que no nos damos cuentas de que el mar siempre tiende a reclamar lo que una vez fue suyo, y eso incluye los muchos paseos marítimos ganados al mar en el último siglo.

Bien, y ya que la estructura ya esta construída, no podemos protegerlo de alguna manera? Si, claro que hay maneras de protegerlo. Algunas nos dió la idea el propio medio natural y otras son grandes estructuras que atentan contra este último buscando un bien mayor.

El mar, un medio dinámico

La mayor parte de las playas que no sufren la presión del ser humano están en un equilibrio dinámico. Pierden arena en invierno, cuando los temporales se la llevan a la playa sumergida, y la ganan de nuevo en verano, al tener oleajes menos fuertes que tienden a traer la arena de nuevo a la playa. También un oleaje no perpendicular a la línea de costa tendera a transportar la arena longitudinalmente a lo largo de la misma.

Transporte litoral

 En ocasiones, el ser humano necesita realizar actuaciones en el litoral que alteran este equilibrio dinámico, y su resultado final puede ser desagradable para nosotros (aumento de la erosión en una playa, acumulación de arena en las entradas de los puertos...), y para eso realiza una serie de actuaciones que tienen siempre consecuencias positivas y negativas. En esta entrada describiré 3 de las diferentes soluciones que se pueden abarcar en estas situaciones.

Aumentar la superficie de la playa

Relleno de la playa de la Magdalena
La solución consiste en verter en la playa una determinada cantidad de arena (a poder ser de las mismas propiedades que la original). Con esto se consiguen los siguientes efectos:
  • Al haber mayor cantidad de arena, el oleaje romperá mas lejos del borde costero, reduciendo su energía y causando menores daños.
  • Es una solución que en principio no causa muchos estragos al medioambiente litoral.
  • Se aumenta la superficie de playa que puede ser aprovechada por las personas para distintos usos.

Esta solución también entraña algunos problemas:
  • En la mayor parte de los casos, los procesos litorales que estaban ocurriendo (erosión, por ejemplo) seguirán ocurriendo, con lo que no se soluciona permanentemente el problema.
  • Compromiso en el tamaño de la arena:
    • Arena fina: Mayor comodidad para los bañistas, pero mayor velocidad de erosión y de pérdida
    • Arena gruesa: Mayor resistencia a la erosión, pero incómoda para los usuarios. 
  • La playa siempre tendera a volver a su estado de equilibrio
En conclusión, el relleno es una solución adecuada para solución total o parcial de problemas de erosión, pero conlleva el problema de que el público en general puede no entender que el grosor mayor de la arena tiene un motivo o que la pérdida y entrada de arena es natural por los procesos costeros. De todas maneras se usa con éxito en muchas ocasiones y combinado con la revegetación dunar puede recuperar el buen estado ecológico de las playas.


Los espigones



Los espigones son estructuras rígidas, construidas casi siempre con escollera (bloques de piedra de gran tamaño), que se colocan perpendicularmente a la costa. En ocasiones se confunden con los diques, pero los diques son estructuras que su misión es disipar la energía del oleaje, mientras que las de los espigones es interferir en el transporte de arena en la costa

Al tener esta orientación, los espigones interceptan el transporte longitudinal de la arena de la zona, protegen las playas de la erosión y pueden llegar a crear verdaderas playas en donde antes no existían. Su construcción tiene una importante afectación en la costa de la zona, alterando los procesos de erosión y sedimentación. Al detener el transporte longitudinal, crean erosión a su espalda. Tienen las siguientes características:

Erosión /Acreeción en un espigón
  • Estructura rígida, que no tiene porque ser temporal, con gran afección en su zona de influencia
  • Destruye el medio ambiente marino sobre el que se apoya
  • Interrumpe casi totalmente los procesos de transporte longitudinal de arena en su entorno
  • Puede crear playas nuevas
  • El resultado que tendrá una vez construido no siempre es conocido de antemano
  • Su uso es mas efectivo si se colocan en grupo (campos de espigones)
  • Altera totalmente los procesos litorales de su entorno
  • Provocan acreción de arena aguas arriba y erosión aguas abajo
  • Impide satisfatoriamente la erosión de playas existentes si esta correctamente calculado
  • Se suelen combinar con diques exentos (que no están unidos a la costa)
  • La erosión puede hacer que queden aislados de la costa y pierdan su utilidad
  • El oleaje puede rebasarlos sin causar daños
  • Gran impacto visual

Campo de espigones


Diques sumergidos

Los diques sumergidos se están empleando satisfactoriamente en la regeneración de playas desde hace 2 décadas. Consisten en una estructura rígida, normalmente de escollera o hormigón, que se coloca a una cierta distancia de la linea de costa. Se basan en que el oleaje rompe cuando ocurre que la relación:

h / d > 0,8

Siendo h la altura de ola y d la profundidad. Es decir, que a mayor altura de ola y menor profundidad, mayor probabilidad de rotura del oleaje. Los diques sumergidos provocan un "escalón" al paso del oleaje, forzando su rotura antes de tiempo, perdiendo energía y provocando menores daños al llegar a la costa.

Como es el oleaje el factor más importante en los daños a estructuras y la erosión de las playas, los diques sumergidos son una buena solución para la protección litoral, y a eso hay que añadirles que se proyectan para que esten sumergidos y no provoquen impacto visual (aunque también destruirían toda la fauna y flora del fondo marino en el que se asientan) pero tienen problemas de aplicación en lugares donde la carrera de marea (diferencia de nivel del mar en bajamar y en pleamar) es muy grande, como en Galicia por ejemplo. El problema es el siguiente:

Si diseñamos el dique para que no se vea cuando hay marea baja, en momentos de marea alta las olas pasaran por el dique "sin enterarse", no les provocará la rotura y llegarán a la costa con la misma energía (los grandes daños siempre ocurren cuando conciden los temporales con marea alta) no cumpliendo su función

Si lo diseñamos para cuando haya marea alta, durante gran parte del tiempo será visible, y debido a la forma y el tamaño de la estructura, provocaría un fuerte impacto visual como se aprecia en la imagen

Dique "sumergido"

Y esto es todo por hoy. Tambien son de mencionar otros medios de protección como los campos de posidonia, los diques rompeolas o los diques flotantes y exentos, pero eso ya os toca a vosotros investigarlo.

Un saludo!


domingo, 26 de enero de 2014

El ciclo del combustible nuclear

Después de 2 años vuelvo a escribir en este blog. Esta vez intentaré no dejarlo abandonado y seguir actualizándolo bisemanalmente aproximadamente.

¿Alguna vez tuvisteis curiosidad de que le pasa al uranio desde que es extraído de la mina hasta que se usa como central y se convierte en un residuo? Pues de eso vamos a hablar hoy, del ciclo de combustible de las centrales nucleares.

Ciclo del Combustible
La figura anterior es, en resumen. el ciclo de combustible nuclear.Las etapas del ciclo de combustible son las siguientes:
  1. Minería del Uranio
  2. Concentración
  3. Conversión y enriquecimiento
  4. Fabricación de elementos combustibles
  5. Uso de combustible en el reactor
  6. Reproceso
  7. Almacenamiento
Hay dos tipos de ciclos de combustible:
  • Abierto: Sin reproceso, es el ciclo que tenemos en España.
  • Cerrado: Con reproceso, ocurre por ejemplo en Francia. 
Vamos ahora a describir el proceso sin entrar en grandes detalles

-Minería 

El uranio en la corteza terrestre tiene una concentración de aproximadamente 0.0002 %. Os puede parecer poco, pero de hecho es 40 veces mas abundante que la plata y 800 veces mas abundante que el oro. El uranio se extrae, sobretodo, de los minerales de pechblenda y uraninita.

Pechblenda

Los mayores productores de mineral de Uranio son Canadá, Australia y Kazakstán. En España se extrajo hasta el 1 de enero del 2001.

-Concentración

Una vez el Uranio sale la mina, se le somete a un proceso físico-químico para aumentar el contenido de uranio hasta el 70% y conseguir un polvo fino con una riqueza en oxido de uranio del 99% Su formula química es U3O8 y se le conoce como "Yellow Cake"

Yellow Cake

Para que un reactor de 1000MW de potencia ( la mayoría de los que tenemos en España) funcione un año se necesitan aproximadamente 200 toneladas de Yellow Cake. Hasta 2001 se realizaban procesos de concentración en España. Hoy por hoy nuestros reactores lo obtienen del extranjero.

-Conversión y Enriquecimiento

El uranio, en la naturaleza es una concentración de fundamentalmente dos isótopos, el U-238 con una abundancia natural del 99.2762 % y el U-235, con una abundancia del 0,7182 %.

Algunos reactores funcionan con uranio natural, pero la mayoría de ellos funcionan debido a la fisión del U-235 principalmente. Para favorecer el proceso de fisión, interesa conseguir concentraciones de U-235 mayores, del orden del 3-5 %. A esto se le llama enriquecimiento.

Antes de poder realizar el enriquecimiento es necesario realizar la conversión del yellow cake U3O8 a fase gaseosa como Hexafloruro de Uranio (UF6), mediante sucesivas disoluciones y precipitaciones. 

Mediante el enriquecimiento, se consigue eliminar un 85 % del U-238. 200 toneladas de "yellow cake" se transforman en 32 toneladas de UF6 enriquecido. Esta etapa del ciclo de combustible nunca se ha realizado en España. Muy pocos paises tienen el ciclo completo del uranio, y esta es la parte mas polemica, ya que este proceso es el mismo que se utiliza en la fabricación de armas nucleares (aunque parte de los residuos del ciclo de combustible (Pu) son de mayor importancia en la fabricación de armas nucleares)
 
"Explicación" del enriquecimiento. (La Razón)


-Fabricación de elementos combustibles (EC)

 Una vez tenemos el uranio enriquecido en forma de UF6, se somete a un proceso quimico y se transforma en dioxido de uranio en polvo. Este polvo se calienta a gran temperatura y se prensa, obteniendose las pastillas de dioxido de uranio sinterizado, de 1 dm de diametro aproximadamente.
 
"Pellets" de Dióxido de Uranio

 Estas pastillas se introducen en unas varillas de una aleación de circonio (Zircalloy) de 4 metros de altura que son las propias varillas de combustible. Las varillas se agrupan en los elementos de combustible, que consiguen darle estabilidad a la estructura, asi como añadir las huecos en donde se introducen las barras de control del reactor.

Elemento de Combustible
Hasta aqui para conseguir combustible fresco para el reactor. En España se fabrican EC desde 1985 en Salamanca. Trabajan para los reactores españoles y también exporta a otros paises.

-Uso en el reactor
 
Los elementos de combustible se introducen en el núcleo del reactor. Tras una serie de ciclos de quemado y concluido su ciclo de producción energética, los elementos de combustible son almacenados en las piscinas de la central. El agua sirve como blindaje contra la radiación y elimina el intenso calor que producen los elementos combustibles ya gastados.
Piscinas en la central nuclear de Vandellós II

Una vez han pasados unos años (entre 2 y 10) se considera que el combustible es un residuo radiactivo ( si el ciclo es abierto) o que está preparado para el reproceso (en el ciclo cerrado).

-Reproceso

El combustible gastado esta compuesto por:
  • 95.52 % de Uranio empobrecido
  • 0.97 % de Plutonio
  • 3.43 % de productos de fisión y activación
  • 0.078 % de actínidos minoritarios
El reproceso consiste en la extracción del combustible gastado del uranio y plutonio para volver a ser usados en el ciclo nuclear. El Uranio recuperado se envía de nuevo a la planta de conversión y enriquecimiento para volver a obtener uranio enriquecido y el plutonio se traslada a la fabrica de Elementos Combustibles, en donde se fabrican pastillas de mezcla de uranio y plutonio llamadas pastillas MOX. El resto de actínidos y productos de fusión se vitrifican, con la intención de inmovilizarlos y darles estabilidad química, y se introducen en bidones de acero inoxidable. En la jerga atómica, a estos residuos se les conoce como "Vidrios".

El reproceso consigue reducir el volumen de residuos nucleares en un 97 % y se obtiene nuevo combustible para la central nuclear. En España nunca se adoptó, y es porque entre sus grandes ventajas, el reproceso tiene una desventaja fundamental, es más caro que producir nuevos elementos combustibles.

-Almacenamiento de residuos

En la primera parte del ciclo, hasta el uso en el reactor, se generan residuos de vida corta y poca producción de calor, que tienen su almacenamiento definitivo en España en el Cabril (Cordoba).

El Cabril (Córdoba)
En la segunda parte del ciclo se producen elementos combustibles gastados (ciclo abierto) o vidrios (ciclo cerrado) como residuos. Estos residuos generan grandes cantidades de calor, tienen periodos de actividad muy largos (cerca de 1.000.000 años para reducirse a la del uranio natural).  Hasta hoy, en el mundo solo se ha llegado a instalaciones de almacenamiento temporal (ATC), en piscinas o en contenedor metálicos; pero se están produciendo grandes avances en este tema, ya que en Finlandia se está realizando la construcción del primer AGP (Almacenamiento Geológico Profundo) en donde se realizaría un almacenamiento definitivo de estos residuos.

Esquema del ATC español (En proyecto)

Esquema de un AGP



Espero haberos despejado lagunas acerca del ciclo del combustible. El tema de los residuos ha sido algo escueto, pero en otra actualización espero cubrirlo con mas detalle.


 Os dejo aqui también una animación muy buena realizada por el País en la que viene esquematizado el ciclo explicando con algún detalle los diferentes procesos

Animación sobre el ciclo del combustible

Adios amigos!