Tecnología nuclear: reactores de investigación y el arte de fabricar neutrones

Los reactores de investigación son mucho más que versiones pequeñas de las centrales eléctricas: producen radioisótopos, modifican materiales y abren aplicaciones que van de la medicina a la industria.

Área crítica. Imagen superior del núcleo de encendido de reactor de investigación RA-6, del Centro Atómico Bariloche.

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El sector nuclear argentino es ampliamente reconocido en el mundo por su nivel de desarrollo y compromiso con el uso pacífico de la tecnología y, en nuestro país, es un orgullo de amplio consenso. La Central Nuclear Atucha debe ser de las pocas, si no la única, central eléctrica cuyo nombre es reconocido al instante, fama compartida solo con la Central Hidroeléctrica Yacyretá o Central Puerto. Lo que no es de conocimiento público es que detrás de las grandes centrales se encuentra otro tipo de instalaciones: los reactores de investigación o, como se los prefiere denominar hoy por la variedad de sus aplicaciones, reactores multipropósito, cuya escasa fama es quizás inversamente proporcional a su gran importancia tecnológica. Para entender su rol en la industria alcanza con mencionar que fueron estos los primeros en desarrollarse, cuando la tecnología nuclear estaba lejos de la escala industrial y era terreno de científicos pioneros (cómo Enrico Fermi, Lise Meitner, entre otros). De hecho, no existirían las grandes centrales de no ser por la madurez tecnológica que trajo consigo la operación de este tipo de reactores.

Nuestro presente nuclear se basa en un inicio precoz y un crecimiento sostenido del sector. Que, impulsado por la CNEA, en solo una década y media desde que se demostró que la energía nuclear era posible, ya contaba con el desarrollo necesario para diseñar y construir su propio reactor de investigación: el RA-1 (1958), primer reactor nuclear de toda Latinoamérica, desarrollado íntegramente en Argentina. Desde entonces, Argentina no sólo construyó siete de sus propios reactores de investigación (ocho en total: cinco en operación, dos desmantelados y uno en construcción actualmente), sino que ganó licitaciones internacionales frente a potencias nucleares que derivaron en la exportación de esta tecnología a Perú, Argelia, Egipto, Australia y los Países Bajos.

Núcleo del Advanced Test Reactor (ATR) emitiendo radiación de Cherenkov. (Foto: cortesía del Laboratorio Nacional de Idaho / Departamento de Energía de EEUU).

Pero, ¿en qué se diferencia un reactor de investigación de uno de potencia? Para responder esta pregunta no debemos caer en la paradoja de pensar que los reactores de investigación son una versión "en miniatura" o secundaria de las grandes centrales, cuando la relación de jerarquía es exactamente al revés. El origen y la esencia misma de cualquier reactor nuclear, sea una central colosal como Atucha o el pequeño reactor laboratorio de una universidad, es ser, fundamentalmente, una fábrica de neutrones.

En términos prácticos, los neutrones pueden transformar un elemento en otro completamente diferente o, en un caso extremo, romper un núcleo pesado en dos para liberar una gran cantidad de energía en un fenómeno llamado fisión.

Los neutrones resultan ser partículas subatómicas peculiares y útiles; su ausencia de carga eléctrica les permite aproximarse al núcleo atómico sin experimentar la repulsión electrostática que afecta a las partículas cargadas, hasta distancias tan cortas que pueden influir sobre las fuerzas nucleares que cimientan la estructura misma de la materia. En términos prácticos, los neutrones pueden transformar un elemento en otro completamente diferente o, en un caso extremo, romper un núcleo pesado en dos para liberar una gran cantidad de energía en un fenómeno llamado fisión.

Entonces, la diferencia entre ambos tipos de reactores no está en el fenómeno físico básico, sino en el propósito para el cual se diseña la máquina. Una analogía cotidiana puede ser comparar el motor de combustión de un automóvil y el de un generador eléctrico portátil; ambos funcionan bajo el mismo principio térmico, pero uno se diseña para mover ruedas mientras que el otro lo hace para producir electricidad. Con los reactores ocurre lo mismo: una central de potencia se diseña para aprovechar la energía de las fisiones para generar electricidad, mientras que en un reactor de investigación el "producto estrella" no es la energía, sino el flujo de neutrones en sí mismo y su capacidad de interacción con la materia. Los primeros capturan en forma de calor la energía de las fisiones para mover un turbogenerador, mientras los reactores de investigación son máquinas compactas diseñadas para irradiar la materia con neutrones, ya sea introduciendo materiales en las cercanías del núcleo o transportando los neutrones a través de haz hacia fuera del reactor.

Sector estratégico. Vista de la boca de tanque del reactor de investigación RA-6, ubicado en el Centro Atómico Bariloche.

La gran diversidad de aplicaciones tecnológicas que surgen de irradiar y transformar la materia es lo que otorga a estas instalaciones la denominación de reactores "multipropósito". De hecho, existen casi tantas aplicaciones como diseños, ya que esta tecnología se fabrica "a medida". El ejemplo más conocido es la producción de radioisótopos para la medicina nuclear. Detrás de tratamientos oncológicos de medicina nuclear se encuentran, por ejemplo, el lutecio-177 o el cobalto-60: elementos radiactivos que no están disponibles en cantidades naturales útiles para la medicina y deben producirse artificialmente mediante reacciones nucleares, por lo que su obtención requiere transformar la estructura atómica de materiales estables mediante la irradiación con neutrones. En el otro extremo del abanico de aplicaciones se encuentra la irradiación de piedras preciosas. Es sabido que una gema es valiosa por su brillo o su color, pero lo que no suele saberse es que estas características dependen de la estructura cristalina en la que se ordenan sus átomos; defectos en esa red que pueden manipularse irradiando las piedras con neutrones para modificar drásticamente su apariencia y su valor en el mercado.

En definitiva, mientras gigantes como Atucha se llevan el justo reconocimiento popular por encender nuestras ciudades de forma limpia y eficiente, los reactores multipropósito operan de forma silenciosa pero vital para la sociedad. Entender esta diferencia nos permite dimensionar el verdadero alcance de la tecnología nuclear: una ciencia que no solo genera electricidad, sino que transforma la materia para salvar vidas y potenciar la industria. Que Argentina domine, diseñe y exporte estas sofisticadas fábricas de neutrones al mundo es un hito de soberanía que merece tanto reconocimiento social como las luces que iluminan nuestras ciudades.

(*) El ingeniero Augusto Debandi es oriundo de la provincia de Mendoza.

Producción y edición: Miguel Títiro - [email protected]