¿Qué elementos radiactivos se vertieron y cómo llegan al mar?

A la izquierda: Central nuclear dañada de Fukushima Dai-ichi y ruta hasta el mar de vertido. Buesseler et al., (2017), adaptado de Annual Reviews. A la derecha: concentraciones de cesio-137 en la costa de

Han pasado poco más de cinco años desde que se produjo el triple accidente en Japón: terremoto, tsunamis y accidente nuclear. El 11 de marzo de 2011, el terremoto de Tohoku y el posterior tsunami afectaron violentamente a la central nuclear de Fukushima Dai-ichi, causando el mayor vertido brusco de radiactividad al mar hasta la fecha. De hecho, el vertido de Fukushima fue cinco veces menor que el de Chernobil y 50 veces menor que el de las pruebas en seco con explosivos nucleares (1945-1980). Sin embargo, persiste la preocupación porque la radiactividad no se ha reducido tan rápidamente como se imagina en los sedimentos costeros, en los biota y en el agua, señal de que la central de Fukushima ha emitido continuos vertidos.

Investigadores marinos de la Universidad Autónoma de Barcelona y del Instituto de Ciencias y Tecnologías Ambientales, junto con científicos de Japón, Europa y Estados Unidos, están analizando la influencia y evolución del accidente de Fukushima en el mar. Desde junio de 2011 hemos ido todos los años a la costa de Fukushima a tomar muestras en un barco oceanográfico: agua, sedimento y biota (zooplancton, rayas, algas, etc.). ). En el laboratorio, en 2011 se midieron los radionúclidos (elementos radiactivos) que provocaron el riesgo radiológico y se emitieron en las mayores cantidades. Es decir, los que tienen una vida media corta (estroncio 89, cesio-134, iodo-131, etc.). ). En los años siguientes, cuando estos últimos estaban inutilizados por desintegración radiactiva, hemos investigado los productos de fisión que persisten durante décadas: cesio-137 y extronura-90 en particular. De hecho, los radionucleidos de Fukushima ofrecen una excelente herramienta para comprender los procesos geoquímicos terrestres y marinos y las relaciones entre ambos medios. Por ejemplo, los datos literarios y nuestros han sugerido que los cesiones isótopos (cesio-134 y cesio-137) emitidos por Fukushima habían llegado (y llegan) al mar en diferentes formas y plazos.

En marzo de 2011 la mayor parte de las emisiones fueron gaseosas. El terremoto y los tsunamis destruyeron los sistemas de refrigeración del combustible nuclear. Esto provocó un aumento de la temperatura de 3 de cada 6 reactores, acumulación de gases radiactivos y explosión. La mayoría de los radionuclidos volátiles (cripton-85, iodo-131 y 129, xenon-133 y 135, cesio-134 y 137, etc.) en aguas costeras y en mar abierto.

El agua contaminada, también utilizada como emergencia frigorífica de los reactores, fue vertida al mar por TEPCO (Tokyo Electric Power Company), empresa gestora de la central nuclear, en abril de 2011. En el caso de la cesión, los vertidos líquidos fueron 5 veces más pequeños que los aromas. En los radionúclidos no volátiles, por ejemplo, el agua de refrigeración contaminada ha sido la principal fuente. Tras estos primeros vertidos líquidos en 2011, la central de Fukushima ha sufrido más fugas, a pesar de que TEPCO ha rodeado la central y construido varios muros para proteger la costa.

Los dos últimos manantiales son ríos y aguas subterráneas. Cerca del 20% de los radionúclidos emitidos al aire se depositaron en el suelo japonés. De este total, ha salido al mar alrededor del 2% de la cesio-137, retenida en los sedimentos que transportan los ríos. Las aguas subterráneas transportan una cantidad similar. La cantidad de extra-90 emitida al aire fue mil veces menor, por lo que apenas llegó al mar.

Para comprender la influencia de estos cuatro manantiales (gas, agua de refrigeración de reactores, ríos y aguas subterráneas) en el mar, hemos medido desde Fukushima, en una superficie de agua comprendida entre 800 y 110 kilómetros, y desde la superficie del mar hasta los 500 metros de profundidad, entre cesio-137 y extra-90. A continuación se analizan nuestros resultados y las concentraciones de TEPCO en los canales de vertido de la central nuclear. Las concentraciones se dan en Bq/m 3. Es decir, la cantidad de Bequerel (Bq= desintegración por segundo) por cada mil litros o metro cúbico.

Evolución de las concentraciones de radionucleidos

En las aguas costeras de Japón las concentraciones de cesio-137 y extra-90 eran de 1-2 Bq/m 3 antes del accidente, debido a las pruebas realizadas con explosivos nucleares. En abril de 2011, los vapores y vertidos líquidos aumentaron la concentración de cesio-137 a 68 millones de Bq/m 3 y la de estroncio 90 por encima de 100.000 Bq/m 3 en los canales de vertido alrededor de la central. En los meses siguientes las concentraciones disminuyeron notablemente, el primero a 10.000 Bq/m 3 y el segundo a unos 1.000 Bq/m 3. Desde entonces, las concentraciones han sufrido variaciones significativas. Frente a concentraciones anteriores al accidente nuclear, a menudo el de cesio-137 entre 100 y 1.000 veces más alto y el de estroncio entre 10 y 100 veces más alto entre 2012 y 2016. En el agua medida por nosotros, casi todas las muestras tenían indicios de accidente. En septiembre de 2013, por ejemplo, las concentraciones de estroncio 90, cesio-137 y cesio-134 eran 9, 124 y 54 veces superiores a las concentraciones anteriores al accidente. En los años 2014 y 2015 se han medido concentraciones similares o superiores en muestras de agua del mismo emplazamiento.

La persistencia de estas elevadas concentraciones en el agua años después del accidente deja claro, aunque en menor medida, que la central sigue emitiendo radiactividad. Por ejemplo, en septiembre de 2013 se ha estimado una emisión diaria de 2,3-8,5 GBq (mil millones de Bequerel) de 90 estroncios. Este vertido continuo supondría entre 100 y 1.000 veces el transporte fluvial. Además, hay que tener en cuenta que actualmente se utilizan miles de litros de agua para mantener a baja temperatura los reactores afectados. El agua contaminada que ha tocado el combustible es bombeada, almacenada en tanques gigantes y tratada para extraer el máximo de radionuclidos. Tras el tratamiento, sin embargo, hay radionúclidos que permanecen en el agua: el 90 de estroncio en parte y el tritio en su totalidad. En 2015 había unas 600 mil toneladas de agua almacenadas en tanques, lo que aumenta el riesgo.

Además del agua, la cesio-137 se está acumulando en los sedimentos costeros (en torno al 1% de las emisiones de 2011). Según los últimos trabajos, en los sedimentos costeros y, sobre todo, en la zona de Fukushima, en 2016 hay entre 5 y 10 veces más cesiones que en aguas autóctonas. Para reducir esta cantidad a la mitad habría que pasar al menos 10-25 años.

Efectos sobre la biota marina

Los animales marinos penetran rápidamente el cesio en el músculo en lugar del potasio y el estroncio en los huesos. Unas semanas después del accidente se midieron altas concentraciones de cesio en los sedimentos y en los peces que viven cerca de la central. Sin embargo, estas concentraciones se encontraban normalmente por debajo de los límites de seguridad (500 Bq por kilo de pescado en 2011). Para reducir la desconfianza de la sociedad japonesa, agudizaron la seguridad y redujeron el límite a 100 Bq/kg, muy por debajo de la frontera europea (1.250 Bq/kg). En 2015 sólo el 1% de las concentraciones superaron los 100 Bq/kg. La evolución descendente ha permitido permitir la explotación de varias especies de peces que se impidieron en 2011 y revitalizar uno de los sectores económicos más potentes de Japón, la pesca.