¿ En qué se parece el control de un reactor nuclear y el de una pandemia?
Cuando era adolescente solía jugar a un juego cuyas bases eran la buena memoria y la rapidez en la argumentación de forma que pudiéramos confundir a cualquiera. Solíamos escoger dos conceptos completamente desconectados y mediante una absurda disección de los términos llegábamos a declarar, frente al asombro de los incrédulos y encandilados oyentes, que tenían algo en común. Creo que todavía hoy hay mucha gente que juega a algo parecido…
Durante el confinamiento de pandemia , de manera inconsciente, volví a jugar y a relacionar todas las medidas de control de la pandemia de la Covid-19 con el control de un reactor nuclear. Al menos para mí tienen un montón de similitudes. Voy a intentar explicarlo brevemente, pero que me perdonen los expertos de cada área por las licencias que me voy a tomar.
Recuerden: ¡Sólo estamos jugando!
Será preciso que antes de empezar introduzcamos brevemente algunas nociones de ingeniería nuclear, quien ya las conozca siéntase libre de saltarse los próximos párrafos.
El mecanismo por el que se genera energía en un reactor nuclear es el de la fisión, proceso explicado por primera vez por la científica austriaca Lise Meitner. Un núcleo pesado se rompe en dos nuevos productos más ligeros (productos de fisión) al impactar sobre él un neutrón de la velocidad adecuada, liberando a su vez gran cantidad de energía y, lo que es más interesante, liberando también dos o tres neutrones nuevos que podrán impactar sobre otros átomos pesados que encuentren en su camino produciendo una nueva fisión y nuevos neutrones y así continuar hasta “el infinito y más allá”.
No, hasta el infinito no. Esta reacción se denomina reacción en cadena y se podrá mantener mientras haya átomos pesados que se puedan fisionar. El concepto de reacción en cadena fue por primera vez patentado por el visionario Leo Szilard, personaje científico que bien merece que le prestemos un poco de atención, aunque sea en otra ocasión.
Una vez de terminado que el isótopo fisionable del Uranio es le U-235 y que los neutrones que producen la reacción de fisión son los neutros lentos o térmicos, Fermi y su equipo de Chicago fueron capaces de construir un reactor que produjera una reacción en cadena autosostenida, cosa que no fue capaz de alcanzar el también laureado Heisenberg en la Alemania Nazi con el Club del uranio. El tema es que Heisenberg no dio con lo que llamamos masa crítica, la cantidad necesaria de uranio para que la reacción se mantenga.
Los neutrones que salen de nuestra fisión original van muy rápidos para producir una nueva fisión, deben ralentizarse, o lo que en física nuclear denominan termalizarse, para ello pierden energía cuando sufren choques con átomos ligeros -moderador-. En el caso de la pila de Fermi el moderador fue el grafito, pero en los reactores españoles se usa el agua, la misma con la que te duchas cada mañana. Si echamos un ojo al camino recorrido por el neutrón desde su nacimiento en una fisión (recorrido medio libre), podemos ver que no siempre consigue su objetivo. Puede ser absorbido por los materiales del combustible y el reactor o incluso fugarse si se encuentra en los bordes del núcleo, de forma que pocos de ellos van a contribuir a mantener la reacción. Tampoco lo conseguirá si en su camino no encuentra nuevos átomos de U-235, y estos se reducen conforme se producen fisiones, ya que los productos resultantes, rara vez son físiles, aunque algunos de ellos emiten, con retraso, neutrones muy valiosos para mantener el proceso.
El caso es que, si queremos alcanzar una reacción autosostenida, o lo que llamaremos a partir de ahora la criticidad, el número de neutrones generados por fisión debería ser igual a los que se escapan más los que son absorbidos por los materiales no físiles más los que producen una nueva fisión (N= E+A+F). Esto tiene que ver con un concepto que en energía nuclear se denomina factor de multiplicación o Kefectiva. Cuando un reactor está critico Kefectiva=1
Si el número de átomos de U-235 que el neutrón puede encontrar en su camino es pequeño la reacción se apagará, pero si los neutrones encuentran muchos átomos en el camino y producen muchas fisiones estamos ante una situación de supercriticidad y corremos el peligro de perder el control.
En realidad, los reactores son supercríticos, si no pronto se apagarían. Por ello tienen implementadas varias medidas de control. Cuando el reactor se vuelve subcrítico se apaga por sí solo al no disponer de suficientes átomos de U-235 que continúen la reacción.
¿Qué todavía no habéis pillado la relación de todo esto con la Covid-19?
Pues veamos una imagen, que dicen que vale más que mil palabras:
Algo se parecen , ¿no?
Imaginemos que nuestro virus es un neutrón y que un paciente susceptible de ser infectado es un átomo de U-235 . Si sobre él se ha producido una fisión (contagio) pasa a estar infectado y podrá liberar varios neutrones que a su vez pueden impactar en otros átomos de U-235 que se encuentren en su camino. Ese átomo infectado pronto pasará a ser algo completamente distinto (productos de fisión), es decir pasará a ser un paciente recuperado e inmunizado o incluso puede morir. En cualquiera de los casos ya no contribuirá a la cadena de contagios y cuando queden pocos individuos susceptibles de ser infectados (subcriticidad) habremos adquirido la inmunidad de grupo y la reacción de contagio se frenará por si sola.
Los epidemiólogos utiliza para esta cadena, no confundir nunca con la ‘Reacción en Cadena de la Polimerasa’ o PCR, lo que se denomina modelo SIR (susceptible, infectado, recuperado) y un parámetro conocido como Ro o factor de propagación que permite determinar el número de personas infectadas por contacto con una sola persona infectada antes de su muerte o recuperación. ¿No os parece muy similar a nuestra kefectiva?
Pero volvamos a los reactores, éstos tienen implementadas muchas medidas de control para asegurar la correcta evolución de la reacción nuclear y obtener la máxima energía sin riesgos de seguridad. En un rector de agua ligera a presión la medida de control más global es la introducción de un absorbente de neutrones disuelto en el agua del moderador (el boro), pero este absorbente no será suficiente en zonas locales donde el flujo neutrónico sea muy alto, por ello también se utilizará otro veneno integrado en el combustible (el gadolinio) que permitirá bajar la actividad de zonas muy concretas. Finalmente, si tenemos que parar totalmente la reacción usaremos las barras de control y parada que contendrán otros absorbentes (plata, indio, cadmio o carburo de boro) que absorberán todos los neutrones apagando la reacción.
Si hacemos un símil con el control de la pandemia, veremos que hay medidas generales como lavarse las manos, usar mascarilla o distanciarse unos metros, que equivalen al boro del reactor y que serán efectivas de forma general cuando no hay un brote localizado. Evitarán que virus errantes encuentren en su recorrido antes de perderse individuos susceptibles de ser infectados. Pero cuando estamos en un entorno muy poblado con uno o dos infectados localizados, por ejemplo, en una reunión familiar y en sitios donde hay poco espacio y donde las medidas anti-contagio se relajan, tenemos una zona de alto flujo vírico y gran número de individuos susceptibles, lo mismo que ocurre en un reactor en zona localizadas con altos picos de potencia. Hay que introducir un veneno más eficaz y aquí el aislamiento de los individuos infectados o potenciales infectados jugará el papel del gadolinio.
Pero si la cosa se desmadra y el control por aislamiento es insuficiente, para controlar o apagar el reactor usaremos algo más drástico: los bancos de control y parada, cuyo papel en la pandemia recae sobre una vacuna.
Cuando un reactor empieza a apagarse hay formas de reavivar la llama y extender la reacción, eso se consigue mediante reducciones intencionadas de potencia y temperatura que hacen que haya un aumento de reactividad. Esto en pandemia equivaldría a relajar las medidas anti-contagio, cosa que suele ocurrir de forma natural cuando percibimos una disminución del riesgo al ver que el tema ya está controlado. Sin embargo, las vacunas de la Covid-19 son, desgraciadamente, bancos de control, pero no de parada, así que no descuiden demasiado las medidas de control general o la reacción se reavivará.
Y como creo que la curiosidad os debe estar matando, aliviare vuestra tortura contando, por fin, en que se parece un melocotón a una rana (léase muy deprisa, casi hasta quedarse sin aliento o como si fueran adolescentes):
Melocotón se divide en dos: melo y cotón.
“Cotton” en francés significa algodón.
Algodón se divide en dos: al y godón.
Godón es un gran godo.
Un gran godo fue Teodorico.
Teodorico no hizo nada.
El que nada no se ahoga.
El que no se ahoga flota.
Flota es una escuadra.
Una escuadra es un cartabón.
Cartabón se divide en dos: carta y bón.
Carta es una epístola.
Epístola se divide en dos: e y pistola.
Pistola es un arma mortífera.
Mortífera se divide en dos: morti y fera.
Fera en latín significa llevar.
Llevar se divide en dos: lle y bar.
Bar es un lugar de recreo.
Recreo se divide en dos: re y creo
Re es una nota musical.
Musical se divide en dos: mu y sical
Mu es lo que hace la vaca.
La vaca es la mujer del toro.
Toro es una ciudad de Zamora.
Zamora es un futbolista.
Futbolista se divide en dos: futbo y lista
Lista es el nombre de un periódico de Cuba
En la cuba se inca el vino.
Inca y anca, que es lo que tienen las ranas, se parecen tanto…
que en eso se parecen un melocotón y una rana.
Con esta entrada escrita en 2020 y guardada como borrador desde 2023, participo en @hypatiacafe con el tema #PVrelatosolvidados.
Ciencia literata 
Un comentario sobre “¿En qué se parece un melocotón a una rana? o…”