Es difícil imaginar un mundo sin hormigón. Este material ha sido fundamental en la historia de la humanidad y sigue siendo un pilar en la construcción moderna. Aunque estamos explorando alternativas más sostenibles como la madera, hay construcciones en las que el hormigón sigue siendo el claro protagonista. Un ejemplo son las centrales nucleares, que necesitan ser resistentes y estar bien aisladas.
Y un nuevo estudio ha investigado el efecto de la radiación nuclear en el hormigón. Lo más sorprendente es que el bombardeo de radiación tiene un efecto… curativo.
El estudio. Los investigadores de la Universidad de Tokio no estaban buscando un cemento u hormigón autorreparable, sino el impacto de la radiación nuclear en el hormigón. Al ser el material principal tanto estructural como de blindaje en centrales y reactores nucleares, existe una preocupación sobre cómo la radiación influye en el envejecimiento de ese blindaje.
Concretamente, el objetivo era comprobar cuál es el impacto en el cuarzo, un material común en la roca que se utiliza en la mezcla del hormigón, independientemente de la parte del mundo en la que se fabrique esa mezcla, y medir el impacto en el cuarzo puede ayudarnos a entender cómo afecta la radiación en la estructura del edificio. La buena noticia es que, en teoría, estas estructuras de hormigón son más estables a largo plazo de lo que se creía, ya que la radiación induce procesos de relajación en el cuarzo que permiten cierta recuperación de su estructura interna.
Irradiando el cuarzo. Para realizar el estudio, se investigaron los efectos de la irradiación de neutrones en diferentes tipos de cuarzo. El cuarzo sintético, metacuarcita, arenisca y granodiorita fueron irradiados a una temperatura de entre 45 y 62 grados centígrados, con un daño por átomo desplazado que osciló entre las 0,01 y 0,23 unidades.
Ippei Maruyama es uno de los responsables de la investigación y comenta que el flujo de radiación de neutrones “distorsiona la estructura cristalina, causando amorfización y expansión”. Esto sería algo negativo porque implica que el material no se mantiene estable, pero lo sorprendente es que, debido al papel del silicio y del oxígeno dentro de los granos de cuarzo, se desencadena un proceso curativo que mitiga la expansión del volumen del material inducido por la radiación.
Autorreparación. “Al mismo tiempo existe un fenómeno en el que los cristales distorsionados se recuperan y la expansión disminuye”, comenta Maruyama. Esto es algo que depende del tamaño de los cristales minerales dentro del hormigón. Por ejemplo, los granos más grandes mostraron una menor expansión, por lo que la degradación del hormigón, que es una de las preocupaciones actuales a la hora de construir y mantener centrales nucleares, podría ser menos severo de lo que se pensaba.
Asimismo, el investigador confirma que “una tasa de radiación más baja permite más tiempo para la autorreparación”, permitiendo que las plantas de energía nuclear “operen de manera segura durante periodos de tiempo más prolongados” de los que se esperaba en un comienzo.
Próximos pasos. Aún quedan preguntas por resolver, ya que el mismo equipo comenta que tienen tarea por delante. El equipo de la Universidad de Tokio lleva estudiando el impacto de la radiación en el hormigón desde 2008, pero confirman que se trata de un campo de estudio costoso, por lo que realizar investigaciones extensas no es nada sencillo.
Ahora bien, con este hallazgo, Maruyama confía en que seguirán explorando el impacto de la radiación nuclear más allá del cuarzo para, por ejemplo, ver si ese fenómeno de expansión se da en otros minerales que conforman el hormigón. El objetivo es no sólo predecir cómo se forman las grietas debido a la expansión de los minerales que están siendo bombardeados por la radiación, sino cómo seleccionar los mejores materiales para crear un hormigón mucho más resistente para las futuras plantas de energía nuclear.
Más allá de las centrales. Habrá que ver los próximos pasos de los investigadores para afianzar esas primeras opiniones del estudio, pero es evidente que conseguir un hormigón autorreparable es una obsesión. Debido a las emisiones de CO2 durante su producción, a que su mantenimiento es carísimo y a que está acabando con las reservas mundiales de arena, tener un material que se repare a sí mismo es algo que diferentes equipos a lo largo del planeta llevan años investigando.
Y se han hecho progresos, como las mezclas con azúcar o café que permiten cierta autorreparación del hormigón. Veremos, eso sí, lo que se tarda en utilizar ese nuevo hormigón en el día a día.
Imagen | Sam300292
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La noticia
No ha creado un superhéroe, pero la radiación ha dado poderes curativos al material más inesperado: al hormigón
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Xataka
por
Alejandro Alcolea
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