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11/4/11

Fukushima I (3ª parte): reflexiones y claves para el futuro


Tras el accidente en la central nuclear de Fukushima I, cuyos problemas distan mucho de estar resueltos, eso que se ha dado en llamar “debate nuclear” ha saltado de nuevo a la palestra, con las posiciones extremistas de casi siempre.
Es curioso lo que ocurre con la energía nuclear: desde hace tiempo muchos preconizan su final, mientras desde no hace tanto tiempo otros muchos aventuran un gozoso renacer: ninguna de las dos opciones se ha concretado. Al final de este escrito quizá entendamos el por qué.

I.- Las reacciones al accidente: la percepción del riesgo.

Dejaré de lado las reacciones más demagógicas, desde las puramente electoralistas de Angela Merkel a las esperables de las organizaciones ecologistas, ancladas en un ideario fundacional que les conduce inevitablemente a la contradicción.
Me interesan más, por ejemplo, las intervenciones posteriores de algunos representantes tanto de la industria nuclear como del mundo académico, que dejaron bastante que desear (no todos), ya que pretendían hacer creer que todo estaba bajo control y que la cosa no era para tanto. Una vez más, el mundo nuclear pierde una oportunidad de generar confianza en el público y ganarse una credibilidad que nunca han conquistado del todo. Y lo digo con dolor, porque una vez formé parte de ese mundo.

Porque para el público, con pocos conocimientos reales sobre el funcionamiento de un reactor y sobre la radiactividad, pero muy mediatizado por los titulares de prensa y por la memoria histórica de Chernobyl, los hechos estaban siendo muy, muy alarmantes. Tanto como para olvidarse de los 10.000 muertos del terremoto y posterior tsunami, y centrarse en los evacuados, la radiactividad de las lechugas y los delfines con tres ojos.

Lo que ha ocurrido, es evidente, es que ha cambiado nuestra percepción del riesgo. Mientras nada sucede, todos aceptamos en mayor o menor medida que corremos unos riesgos cuando realizamos una actividad, ya sea conducir por una carretera o consumir electricidad generada por una nuclear. Y debe de ser que los beneficios obtenidos nos compensan de sobra por los riesgos incurridos, aunque no tengamos una conciencia muy clara de estos riesgos. Pero cuando ocurre algo, se nos olvida que había un riesgo subyacente (que alguien ha calculado o estimado) y que estábamos aceptando ese riesgo de forma tácita. Cuando ocurre el accidente, el riesgo se confirma y nuestra reacción es maximizarlo, de igual forma que hasta ese momento seguramente lo habíamos minimizado.

¿Tiene sentido esta reacción, y sobre todo la de muchos países que se han puesto a cuestionar sus programas nucleares? En mi opinión, existen pocos motivos para este cuestionamiento. Para que los hubiera, tendríamos que concluir que los cálculos sobre la probabilidad de un accidente con la que se diseñan las centrales nucleares están mal hechos. ¿Se puede deducir esto del accidente de Fukushima? Algunos dirán que sí, pero a falta de análisis más profundos, nada nos hace pensar que la probabilidad asociada a la ocurrencia e intensidad de terremotos, que se consulta a los expertos en geología, esté mal, bien o regular… sencillamente es la que se maneja, es aquella de la que disponemos en este nivel de conocimiento.

Es necesario recordar que toda actividad industrial tiene riesgos que es necesario estimar mediante el cálculo de probabilidades. El Análisis Probabilista de Riesgos más avanzado, de hecho, es posiblemente el del mundo nuclear, y ha conducido a los protocolos de seguridad (salvaguardas, procedimientos, sistemas redundantes…) más exigentes de la industria junto a los del mundo aeronáutico. Esto no quiere decir que después de un accidente importante no se aproveche para revisar los protocolos y tratar de cerrar esas “brechas” por donde se puede colar una catástrofe: así se hizo después de Three Miles Island o Chernobyl, así se está haciendo tras el accidente del avión de Spanair en Barajas… y así se hará con el avión de Air France estrellado en mitad del Atlántico… y también después de Fukushima.

Por lo tanto: ¿revisión de protocolos? ¿Lecciones aprendidas? Por supuesto. ¿Cuestionamiento de la energía nuclear?¿Cuestionamiento de la navegación aérea comercial? Será por otras razones, pero no por ésta…

II.- La medición del riesgo: terremotos imposibles y el arquero de Cauchy.

Está bien: intentemos aportar algo novedoso al debate. ¿Y si después de todo sí que hubiera algo que cuestionar? Al fin y al cabo, que los Análisis Probabilistas de Riesgos estén bien hechos no significa que no se puedan mejorar.

El análisis trata de elucubrar los peores eventos posibles que se pueden dar, a los que termina asignando una probabilidad. Muchas de estas probabilidades, como las de terremotos de gran magnitud, se estiman muy pequeñas (uno cada 1.000 años, o cada 10.000…).

El problema es que para estos eventos raros no se tiene registro histórico que permita una estimación precisa. Es más, la mayoría de las veces no puedo ni siquiera asignarle una distribución de probabilidad: sencillamente no tengo ni idea de a qué se puede parecer su distribución de probabilidad. Esto convierte un problema de cálculo de riesgos en un problema de manejo de la incertidumbre. Para más inri, la ocurrencia de uno de estos eventos raros suele tener un impacto catastrófico, bien sea económico o en vidas humanas. Todo ello nos debe hacer tomar estas estimaciones con mucho cuidado, y cuando sucesos que se estima que ocurren una vez cada 1000 años ocurren dos veces en un siglo, quizá deberíamos concluir que los riesgos asociados a los eventos raros son severamente subestimados. Es el argumento que defiende Joseph Stiglitz en éste post, comparando Fukushima y la debacle financiera, aunque él parece concluir que el mundo empresarial lo hace a propósito.

Yo prefiero pensar que es un problema de límites del conocimiento, al menos en el mundo industrial (por el financiero no pongo la mano en el fuego). Cuando estimamos la frecuencia de un suceso, hay una tendencia natural a considerar su distribución de probabilidad como una Campana de Gauss, principalmente porque permite un tratamiento matemático más o menos sencillo, y nos da una (falsa) sensación de que hemos dominado la incertidumbre. Por desgracia, tanto el mundo social como el natural demuestran a menudo no ajustarse a una distribución gaussiana, sino a lo que se llama “distribuciones de colas gruesas”. Estas distribuciones se conocen desde hace tiempo, y su principal característica es que permiten la aparición frecuente de sucesos que impactan dramáticamente a la media, desplazándola de su lugar. Es muy diferente de la Campana de Gauss, en la que la probabilidad de sucesos muy alejados de la media decae rápidamente y éstos, de producirse, apenas influyen en el valor medio.

Para ilustrar el comportamiento de una distribución de colas gruesas dejadme utilizar un ejemplo ideado por el matemático Augustin-Louis Cauchy: un arquero, con los ojos vendados, situado ante una diana pintada en un muro infinitamente largo. El arquero dispara al azar contra la diana, y si pensamos que se ajusta a una Campana de Gauss, la mayoría de sus tiros se situarían alrededor del centro y sólo unos pocos se apartarían mucho. Tras un número suficientemente grande de tiros, el promedio de su puntuación se estabilizaría cerca del centro de la diana, con una desviación estable. Pero esto no es lo que ocurre en realidad: resulta que muchos disparos de un arquero que dispara a ciegas tienen desviaciones enormes, de cientos de metros, tanto como para cambiar el promedio después de cada disparo: la puntuación nunca se estabiliza en un promedio predecible y en una variación consistente alrededor de dicho promedio.

Muchos fenómenos sociales, y lo más fascinante para mi, también muchos fenómenos naturales, parecen ajustarse a estas distribuciones de colas gruesas, desde las crecidas del Nilo, los aludes de nieve… hasta los terremotos. Y lo que nos viene a decir es que son fenómenos no totalmente aleatorios, en el sentido del lanzamiento de una moneda, sino dotados de un segundo nivel de aleatoriedad más profunda y difícil de comprender.

Lamentablemente, me parece que poco más nos pueden decir por el momento las distribuciones de colas gruesas que nos permitan una mejor estimación de los riesgos, pues es un campo de conocimiento aún en desarrollo. Lo que sí podemos concluir, como Stigliz, como Mandelbrot, como Nassim Taleb… es que posiblemente los riesgos de este tipo de eventos están en la actualidad fuertemente subestimados.

III.- El futuro ya no es lo que era…

Después de la pequeña digresión del apartado anterior (algo que sólo se les permite a los Premios Nobel o a los blogueros sin lectores), pongamos de nuevo los pies en la tierra. Es absurdo pretender que el accidente de Fukushima no supone un duro golpe (uno más) al ya de por sí dudoso “renacimiento nuclear”…pero no creo que una mejor o peor estimación de la probabilidad de un evento inesperado sea la clave que determine su futuro.

La clave está en otro punto, y es que ha ocurrido lo que se nos aseguraba que era prácticamente imposible: que todos los sistemas redundantes se seguridad se hayan mostrado insuficientes para evitar daños graves al núcleo y la expulsión de radiactividad al exterior. Es cierto, el terremoto y posterior tsunami han excedido toda previsión, son eventos “imposibles”… pero como vemos, los eventos “imposibles” suceden más a menudo de lo que parece, y pueden volver a suceder. Se nos aseguraba, sin embargo, que incluso frente a “lo inimaginable” existían muchas barreras de seguridad que no podían fallar todas a la vez, o una detrás de otra. Sin embargo, hemos visto que sí pueden fallar.

En cierta medida, gran parte de la seguridad de las centrales nucleares se basa en que los eventos graves que puedan afectar al núcleo no lleguen a ocurrir (básicamente, mantener a toda costa su refrigeración). Pues una vez que ocurren, ya estamos viendo lo difícil que es manejar un núcleo seriamente dañado y evitar que una cierta cantidad de radiactividad se expulse al exterior. No me cabe duda de que, tras meses de análisis calmado de lo sucedido, mucho después de estabilizar la situación del reactor, se tomarán medidas sobre los sistemas redundantes que ayudarán a mejorar la seguridad de todas las centrales del mundo. Es la hora de la ingeniería, de nuevo. Sin embargo, soy escéptico sobre que el nivel de seguridad que se llegue a conseguir con la tecnología de los reactores actuales suponga un salto cualitativo que haga cambiar al público su percepción. No lo suficiente, desde luego, como para garantizar el sosodicho “renacimiento nuclear”. Todo lo más (y no es poco), se mejorará incrementalmente la seguridad de las centrales ya existentes, inequívocamente destinadas a prolongar su vida útil si queremos energía barata y bajas emisiones de CO2.

¿Puede haber algo, después de este duro golpe de Fukushima, que provoque de verdad un renacimiento de la energía nuclear? Puede que lo haya: el petróleo.

IV.- ¿Puede el petróleo salvar a la energía nuclear?

Dejadme que me explique. Hemos concluido en el apartado anterior (por si algún lector despistado no se había dado cuenta) que el desarrollo de la tecnología de reactores parece haber alcanzado un cierto “plateau” de estancamiento… al menos en cuanto a su implantación comercial. Proyectos nuevos como el de Olkiluoto en Finlandia, bandera del renacimiento nuclear y que muchos países seguían con atención para ver la duración, coste y funcionamiento posterior del proyecto, están dando señales alarmantes a la industria por su complejidad de gestión y sus costes disparados.

Hace mucho que la industria, y sobre todo el mundo académico, nos promete otro concepto de reactores: más pequeños, más manejables, intrínsecamente seguros, con menos residuos… proyectos que una empresa pueda acometer sin embarcarse en una megainversión de alto riesgo por los costes y plazos asociados, por la incertidumbre regulatoria que suele acompañar en la mayoría de los países y por la oposición de una parte de la población.

Pero para que este tipo de reactores, tan solo a medio idear, puedan ser alguna vez realidad, hace falta I+D e Innovación, mucha Innovación. ¿Y qué podemos decir sobre la innovación de los últimos años en el campo nuclear? Pues que no sabemos casi nada, pues a menudo los desarrollos son secretos… pero lo que sí podemos hacer es utilizar la EPO/OECD World Patent Statistical Database (PATSTAT) para examinar el número de patentes asociadas al campo nuclear como proxy de las innovaciones en ese campo. Es lo que hace la Ecole des Mines de Paris en éste artículo. Veamos algunas de sus gráficas:



Como puede verse, a partir de Chernobyl las patentes cayeron fuertemente y hasta el 2005 se puede decir que se han estancado, al menos en comparación con el fuerte crecimiento que venían teniendo hasta 1984, accidente de TMI incluido.

Es mucho más relevante, sin embargo, la siguiente gráfica, donde podemos observar la fuerte correlación que existe entre el precio del petróleo y el número de invenciones en el campo nuclear.




Esto es algo lógico que no creo que pueda sorprendernos: cuando el coste de adquisición de crudo importado por parte de las refinerías empieza a subir, también tienden a subir las concesiones y los subsidios hacia la I+D de energías sustitutivas, incluida la nuclear.

La pregunta importante viene ahora: en un entorno de fuerte crecimiento de los precios del petróleo, con grandes posibilidades de que permanezca alto (en el entorno de 100-105 $/bbl para los próximos años según la AIE)… ¿servirá esto de revulsivo para la investigación nuclear, y por extensión para un posible desarrollo de una nueva industria, a pesar del accidente de Fukushima?



Esta pregunta, amigo lector, queda abierta a vuestras opiniones… en esto, todos somos como el arquero ciego de Cauchy.

ACTUALIZACIÓN 04/05/11: Mira por donde, los chicos del European Energy Policy Blog apuntan unos cuantos números que muestran cómo la frecuencia real de accidentes con daño al núcleo resulta que es bastante mayor que la que citan los PRAs (análisis probabilistas de riesgos). Esto apoya la tesis de que las probabilidades podrían estar mal calculadas, y deben ser revisadas.

20/8/10

La formación “humanista” de los ingenieros

Pedro Linares, profesor del ICAI, cuyo blog acostumbro a consultar con frecuencia porque me gustan los mismos temas que a él, por el interés de sus enlaces y, sobre todo, por la sensatez y coherencia de sus opiniones, nos habla de la necesidad de que los universitarios reciban una formación “humanista e integral”, centrándose particularmente en las escuelas de ingenieros.

Cito algunas de sus palabras:
 “hace falta dar valores a nuestros ingenieros para saber lo que deben hacer con su ciencia. Si no, iremos donde hemos ido siempre: a un uso no siempre apropiado de la tecnología”

“Tenemos que evolucionar hacia unas materias mucho más relacionadas y conectadas con su formación: filosofía de la ciencia, ética de la ingeniería, ingeniería para cambiar el mundo, impartidas por profesores que se hayan enfrentado a los problemas éticos y de valores a los que se enfrentarán nuestros ingenieros y que sepan guiarles en estas situaciones, que les enseñen cómo ver toda la tecnología desde esta óptica de valores.”

“Y además, tenemos que complementarlas con otras materias humanistas:
- una asignatura de literatura: yo creo que sólo sabe escribir bien el que ha leído mucho. Si no conseguimos que nuestros ingenieros lean no sabrán escribir, y esto es fundamental en su vida profesional. Las asignaturas “normales” no tienen hueco para esto, bastante tienen con lo suyo…
- talleres de comunicación oral: al menos igual de fundamental, saber comunicar sus ideas y su trabajo, y hacer presentaciones públicas. Igual que antes, se puede practicar en las otras asignaturas, pero es difícil aprenderlo en ellas.
- liderazgo y trabajo en equipo, cualidades cada vez más valoradas en el mundo profesional. Esto puede aprenderse en los trabajos prácticos de las asignaturas “normales”, pero nunca está de más un seminario específico.”

Como ingeniero, formado en mi caso en la ETSII de la UPM, sé que tiene mucha razón en lo que pide, y que la ausencia de una formación “integral” es una carencia importante de nuestras escuelas de ingeniería, a pesar de que muchas de ellas (por ejemplo la ETSII) presume de no haberse rendido a la especialización absoluta y de dar una formación generalista y completa. Pero lo que entienden allí por formación “generalista” consiste básicamente en sumar asignaturas comunes a varias especialidades, pero desde luego falta la formación humanista y, sobre todo, falta dar contexto, otorgar al alumno una visión global de su formación, que sea algo más que una suma más o menos caótica de asignaturas.

Difiero un poco de Pedro Linares en los detalles, posiblemente porque entiendo de otro modo lo que significa una formación “integral. Pedro se centra mucho en su entrada en los “valores” personales del individuo, posiblemente porque da clase en una escuela privada jesuita, que defiende un determinado tipo de valores, los cristianos (o más bien los jesuitas, que no coinciden totalmente con los “valores cristianos” de otras congregaciones) que yo, particularmente, considero del todo punto irrelevantes para el ejercicio de la profesión de ingeniero. Sobre el tema de los valores, mis objeciones son dos:
  1. Creo que los valores y la ética personal del individuo ya están esencialmente formados cuando uno pasa por la universidad. Y, en cualquier caso, una escuela técnica no está para eso. Sí creo, sin embargo, que se debe dar importancia en las escuelas técnicas a asuntos relacionados con el trabajo en equipos grandes, la gestión de proyectos complejos, las relaciones interpersonales en el seno de organizaciones y la resolución de conflictos en el ámbito del trabajo. Cuestiones donde se ponen en juego, no lo voy a negar, los valores del individuo.
  2. Siempre he creído que cuestiones de esta índole se inculcan mejor al alumno predicando con el ejemplo más que con asignaturas concretas. Y aunque una cosa no quita a la otra, creo que en la mayoría de nuestras escuelas técnicas estamos aún en un nivel muy primitivo en cuanto a actuaciones éticas de los profesores para con el alumno como para pensar en una asignatura sobre ética: me estoy refiriendo a la actuación de los profesores durante las clases, en su manera de enseñar la profesión, durante los exámenes o en las revisiones, por ejemplo. Actuaciones despóticas o arbitrarias, temarios caprichosos o que son consecuencia de luchas internas de una cátedra, exámenes con una relación vaga con el temario de la asignatura, correcciones de exámenes draconianas o poco profesionales, falta de respeto al alumno en revisiones. Y sobre todo arbitrariedad: poco respeto a las reglas del juego, que se cambian a capricho. Que nadie me entienda mal: hay muchas excepciones a tales comportamientos, el problema es que no deberían ser excepciones. Tampoco estoy pidiendo que se relaje la exigencia de las escuelas técnicas, sino que dicha exigencia sea sobre los conocimientos y la responsabilidad del alumno, y no mediante palos y trampas al alumno que nada añaden a su formación (salvo desarrollar una paciencia inagotable y reforzar la voluntad de superación, claro).
Volviendo a temas más concretos de la entrada de Pedro Linares, estoy de acuerdo en que es esencial que un ingeniero sepa escribir (aunque también me parece excesivo una asignatura de literatura como tal). Es increíble la cantidad de universitarios españoles, ingenieros o no, que escriben dando patadas al idioma, y a veces de forma directamente ininteligible. Esto incluye a algunos profesores.
Tal desprecio por la escritura y el idioma viene sin duda heredado del bachillerato, y en las escuelas técnicas parece reforzarse la idea de que la manera de escribir no es importante para la profesión del ingeniero. No se dan cuenta del ridículo y la vergüenza ajena que produce ver los escritos de alguna gente que tiene una formación universitaria supuestamente de alto nivel. Y más importante si cabe que saber escribir, y en esto coincido también plenamente con Pedro, es aprender a hacer presentaciones públicas orales de tu trabajo. Aunque en el caso de los ingenieros, al menos en muchas especialidades de mi escuela, es requisito imprescindible presentar el Proyecto de Fin de Carrera ante un tribunal, pero este ejercicio es demasiado escaso y llega demasiado tarde como para que sirva como aprendizaje.

Por lo demás, no sé si Pedro está siendo demasiado ambicioso en su planteamiento. Coincido en que serían deseables asignaturas como “filosofía de la ciencia”, “ética de la ingeniería”, o “ingeniería para cambiar el mundo”, que él cita (aunque de esta última me gustaría saber el contenido, je, je…) Pero no se me ocurre cómo incorporar tantas asignaturas a un horario lectivo ya suficientemente cargado. Lo que yo eché mucho de menos en mi etapa universitaria es lo que comentaba al principio, algo así como una asignatura de “contexto de la ingeniería” o “visión global de la profesión de ingeniero”. Pedro también lo cita en su entrada:

“si no, los conocimientos se les fijarán sin saber interpretarlos, sin saber colocarlos en el marco adecuado.”

No es deseable que el ingeniero no sea plenamente consciente hasta mucho después de acabar la carrera, de la relación entre unos conocimientos y otros y la relación de sus conocimientos con el mundo de la empresa, con la investigación y en general con la sociedad en la que vive. En general se espera que el alumno vaya captando por sí mismo estas interrelaciones, pero insisto en que eso es mucho pedir con un horario lectivo sobrecargado y asignaturas duras de pelar sobre todo los primeros años (algunas fuertemente conceptuales: Álgebra, sobre todo, pero también Ecuaciones Diferenciales, Termodinámica o Geometría Descriptiva). Contribuiría mucho a la formación integral del ingeniero una asignatura en la que se explicara la importancia de estudiar en primer curso los determinantes, las matrices y la teoría espectral, para su aplicación posterior a la Resistencia de Materiales, la Física Nuclear o a mil cosas más. Cuál es la importancia de estudiar Geometría Descriptiva para dotar de visión espacial al ingeniero y entender posteriormente el funcionamiento de mecanismos. También situar la importancia de las ecuaciones diferenciales en cualquier problema dinámico, en particular la termodinámica y la mecánica de fluidos que se estudia más adelante, y a su vez estas dos para conocer los fundamentos de las máquinas térmicas e hidráulicas. Y que el mundo no es siempre lineal (de hecho no lo es casi nunca, aunque para muchos problemas del mundo bastan las aproximaciones lineales), y que los modelos numéricos de simulación por ordenador son útiles para tal cosa pero limitados para tal otra, y qué simplificaciones matemáticas encierran. Y mucho más inglés y técnicas informáticas son deseables, pues son los lenguajes en los que se habla en el mundo.

Otra cosa que se podría hacer es ejercitar, mediante casos prácticos al estilo de las escuelas de negocios, cómo enfrentar determinado tipo de problemas del mundo industrial, al menos cómo enfocarlos, y qué técnicas están al alcance del ingeniero para tratar de resolverlos. Tras más de 10 años de experiencia laboral, puedo afirmar que esto último es infinitamente más importante que muchas asignaturas de la carrera, que se olvidan rápido, y de paso algunos podrían ahorrarse el dinero de pagar un master en el que se enseñan cosas que debieran haberse enseñado en la Escuela.

Lamentablemente, y al menos en lo que se refiere a la universidad pública, no parece que todos estos asuntos estén en la agenda. Cabe preguntarse con preocupación, como ya hizo Nietzsche hace más de 100 años, cuál será el porvenir de nuestras escuelas (técnicas):

“Una sola boca que habla y muchísimos oídos, con un número menor de manos que escriben, tal es el aparato académico exterior, tal es la máquina cultural universitaria puesta en funcionamiento.”
Friedrich Nietzsche. 1872.