Energía nuclear de IV generación: ¿Podemos resolver los problemas que enfrenta la energía nuclear?

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Actualizado el Wed Mar 03 2021

En el último capítulo aprendimos que existen cuatro problemas fundamentales relacionados con la energía nuclear:

  • Desechos nucleares
  • Explosiones nucleares
  • Costo elevado
  • Largo tiempo de construcción

Evaluaremos varias ideas usando este esquema:

El más fácil: construir reactores modulares pequeños

En lugar de construir un gran reactor en el sitio, ¿qué pasaría si producimos en masa componentes más pequeños en una fábrica y los enviamos a donde se requieren? Se podrían instalar muy rápidamente después de que un estado decida comprarlos. Estos reactores se denominan Reactores Modulares Pequeños (SMR). Son modulares porque se pueden combinar varios reactores pequeños (llamados módulos) para proporcionar la misma energía que un gran reactor convencional:

Reactores modulares pequeños

Los módulos estarán listos para instalarse inmediatamente después de que un estado decida comprarlos.

Los reactores modulares pequeños (SMR por sus iniciales en inglés) utilizan uranio y agua como los reactores convencionales. Sin embargo, muchos diseños de SMR son capaces de enfriar pasivamente, lo que significa que un corte de energía no causa accidentes ni explosiones nucleares.

¿Cómo crees que esto podría mejorar la energía nuclear?


Los primeros SMR ya se están poniendo en funcionamiento y algunos más están en desarrollo y en proceso de obtener su licencia. Se espera una plena comercialización alrededor de 2030.

Desafortunadamente, los SMR aún tienen problemas con los desechos nucleares debido a que usan combustible nuclear regular.

Más eficiente – Reactor de Sal Fundida (MSR)

Los reactores que discutimos en el capítulo anterior utilizan agua como refrigerante (para sacar la energía) y como moderador. Los reactores de sal fundida (MSR por sus iniciales en inglés) utilizan sal fundida como refrigerante. La sal fundida es literalmente sal líquida.

Reactor de sal fundida
Reactor de sal fundida

¿Por qué de sal fundida?

  • Altas temperaturas: Los reactores comunes a base de agua solo producen temperaturas de hasta 300 °C. Los MSR pueden alcanzar hasta 850 °C. Esto mejora la eficiencia termodinámica y, por lo tanto, el uso de combustible. De igual manera, permitiría a los MSR suministrar calor para los procesos industriales de alta temperatura que actualmente se realizan utilizando combustibles fósiles.
  • Alta eficiencia: Los MSR tienen un 30% más de eficiencia de combustible que los reactores basados en agua, lo que significa un poco menos de desperdicio por la misma potencia.
  • Sin explosiones: Como todos los reactores modernos (incluso los de hoy), los MSR se apagan al sobrecalentarse, lo que significa que no explotan.

Lamentablemente, el problema de los desechos nucleares aún persiste. Además, actualmente no existen materiales costeables que puedan contener sal fundida a temperaturas tan altas como 850 °C durante mucho tiempo. Esto significa que se necesita más investigación e innovación para hacer realidad los MSR.

¿Podemos reciclar los residuos nucleares para utilizarlos como combustibles?

¿Podemos reciclar los desechos nucleares?

Recuerda que en el último capítulo vimos que los desechos nucleares se presentan principalmente en dos formas:

  • Uranio-238 empobrecido: El uranio natural es 99,3% U-238 y 0,7% U-235, pero necesita ser 4-5% U-235 para utilizarse en los reactores. Al crear este combustible enriquecido, dejamos una gran cantidad de U-238 atrás.
  • Combustible gastado: Cuando un reactor ha utilizado el combustible enriquecido durante cierto tiempo, se reemplaza por combustible nuevo. Lo que queda se llama combustible gastado.

¿Recuerdas cuál sigue siendo súper peligroso?


Los reactores de onda progresiva (TWR por sus iniciales en inglés) están diseñados para usar uranio-238 empobrecido como combustible. Los TWR producen 80% menos desechos radioactivos (en masa) que los reactores convencionales.

Incluso más emocionante, los TWR podrían, en principio, reciclar el combustible nuclear gastado, pero se necesitan importantes avances en investigación para que esto sea posible.

La idea clave detrás de estos reactores es que produzcan su propio combustible. Esto puede verse como lo que se muestra a continuación:

Reproducción de combustible

En este punto empezamos con el U-238, que por sí solo no puede alimentar reactores nucleares normales. Luego, al añadir un neutrón, lo transformamos en U-239. El U-239 se derrumba rápidamente y se convierte en Plutonio 239, otro material radiactivo. Esto es lo que entonces impulsa las reacciones de fisión nuclear y crea el calor que finalmente se convierte en la energía que obtenemos del reactor. Todo esto sucede dentro del reactor!

Como todos los demás reactores modernos, las TWR se apagarían si hubiera una interrupción de energía, lo que significa que no explotarían.

El trabajo en los TWR ha estado en marcha durante décadas - sin éxito. Pero después de años de modelos informáticos y de repensar los diseños, una empresa llamada Terrapower (financiada principalmente por Bill Gates) ahora piensa que pueden lograr una operación estable a largo plazo.

Se suponía que su prototipo estaba listo para su uso en 2022, pero las tensiones políticas entre Estados Unidos y China significaron que esa construcción se detuvo en 2018. Veremos a dónde vamos a partir de aquí.

Entonces, ¿qué debemos hacer?

Los Reactores Modulares Pequeños (SMR) y los reactores convencionales ya están disponibles. Estos podrían reemplazar el carbón para la generación de electricidad con emisiones de CO₂ casi nulas. Como se describió en el último capítulo, los reactores nucleares modernos son extremadamente seguros y no provocan explosiones. Si bien los desechos nucleares son malos, debemos compararlos con las peligrosas emisiones de CO₂ y cualquier otra contaminación producida por la quema de combustibles fósiles.

Al mismo tiempo, los gobiernos deberán permitir que las empresas prueben reactores nucleares avanzados a un ritmo mucho más rápido.

Necesitamos más investigación

Si quieres obtener más información sobre energía nuclear avanzada, consulta algunos de los conceptos que no hemos discutido en este capítulo:

  • Usando torio: En lugar de uranio-235, se usa un elemento llamado torio como combustible.
  • Otros refrigerantes: En lugar de agua o sal fundida, podemos utilizar metales líquidos o gases.
  • Reactores sin moderadores: Los reactores rápidos pueden trabajar directamente con neutrones rápidos (los diseños actuales tienen que usar un moderador para ralentizar los neutrones, como se discutió en el último capítulo). Los reactores convencionales necesitan ralentizar los neutrones para permitirles dividir el U-235.

¡Ahora, a las energías renovables!

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