Terrapower empezó a trabajar en su diseño de nuevo reactor en 2006. Desde entonces la empresa ha cambiado el diseño original para que el reactor se parezca más a uno convencional; estos cambios facilitan la ingeniería y construcción del mismo. La empresa también ha calculado las dimensiones exactas y los parámetros de rendimiento del reactor. Terrapower pretende iniciar la construcción de una planta experimental de 100 megavatios en 2016 para ponerla en marcha en 2020. La empresa trabaja con un consorcio de laboratorios nacionales , universidades y empresas para superar el principal reto técnico que presenta el nuevo reactor: desarrollar nuevos materiales que puedan soportar su uso en el núcleo del reactor durante décadas. Además aún tiene que conseguir una ubicación para la planta experimental y la financiación para construirla.
El reactor está diseñado para ser más seguro que los reactores nucleares al uso porque no necesita electricidad para mantener en funcionamiento el sistema de refrigeración para prevenir posibles fusiones. Sin embargo, no soluciona el que probablemente sea el mayor problema de la energía nuclear a día de hoy: el alto coste de construcción de las plantas. John Gilleland, presidente de Terrapower, afirma que la empresa espera que la construcción de los reactores cueste aproximadamente lo mismo que los normales, pero “aún no está del todo claro”.
Los reactores convencionales generan calor y electricidad como resultado de la fisión de una variedad de uranio muy escasa, el uranio 235. En un reactor de onda en movimiento, una pequeña cantidad de uranio 235 se usa para poner en marcha el reactor. Después, los neutrones que produce el reactor convierten el mucho más abundante uranio 238 en plutonio 239, un material fisible que puede generar el calor necesario para la energía nuclear. Hay abundancia de uranio 238 en parte porque es un producto derivado del proceso de enriquecimiento necesario para producir energía nuclear convencional. Además, en el futuro quizá sea asequible extraer uranio 238 del agua del mar si la demanda de energía nuclear es elevada. Terrapower dice que hay cantidad suficiente de este combustible para proporcionar energía al mundo durante un millón de años, incluso con un consumo por habitante como el de Estados Unidos para todos los habitantes del planeta.
En el diseño original de Terrapower, el núcleo del reactor estaba lleno con una gran cantidad de uranio 238. El proceso de conversión empezaba en un extremo, produciendo plutonio que inmediatamente se dividía para generar calor y convertir más uranio en plutonio. La reacción se trasladaba de un extremo a otro -en una onda en movimiento- hasta que ya no se pudieran dar más reacciones.
En el nuevo diseño, todas las reacciones tienen lugar cerca del centro en lugar de empezar en un extremo y desplazarse al opuesto. Para comenzar, se colocan barras de uranio 235 en el centro del reactor. A estas barras se las rodea con otras compuestas de uranio 238. Según se van dando las reacciones nucleares, las barras de uranio 238 más cercanas al núcleo son las primeras en convertirse en plutonio, que a su vez se usa en reacciones de fisión para producir aún más plutonio con las barras de combustible subsiguientes. Según se van consumiendo las barras de combustible que están en el centro, se van sacando mediante un mecanismo controlado a distancia y se llevan a la periferia del reactor. Las restantes barras de uranio 238, incluyendo aquellas que estaban lo bastante cerca del centro como para haberse convertido en parte en plutonio, se trasladan al centro para ocupar el lugar del combustible gastado.
nEn este sistema, el calor siempre se genera más o menos en la misma zona dentro del núcleo del reactor, cerca del centro. En consecuencia, es más fácil diseñar la ingeniería de los sistemas de extracción y uso del calor para generar electricidad.
Uno de los principales retos es asegurarse de que el revestimiento de acero que contiene el combustible en barras puede superar la exposición a décadas de radiación. Los materiales existentes en la actualidad no sirven. Para empezar, con el paso del tiempo se dilatan, lo que cerraría el espacio entre las barras de combustible a través del cual se supone que debe fluir el refrigerante. Para durar 40 años, los materiales tienen que fabricarse de forma que sean de dos a tres veces más duraderos, explica Terrapower.
La empresa está usando modelos informáticos para prever cómo cambiarán en el futuro los materiales existentes en la actualidad y está desarrollando diseños de reactor que se anticipan a estos cambios. Por ejemplo, si se sabe que un material se dilatará sometido a las condiciones que se dan dentro del reactor, los espacios entre las barras de combustible se diseñan para acomodar esta dilatación, explica Doug Adkisson, director de operaciones en Terrapower.
La empresa también ha desarrollado diseños para un sistema refrigerante pasivo. Como en muchos otros diseños de reactores avanzados, Terrapower usa metal de sodio fundido como refrigerante. El sodio hierve a temperaturas mucho más altas que el agua, lo que da a los operadores de las plantas más tiempo para responder a posibles accidentes. También se podría usar la convección natural y la refrigeración por aire en el caso de un escape, no habría que bombear refrigerante de manera continua al reactor, como en el caso de Fukushima. Uno de los peligros de usar sodio, sin embargo, es que produce una violenta reacción si se expone al aire o al agua.
Los siguientes pasos para Terrapower son terminar los diseños y buscar socios para construir las plantas. La empresa ha mantenido negociaciones con organizaciones en China, Rusia y la India. Gilleland afirma que esperan poder hacer un anuncio sobre sus socios en los próximos meses.