.

Energía

TR10: El reactor de onda en movimiento

1

Una nueva forma de alimentar reactores podría hacer que la energía nuclear fuera más segura y más económica, según John Gilleland.

  • por Matthew L. Wald | traducido por Rubén Oscar Diéguez (Opinno)
  • 04 Marzo, 2009

Enriquecer uranio para combustible de reactores y abrir el reactor periódicamente para reabastecerlo son dos de los pasos más complicados y pesados en el funcionamiento de una central nuclear. Y después de haber sacado el combustible agotado del reactor, reprocesarlo para recuperar materiales utilizables tiene las mismas complicaciones, que se suman a otros dos problemas: los riesgos de la proliferación de las armas nucleares y la contaminación ambiental.

Estos problemas suelen aceptarse como un hecho, pero no ha sido así para un grupo de investigadores de Intelectual Ventures, una empresa de invención e inversión de Bellevue, WA, Estados Unidos. Los científicos idearon un diseño preliminar de un reactor que sólo necesita una pequeña cantidad de combustible enriquecido, es decir, el tipo cuyos átomos pueden fisionarse en una reacción en cadena. Se lo conoce como reactor de onda en movimiento. Y mientras que los investigadores del gobierno aparecen con diseños de reactores nuevos en forma intermitente, el reactor de onda en movimiento es digno de mención por haber surgido de algo que casi no existe en la industria nuclear: una empresa de investigación de financiación privada.

Durante su funcionamiento, el núcleo de un reactor de onda en movimiento convierte al material no-fisible gradualmente en el combustible que necesita. Los reactores nucleares basados en esos diseños "en teoría, podrían funcionar durante un par de cientos de años", sin reabastecerse, según John Gilleland, gerente de programas nucleares de Intelectual Ventures.

El objetivo de Gilleland es lograr que un reactor nuclear funcione a base de lo que ahora se considera desecho. Los reactores convencionales utilizan uranio-235, que se fisiona con facilidad para ejecutar una reacción en cadena, pero que escasea y es molesto. Se debe separar del uranio-238, que es no fisible y más común, en centrales de enriquecimiento especial. Cada 18 a 24 meses hay que abrir el reactor, eliminar cientos de paquetes de combustible, añadir otros cientos y reorganizar el resto para abastecerlo con todo el uranio fisionable necesario para que vuelva a funcionar. Esto plantea preocupaciones relativas a la proliferación, ya que una central de enriquecimiento diseñada para obtener uranio poco enriquecido para que funcione un reactor difiere poco de una que hace material altamente enriquecido para una bomba.

Pero el reactor de onda en movimiento sólo necesita una capa fina de U-235 enriquecido. La mayor parte del núcleo es de U-238, del que hay toneladas almacenadas en todo el mundo como sobras del uranio natural después de haberle extraído el U-235. El diseño ofrece "el ciclo de combustible más simple posible", comenta Charles W. Forsberg, director ejecutivo del Nuclear Fuel Cycle Proyect del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), “y requiere sólo una central de enriquecimiento de uranio por planeta”.

El truco está en que el reactor mismo convertirá al uranio-238 en combustible utilizable, el plutonio-239. Los reactores convencionales también producen P-239, pero usarlo requiere la eliminación del combustible agotado, fragmentarlo, y extraer el plutonio por medios químicos (un proceso sucio y pesado que también es el paso principal hacia la construcción de una bomba atómica). El reactor de onda en movimiento produce plutonio y lo utiliza inmediatamente, eliminando la posibilidad de que se desvíe para armas. Una región activa con menos de un metro de espesor se desplaza a lo largo del núcleo del reactor, generando plutonio nuevo delante de sí.

La idea de la onda en movimiento es de principios de los años 90. Sin embargo, el equipo de Gilleland es el primero en desarrollar un diseño práctico. Intelectual Ventures ha patentado la tecnología. La empresa comenta que está negociando la cuestión de las patentes con los fabricantes de reactores, pero no los nombra. Aunque todavía quedan algunos temas básicos de diseño por resolver (por ejemplo, modelos precisos de cómo se comportaría el reactor en caso de accidente), Gilleland cree que una unidad comercial podría estar funcionando para principios de la década del 2020.

Mientras que Intelectual Ventures ha atraído la atención de los académicos, la industria comercial (que espera estimular el interés sobre una fuente de energía que no contribuye al calentamiento global), se concentra en la venta de sus primeros reactores en Estados Unidos en 30 años. Los diseños que propone, sin embargo, son esencialmente actualizaciones de los modelos que funcionan actualmente. Intelectual Ventures considera que el diseño de onda en movimiento tendrá más aceptación en el futuro, cuando un renacimiento nuclear está en pleno desarrollo y el suministro de combustible comience a escasear.

"Necesitamos un poco más de entusiasmo en el ámbito nuclear", comenta Forsberg. "Tenemos mucha gente trabajando sobre la décima parte de un cambio del 1 por ciento."

 

Instantánea atómica
Cómo está progresando la energía nuclear

A. Bombas de refrigerante

B. Área de expansión para los gases de fisión

C. Combustible (uranio agotado) en el interior de los pilares hexagonales; el verde representa combustible sin uso, el combustible gastado es el negro

D. Onda de Fisión (rojo)

E. Onda de generación (color amarillo)

F. Líquido refrigerante de sodio

Energía

  1. La IA aprende a cultivar albahaca para hacer pesto aún más sabroso

    Este proyecto del MIT es un ejemplo de la creciente tendencia que utiliza inteligencia artificial para evolucionar la agricultura en invernaderos. El enfoque consiste en controlar las variables climáticas para maximizar parámetros de las plantas como la resistencia, el sabor y el crecimiento

  2. Borofeno, el nuevo material prodigioso que podría destronar al grafeno

    Sintetizado por primera vez en 2015, este material basado en el boro es más fuerte y más flexible que su antecesor, además de ligero y muy reactivo. A pesar de que es difícil de crear y manejar, químicos, físicos y otros científicos ya están entusiasmados con sus posibles aplicaciones

  3. Las dos razones por las que el mundo sigue sin reducir sus emisiones

    Si la energía renovable es cada vez más barata y más consumida, ¿por qué 2018 cerró con más emisiones de efecto invernadero que el año anterior? Uno de los motivos es el propio cambio climático cada vez más cambiante y la otra, la reducción de la producción de energía nuclear