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Cambio Climático

Energía nuclear más segura y a mitad de precio

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Transatomic está desarrollando un nuevo tipo de reactor de sales fundidas diseñado para superar los principales obstáculos de la energía nuclear.

  • por Kevin Bullis | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 25 Marzo, 2013

Transatomic Power, una empresa surgida del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EE.UU.), está desarrollando un reactor nuclear que se cree podrá reducir el coste total de una planta de energía nuclear a la mitad. Se trata de una versión actualizada del reactor de sales fundidas, un tipo de reactor altamente resistente ante colapsos. Los reactores de sales fundidas se demostraron en la década de los 60 en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge de EE.UU., donde un reactor de prueba logró funcionar durante seis años, aunque la tecnología no ha sido utilizada comercialmente.

El diseño del nuevo reactor, que hasta ahora solo existe en papel, produce 20 veces más potencia en relación a su tamaño que la tecnología de Oak Ridge. Eso significa que podrían fabricarse reactores relativamente pequeños, aunque potentes, a un menor coste, y ser enviados por ferrocarril en lugar de ser construidos en su localización, tal y como ocurre con los reactores convencionales. Transatomic también ha modificado el diseño original de sal fundida para permitir que funcione con residuos nucleares.

Los altos costes, junto con las preocupaciones sobre la seguridad y la eliminación de residuos, han hecho que se detenga gran parte de la construcción de nuevas centrales nucleares en EE.UU. y otros países (aunque la construcción continúa en otros, entre ellos China). Japón y Alemania han llegado incluso a cerrar plantas existentes después del accidente de Fukushima de hace dos años. Varias compañías están tratando de resolver el problema de los costes mediante el desarrollo de pequeños reactores modulares que se puedan construir en fábricas. Pero normalmente están limitados a una producción de 200 megavatios de potencia, mientras que los reactores convencionales producen más de 1.000 megavatios.

Transatomic señala que es capaz de dividir la diferencia, construyendo una planta de energía de 500 megavatios con la que conseguir algunos de los ahorros asociados con los diseños de reactor más pequeños. Estima que puede construir una planta basada en este tipo reactor por 1.700 millones de dólares (1.308 millones de euros), aproximadamente la mitad del coste por megavatio de las centrales actuales. La compañía ha recaudado 1 millón de dólares (770.000 euros) en fondos semilla, procedente en parte de Ray Rothrock, socio de la firma de capital riesgo Venrock. Aunque sus fundadores, Mark Massie y Leslie Dewan, siguen siendo candidatos al doctorado en el MIT, el diseño ha atraído a algunos asesores de alta categoría, entre ellos Regis Matzie, exdirector de tecnología del gran proveedor de plantas de energía nuclear Westinghouse Electric, y Richard Lester, jefe del departamento de ingeniería nuclear en el MIT.

Se espera que el nuevo reactor ahorre dinero no solo gracias que puede ser construido en una fábrica en lugar de en una localización, sino también porque aporta características de seguridad adicionales, lo que podría reducir la cantidad de acero y hormigón necesaria para crear protección contra accidentes, y porque funciona bajo presión atmosférica en vez de bajo las altas presiones requeridas en los reactores convencionales.

Una planta convencional de energía nuclear es enfriada usando agua, que hierve a una temperatura muy por debajo de los 2.000 °C del núcleo de una pastilla de combustible. Incluso después de que el reactor se apague, debe ser continuamente enfriado mediante el bombeo de agua. La incapacidad de hacerlo es lo que provocó los problemas en Fukushima: explosiones de hidrógeno, fugas de radiación y finalmente el colapso.

El uso de sal fundida como refrigerante resuelve algunos de estos problemas. La sal, que se mezcla con el combustible, tiene un punto de ebullición significativamente más alto que la temperatura del combustible. El reactor tiene un termostato incorporado y, si comienza a calentarse, la sal se expande y se extiende sobre el combustible, reduciendo las reacciones. Eso le da a la mezcla la oportunidad de enfriarse. En el caso de un corte de energía, un tapón en la parte inferior del reactor se funde y el combustible y la sal fluyen a un tanque de retención, donde el combustible se extiende lo suficiente como para detener las reacciones. Después la sal se enfría y solidifica, encapsulando los materiales radiactivos. "Es muy seguro", señala Dewan, director de ciencia de la compañía. "Si te quedas sin electricidad, incluso si no hay operadores en las instalaciones para tirar de las palancas, se detendrá por inercia".

El nuevo diseño mejora el del reactor de sal fundida original puesto que cambia la geometría interna y utiliza diferentes materiales. Transatomic ha mantenido muchos de los detalles de diseño en secreto, pero uno de los cambios implica eliminar el grafito que constituía el 90 por ciento del volumen del reactor de Oak Ridge. La compañía también ha modificado las condiciones en el reactor para producir neutrones más rápidos, lo que hace posible quemar la mayor parte del material que habitualmente se descarta como desecho. Un reactor convencional produce alrededor de 20 toneladas métricas de residuos de alto nivel al año, y dicho material tiene que ser almacenado durante 100.000 años. El reactor de 500 megavatios de Transatomic producirá solo cuatro kilos de residuos de ese tipo al año, junto con 250 kilos de residuos que tienen que ser almacenados durante unos cientos de años.

Llevar el nuevo reactor al mercado no va a ser fácil. Aunque la idea básica de un reactor de sales fundidas ha sido demostrada, el proceso de certificación de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC, por sus siglas en inglés) está configurado en torno a los reactores de agua ligera. La empresa necesitará que la NRC establezca nuevas normas, sobre todo porque la comisión debe estar de acuerdo con la idea de usar menos acero y hormigón para que las características del diseño de seguridad puedan traducirse en un ahorro real.

El portavoz de la NRC, Scott Burnell, señala que la comisión es consciente del concepto de Transatomic, pero que los diseños todavía no han sido presentados para su revisión. Afirma que durante los próximos años, la NRC se centrará en certificar diseños más convencionales para reactores modulares de pequeño tamaño. Asegura que el proceso de certificación para Transatomic tardará al menos cinco años una vez que la empresa presente un diseño detallado, y necesitará una revisión adicional específicamente para asuntos relacionados con el combustible y la gestión de residuos.

Crear un diseño de ingeniería detallado podría llevar años. El siguiente paso de la compañía es recaudar 5 millones de dólares (3,85 millones de euros) para realizar cinco experimentos que ayuden a validar el diseño básico. Russ Wilcox, director general de Transatomic y exdirector general de E Ink, estima que se necesitarán ocho años para construir un prototipo de reactor a un coste de 200 millones de dólares (154 millones de euros). Señala que es menos tiempo del que tardaron los inversores de E Ink en obtener beneficios. La compañía fue adquirida por 450 millones de dólares (346 millones de euros) 13 años después de las primeras inversiones.

A pesar de que los inversores podrían tener que esperar más de una década en obtener rentabilidad, no se descarta que entre capital de riesgo, afirma Ray Rothrock. No obstante, señala que la empresa se enfrentará a muchos retos. "La tecnología no me preocupa lo más mínimo", indica. "Tengo confianza en la gente. Me gustaría que alguien la construyera, porque creo que funcionaría. Son todos los otros factores los que hacen que sea difícil".

El mayor desafío de la compañía podría provenir de China, que está invirtiendo 350 millones de dólares (269 millones de euros) a cinco años para desarrollar reactores de sales fundidas propios. Tiene planes para construir un reactor de prueba de dos megavatios en 2020.

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