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¿Energía nuclear más limpia?
Los senadores que representan a varios estados del oeste, incluido Orrin Hatch de Utah y el líder de la mayoría del Senado Harry Reid, de Nevada, están trabajando en una legislación para promover el torio. Dicen que es un combustible de combustión más limpia para las plantas de energía nuclear, con el potencial de reducir a la mitad los volúmenes de desechos nucleares de alto nivel.
Un brillo más limpio: Las cápsulas de combustible de torio y uranio en este reactor de investigación en el Instituto Kurchatov de Rusia podrían ayudar a reducir los desechos de las plantas de energía nuclear existentes y futuras. Kurchatov y Thorium Power, con sede en McLean, VA, están transformando las cápsulas en barras de combustible de 3,5 metros para su uso en centrales eléctricas comerciales.
Les preocupa que el combustible gastado de los reactores nucleares termine en sus estados, dice Seth Grae, presidente del desarrollador de tecnología de combustible de torio. Poder del torio , con sede en McLean, VA.
Los perros guardianes nucleares dicen que la tecnología de Thorium Power tiene un potencial real. Además, dicen que se necesita la legislación. Obligaría al Departamento de Energía (DOE) y a la Comisión Reguladora Nuclear, que regula la industria nuclear, a crear nuevas oficinas en las agencias para estudiar las opciones de combustible de torio y promover su uso en el extranjero.
En mi opinión, tiene mucho sentido, dice Thomas Cochran, director del programa nuclear de la Consejo de Defensa de los Recursos Naturales , en Washington. Él dice que se necesita la acción del Congreso para superar la resistencia dentro del DOE a explorar el torio.
El uso de torio en los reactores existentes significa repensar el ciclo del combustible nuclear que se utiliza en la actualidad en la mayoría de los países, incluido Estados Unidos. El ciclo comienza con combustible de óxido de uranio enriquecido en el isótopo de uranio fisible U235. La fisión del uranio en un reactor genera calor para impulsar las turbinas de una planta de energía nuclear y produce una mezcla altamente radiactiva de productos de degradación de la fisión, incluido el plutonio que se puede recuperar para fabricar armas nucleares. Otros productos de fisión ralentizan la reacción en cadena, lo que requiere el reemplazo de combustible cada uno o dos años. El combustible gastado se retira y se almacena en el lugar, a la espera de su entierro.
El DOE está trabajando en un depósito de desechos de alto nivel en Yucca Mountain, en Nevada. Pero la instalación no se abrirá durante al menos otra década, y hay poca voluntad política para construir más sitios de este tipo. Mientras tanto, Almacenamiento de combustible privado , con sede en Salt Lake City, está procediendo con un controvertido sitio de almacenamiento provisional en tierras nativas americanas, con una licencia de 20 años y una opción para renovar. Es una gran escala, dice Grae.
Thorium Power se lanzó en 1992 para comercializar un proceso que reduce la cantidad de desechos tóxicos producidos por los reactores tradicionales. El proceso fue desarrollado por el difunto científico nuclear Alvin Radkowsky, un diseñador fundamental de los reactores de la Marina de los EE. UU. Y de las primeras plantas nucleares comerciales. El esquema de Radkowsky se basa en combustibles de torio y uranio, lo que lo hace más complejo en la parte frontal. Pero hacerlo mantiene la mayor parte del combustible en el reactor por más tiempo y produce desechos que son menos tóxicos.
Cada conjunto de combustible lleva una mezcla de dos barras de combustible diferentes. La mayoría son barras que contienen gránulos de óxido de torio. El torio no puede sostener una reacción en cadena por sí solo como puede hacerlo el U235, pero puede absorber neutrones para formar otro isótopo fisible de uranio que lo hará: U233. En el diseño de Thorium Power, estos neutrones son suministrados por las barras restantes, que son aleaciones sólidas de circonio y uranio fisible enriquecido con U235.
Grae dice que los conjuntos de combustible híbrido de Thorium Power están diseñados para funcionar como reemplazos directos del combustible de óxido de uranio en reactores de agua a presión, el diseño de reactor más común en todo el mundo. Los reactores requieren solo modificaciones mínimas. El ajuste más importante es el uso de grúas más precisas para insertar y retirar conjuntos combustibles para permitir la extracción por separado de las varillas de uranio. Grae dice que esto es clave para la reducción de desechos porque la mayor parte del torio permanece en el núcleo del reactor durante nueve años. (Las varillas de uranio, al igual que el combustible de óxido de uranio convencional, se cambian con más frecuencia).
Thorium Power planea probar este sistema de combustible dentro de tres años, comenzando en un reactor de agua a presión en Rusia. Las pruebas se realizarán en colaboración con el Instituto Kurchatov , un centro de investigación nuclear en Moscú. El instituto ha estado probando la resistencia de los materiales combustibles de Thorium Power durante cuatro años, al tiempo que amplía un proceso de extrusión de uranio-circonio para producir las barras de 3,5 metros utilizadas en los reactores rusos.
Si las varillas perduran, los expertos esperan que el esquema de Thorium Power tenga éxito porque el concepto de combustible híbrido de torio y uranio ya está probado. Varios de los primeros reactores nucleares refrigerados por gas de las décadas de 1950 y 1960 usaban un esquema de combustible de semillas y camisas conceptualmente similar al de Thorium Power. Y algunos de los primeros reactores refrigerados por agua, como el primer reactor en Indian Point, Nueva York, operó en las décadas de 1960 y 1970 con barras de combustible llenas de una mezcla de torio y uranio. Sin embargo, el torio cayó en desgracia a medida que la industria nuclear se estandarizó en torno al uranio, particularmente después de que el combustible de uranio se desplomara a precios mínimos tras el accidente en Three Mile Island en 1979.
El vertido de combustible cada dos años parece menos atractivo hoy en día, con los precios del uranio aumentando rápidamente y los desechos de alto nivel acumulándose en los reactores comerciales en todo Estados Unidos. El combustible de torio también responde a la creciente preocupación por la proliferación de materiales fisibles que podrían utilizarse en armas nucleares. Los subproductos del torio producen una intensa radiación gamma, lo que dificulta su manipulación por parte de los aspirantes a fabricantes de bombas. Thorium Power está centrando sus esfuerzos de marketing en los países en desarrollo de Oriente Medio, Asia y América Latina que buscan construir sus primeros reactores; Grae apuesta a que un diseño que impida la proliferación de armas nucleares facilitará la financiación de los reactores en esos países. La compañía también está mirando a India, que espera explotar sus grandes reservas de torio.
El desafío para los defensores del torio es que el DOE ya aboga por otro ciclo de combustible que promete reducir los desechos y gestionar los riesgos de proliferación: el llamado ciclo de combustible cerrado, mediante el cual el reprocesamiento químico recupera el plutonio del combustible de uranio gastado para su reutilización en reactores convencionales.
El reprocesamiento es fundamental para el DOE Asociación mundial de energía nuclear (GNEP), mediante el cual los principales actores nucleares como Estados Unidos garantizarían el suministro de combustible de uranio a los países que prometen devolver el combustible gastado, el plutonio dentro del cual podría usarse para fabricar armas nucleares.
La GNEP tiene muchos críticos que argumentan que el reprocesamiento del combustible gastado será costoso, aumentará en lugar de limitar el riesgo de desvío de materiales fisionables y hará poco para reducir los volúmenes de desechos de alta actividad. El plan del DOE es quemar el plutonio recuperado mezclándolo con uranio. Esto produce un combustible gastado más caliente y tóxico que solo se puede quemar en reactores reproductores. Hasta la fecha, estos reactores han demostrado ser inviables a escala comercial. (Consulte La mejor opción nuclear).
Grae insiste en que Thorium Power podría beneficiarse, a largo plazo, de un reprocesamiento intensificado porque su sistema de combustible proporciona una mejor salida para el plutonio recuperado: reemplazando el uranio como fuente de neutrones para las barras de combustible de torio de Thorium Power. En 2005, el gigante de la tecnología nuclear Westinghouse evaluó el sistema de Thorium Power como una opción para quemar plutonio militar excedente, y la compañía predijo que esto sería sustancialmente más barato, más rápido y más efectivo que quemar plutonio con uranio.