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Energía nuclear más segura a mitad de precio
Energía transatómica , una empresa derivada del MIT, está desarrollando un reactor nuclear que estima reducirá a la mitad el costo total de una planta de energía nuclear. Es un reactor de sal fundida actualizado, un tipo que es altamente resistente a los derretimientos. Los reactores de sales fundidas se demostraron en la década de 1960 en el Oak Ridge National Lab, donde un reactor de prueba funcionó durante seis años, pero la tecnología no se ha utilizado comercialmente.
El nuevo diseño del reactor, que hasta ahora solo existe en papel, produce 20 veces más energía para su tamaño que la tecnología de Oak Ridge. Eso significa que los reactores relativamente pequeños, pero potentes, podrían construirse a menor costo en las fábricas y enviarse por ferrocarril en lugar de construirse en el sitio como los convencionales. Transatomic también modificó el diseño original de sales fundidas para permitir su funcionamiento con desechos nucleares.
Los altos costos, junto con las preocupaciones sobre la seguridad y la eliminación de desechos, han estancado en gran medida la construcción de nuevas plantas nucleares en los Estados Unidos y en otros lugares (aunque la construcción continúa en algunos países, incluida China). Japón y Alemania incluso cerraron las plantas existentes después del accidente de Fukushima hace dos años (ver Los problemas económicos de Japón estimulan un regreso a la energía nuclear y las pequeñas armas nucleares aumentan). Varias empresas están tratando de abordar el problema de los costos desarrollando pequeños reactores modulares que se pueden construir en fábricas. Pero estos se limitan típicamente a producir 200 megavatios de potencia, mientras que los reactores convencionales producen más de 1000 megavatios.
Transatomic dice que puede dividir la diferencia, construyendo una planta de energía de 500 megavatios que logra algunos de los ahorros de costos asociados con los diseños de reactores más pequeños. Estima que puede construir una planta basada en un reactor de este tipo por $ 1.7 mil millones, aproximadamente la mitad del costo por megavatio de las plantas actuales. La compañía ha recaudado $ 1 millón en fondos iniciales, incluidos algunos de Ray Rothrock, socio de la firma de capital de riesgo Venrock. Aunque sus cofundadores, Mark Massie y Leslie Dewan, todavía son candidatos a doctorado en el MIT, el diseño ha atraído a algunos de los principales asesores, incluido Regis Matzie, ex director de tecnología del principal proveedor de centrales nucleares Westinghouse Electric, y Richard Lester , jefe del departamento de ingeniería nuclear del MIT.
Se espera que el nuevo reactor ahorre dinero no solo porque se puede construir en una fábrica en lugar de en el sitio, sino también porque agrega características de seguridad, lo que podría reducir la cantidad de acero y concreto necesarios para protegerse contra accidentes, y porque funciona en presión atmosférica en lugar de las altas presiones requeridas en los reactores convencionales.
Una central nuclear convencional se enfría con agua, que hierve a una temperatura muy por debajo de los 2.000 ° C en el núcleo de una pastilla de combustible. Incluso después de que el reactor se apaga, debe enfriarse continuamente bombeando agua. La incapacidad para hacer eso es lo que causó los problemas en Fukushima: explosiones de hidrógeno, liberaciones de radiación y, finalmente, fusión.
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; si comienza a calentarse, la sal se expande, esparciendo el combustible y ralentizando 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 derrite y el combustible y la sal fluyen hacia un tanque de almacenamiento, donde el combustible se esparce lo suficiente para que las reacciones se detengan. Luego, la sal se enfría y solidifica, encapsulando los materiales radiactivos. Es fácil de llevar, dice Dewan, director científico de la empresa. Si pierde electricidad, incluso si no hay operadores en el lugar para tirar de las palancas, se detendrá.
El nuevo diseño mejora el reactor de sal fundida original al cambiar la geometría interna y utilizar diferentes materiales. Transatomic se está reservando muchos de los detalles del diseño, pero un cambio implica eliminar el grafito que constituía el 90 por ciento del volumen del reactor Oak Ridge. La empresa también ha modificado las condiciones del reactor para producir neutrones más rápidos, lo que permite quemar la mayor parte del material que normalmente se descarta como residuo. Un reactor convencional produce alrededor de 20 toneladas métricas de desechos de alta actividad al año, y ese material debe almacenarse durante 100.000 años. El reactor transatómico de 500 megavatios producirá solo cuatro kilogramos de tales desechos al año, junto con 250 kilogramos de desechos que deben almacenarse durante unos cientos de años.
Llevar el nuevo reactor al mercado será un desafío. Aunque se ha demostrado la idea básica de un reactor de sales fundidas, el proceso de certificación de la Comisión Reguladora Nuclear se establece en torno a los reactores de agua ligera. La compañía necesitará que la NRC establezca nuevas regulaciones, especialmente porque la comisión debe aprobar la idea de usar menos acero y concreto si las características de seguridad del diseño van a generar ahorros reales.
El portavoz de la NRC, Scott Burnell, dice que la comisión conoce el concepto de Transatomic, pero que los diseños aún no se han presentado para su revisión. Dice que durante los próximos años, la NRC se centrará en certificar diseños más convencionales para pequeños reactores modulares. Él dice que el proceso de certificación de Transatomic tomará al menos cinco años una vez que la empresa presente un diseño detallado, con una revisión adicional necesaria específicamente para cuestiones relacionadas con la gestión de combustible y residuos.
Un diseño de ingeniería detallado en sí mismo puede tardar años. El siguiente paso de la empresa es recaudar $ 5 millones para ejecutar cinco experimentos que ayuden a validar el diseño básico. Russ Wilcox, director ejecutivo de Transatomic y ex director ejecutivo de E Ink, estima que se necesitarán ocho años para construir un reactor prototipo, a un costo de 200 millones de dólares. Dice que es menos tiempo del que les tomó a los inversores obtener un rendimiento de E Ink, que se adquirió por $ 450 millones 13 años después de las primeras inversiones en la empresa.
Aunque los inversores podrían tardar más de una década en obtener un rendimiento, la financiación de riesgo no está descartada, dice Ray Rothrock. Pero dice que la empresa enfrentará muchos desafíos. La tecnología no me molesta en lo más mínimo, dice. Tengo confianza en la gente. Desearía que alguien construyera esta cosa, porque creo que funcionaría. Son todos los demás factores los que lo hacen abrumador.
El mayor desafío de la compañía podría provenir de China, que está invirtiendo 350 millones de dólares durante cinco años para desarrollar sus propios reactores de sales fundidas. Planea construir un reactor de prueba de dos megavatios para 2020.