Las naciones en desarrollo aceleraron el avance de la energía nuclear

Los reactores rápidos, cuyos neutrones de alta velocidad pueden descomponer los desechos nucleares, están en vías de comercialización. Ese mensaje ha sido transmitido enérgicamente por Rusia, China e India.

Vía rápida: Un reactor de prueba de reproducción rápida en el complejo nuclear de Kalpakkam en India.

En una conferencia mundial patrocinada por la Agencia Internacional de Energía Atómica la semana pasada en París, Rusia e India describieron grandes plantas de demostración que comenzarán a operar el próximo año y otras implementaciones que aún están en la fase de diseño. Mientras tanto, China describió un amplio esfuerzo de I + D para hacer que los reactores rápidos comprendan al menos una quinta parte de su capacidad nuclear para 2030.

Al descomponer los componentes más duraderos y calientes del combustible gastado de los reactores de agua ligera, los reactores rápidos necesitarían solo el 2 por ciento del espacio requerido por un reactor convencional para almacenar el combustible gastado. Los reactores rápidos también reducirían el tiempo que los desechos deben permanecer almacenados de aproximadamente 300 000 años a solo 300. ¿Van a eliminar la necesidad de repositorios geológicos? No. Pero reducirá la carga, dice Thierry Dujardin, subdirector general interino de la Agencia de Energía Nuclear de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos, con sede en París.

Sin embargo, a pesar de esa tentadora promesa, los peligros inherentes de los reactores rápidos de última generación también cobraron gran importancia en la conferencia de París, que concluyó unos días antes del segundo aniversario del lunes del accidente de Fukushima en Japón. En la conferencia, Dujardin dijo que la seguridad del combustible y la prevención de accidentes graves deben ser una alta prioridad para la investigación de reactores rápidos.

El problema con la mayoría de los reactores rápidos en construcción o desarrollo es el sodio fundido que enfría sus núcleos. El sodio fundido es muy corrosivo y explota al entrar en contacto con el agua y el oxígeno. Sin embargo, lo más peligroso es que el reactor rápido refrigerado por sodio, o SFR, exhibe lo que los físicos llaman reactividad positiva. A diferencia de los reactores convencionales, que experimentan la reacción en cadena más rápida posible cuando funcionan a plena potencia, la reacción en cadena del SFR es capaz de acelerar más de lo que su equipo está diseñado para manejar. Esto pone a tales reactores en mayor riesgo de una reacción descontrolada que podría causar una fusión del núcleo o romper su recipiente de contención de acero.

Muchas presentaciones técnicas en la reunión de la semana pasada se centraron en materiales y diseños mejorados destinados a proteger los SFR de los accidentes más extremos imaginables. Pero los diseños básicos alternativos también estuvieron bien representados, y algunos países están cubriendo sus apuestas probando las alternativas. Una empresa estadounidense, Energía transatómica , reveló recientemente diseños para un nuevo tipo de reactor de sal fundida, que tiene características de seguridad diferentes a las de un reactor enfriado por sodio metálico fundido y debe ser compacto y económico de fabricar (ver Energía nuclear más segura a mitad de precio).

Este enfoque dual es visible dentro del programa de reactores rápidos de Rosatom, la corporación nuclear estatal de Rusia. Valery Rachkov, director científico del Instituto Leipunski de Física e Ingeniería Energética dentro de Rosatom, dice que Rusia necesita reactores rápidos para sostener su programa de energía nuclear. Los reactores de agua ligera que se están construyendo en Rusia le darán al país 10 gigavatios adicionales de capacidad de energía nuclear para 2020, un aumento del 42 por ciento, pero un mayor crecimiento será difícil a menos que Rusia pueda administrar su combustible gastado, dice Rachkov.

De ahí la inversión de Rosatom de 2.500 millones de euros ($ 3.250 millones) dirigida no solo a la tecnología de reactores rápidos, sino también a las instalaciones para reciclar el combustible gastado en combustible para reactores rápidos. Rosatom ha operado su BN-600, un reactor rápido de 600 megavatios, desde 1980 en la planta de energía nuclear de Beloyarsk. Rosatom espera comenzar a operar una versión mejorada de 880 megavatios en Beloyarsk el próximo año. Eso estaría cerca del tamaño de 1,000 megavatios de algunos reactores nucleares comerciales.

Ivanovitch Zagorulko, un especialista en reactores rápidos del Instituto Leipunski de Rosatom, dice que el BN-600 experimentó fugas de sodio graves solo durante sus primeros cuatro años de funcionamiento. Y dice que un incidente de 1987, en el que las partículas contaminantes que se acumulan en el refrigerante de sodio provocaron una aceleración de su reacción en cadena, se resolvió con un sistema de purificación mejorado y un control más estricto del flujo de aire durante el mantenimiento para mantener los contaminantes fuera. Añade que el BN-800 ofrece más mejoras de seguridad.

Pero Zagorulko dice que todavía hay una gran brecha entre el diseño del BN-800 y los criterios de seguridad internacionales que Rosatom pretende cumplir con un reactor rápido a escala comercial de 1.200 megavatios, el BN-1200, ahora en la fase de diseño. Sergey Shepelev, representante de Afrikantov OKBM, una subsidiaria de Rosatom, se negó a discutir el incidente del BN-600 en 1987 durante una sesión de panel abierto. Cuando se le preguntó después de la sesión, Shepelev dijo que había muchas versiones del incidente y que no se sabía cuál era la correcta, pero que estaba seguro de que el BN-1200 era un diseño absolutamente seguro.

Rosatom también está desarrollando otro reactor rápido enfriado con plomo fundido. El refrigerante de plomo es menos corrosivo que el sodio y químicamente inerte al agua y al aire. Nunca se ha utilizado en una planta de energía, pero los reactores de los submarinos nucleares de Rusia se han enfriado durante mucho tiempo con una aleación de plomo. El plan de Rosatom requiere que una planta de demostración refrigerada por plomo de 300 megavatios esté operando en Beloyarsk para 2020.

Algunos países están más dedicados a la tecnología existente de reactores rápidos. Investigadores indios defendieron con vehemencia la seguridad de los reactores refrigerados por sodio en la reunión de París. La planta de demostración de SFR de 500 megavatios de la India está a punto de completarse en Kalpakkam, y la empresa estatal Indian Nuclear Power Corporation tiene luz verde para construir dos SFR de 500 megavatios más en el sitio.

Los sistemas de seguridad pasiva redundantes son una respuesta, según Narayanasamy Mahendran, ingeniero de Indian Nuclear Power. Los circuitos de enfriamiento de respaldo, por ejemplo, usan la convección sola para extraer calor del reactor y descargarlo al aire sobre el edificio del reactor. Su planta tiene cuatro bucles de dos diseños distintos. Cualquiera de los dos debería ser capaz de mantener un reactor frío en caso de un apagón de la estación como el que volcó Fukushima. De manera similar, dice, las barras de control del núcleo están suspendidas por electroimanes y, por lo tanto, pueden caer pasivamente por gravedad para detener instantáneamente el reactor durante un apagón de la estación.

Los investigadores europeos, japoneses y estadounidenses en París tenían avances de investigación que destacar, pero no fondos para apoyar grandes proyectos de demostración. Para EE. UU., La atención se centra en encontrar repositorios para el almacenamiento de desechos provisional y a largo plazo. Estados Unidos se centrará en la eliminación geológica durante al menos algunas décadas, dice Peter Lyons, subsecretario de energía de Estados Unidos para la energía nuclear.

La falta de financiación en Japón y Europa se debe en gran parte al impacto corrosivo de Fukushima. Francia lo está haciendo solo en el único programa de reactores rápidos bien financiado de Europa: un diseño de 650 millones de euros llamado Astrid que incorpora algunos componentes audaces de próxima generación. Por ejemplo, las bombas electromagnéticas de estado sólido mueven el refrigerante de sodio. Se espera que sean más eficientes y confiables que las bombas con partes móviles.

Sin embargo, el futuro de Astrid depende de una revisión de la política energética francesa que se puso en marcha el mes pasado y que aún podría hacer que el país se aleje de la energía nuclear (ver ¿Renunciará Francia a su papel como potencia nuclear?). Pierre Le Coz, director del proyecto en la Comisión de Energía Atómica de Francia, dice que si Francia ha comenzado a alejarse de la energía nuclear en cinco años, cuando el diseño de Astrid esté maduro, probablemente no obtendrán luz verde para construir.

El programa de reactores rápidos de Japón una vez lideró el mundo, pero ahora está congelado, junto con todos los reactores nucleares de Japón menos dos. Los sucesivos primeros ministros japoneses buscan redefinir la política energética de Japón a raíz del accidente de Fukushima. Cada uno de los hablantes de japonés comenzó la semana pasada con un recordatorio de las más de 100.000 personas que todavía están desplazadas de sus hogares, algunas de las cuales nunca regresarán, y de las pesquerías y los grandes bosques que aún están contaminados.

También estaban conscientes del impacto del accidente en los esfuerzos de sus colegas por promover la energía nuclear. Como dijo Shunsuke Kondo, presidente de la Comisión de Energía Atómica de Japón, en su discurso: El hecho de que este accidente haya suscitado preocupaciones en todo el mundo sobre la seguridad de la generación de energía nuclear es algo que Japón se toma con gran seriedad.

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