Los nuevos reactores nucleares más seguros que podrían ayudar a frenar el cambio climático

Julián Berman

Es posible que BP no sea la primera fuente a la que acuda para obtener noticias ambientales, pero su revisión anual de energía es muy apreciada por los observadores del clima. Y su mensaje de 2018 fue contundente: a pesar de la angustia por el calentamiento global, el carbón fue responsable del 38 % de la energía mundial en 2017, exactamente el mismo nivel que cuando se firmó el primer tratado climático global hace 20 años. Peor aún, las emisiones de gases de efecto invernadero aumentaron un 2,7% el año pasado, el mayor aumento en siete años.

Tal estancamiento ha llevado a muchos políticos y grupos ecologistas a concluir que necesitamos más energía nuclear. Incluso los investigadores de las Naciones Unidas, que no estaban entusiasmados en el pasado, ahora dicen que todos los planes para mantener el aumento de la temperatura del planeta por debajo de 1,5 °C se basarán en un aumento sustancial de la energía nuclear.

Esta historia fue parte de nuestra edición de marzo de 2019

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Pero nos dirigimos en la otra dirección. Alemania tiene programado cerrar todas sus plantas nucleares para 2022; Italia votó por referéndum para bloquear cualquier proyecto futuro en 2011. E incluso si la energía nuclear tuviera un amplio apoyo público (que no lo tiene), es costosa: varias plantas nucleares en EE. UU. cerraron recientemente porque no pueden competir con el gas de esquisto barato. .

Si la situación actual continúa, es probable que más plantas de energía nuclear cierren y sean reemplazadas principalmente por gas natural, lo que provocará un aumento de las emisiones, argumentó la Unión de Científicos Preocupados, históricamente escépticos nucleares, en 2018. Si todas esas plantas cierran, sugieren las estimaciones, las emisiones de carbono aumentarían un 6%.

En este punto, el debate crítico no es si respaldar los sistemas existentes, dice Edwin Lyman, director interino del proyecto de seguridad nuclear de la UCS. Una pregunta más práctica es si es realista que se puedan desplegar nuevas centrales nucleares durante las próximas décadas al ritmo necesario.

A principios de 2018 había 75 proyectos separados de fisión avanzada tratando de responder esa pregunta solo en América del Norte, según el grupo de expertos Third Way. Estos proyectos emplean el mismo tipo de reacción utilizada en los reactores nucleares convencionales que se han utilizado durante décadas: fisión o división de átomos.

Una de las tecnologías líderes es el pequeño reactor modular, o SMR: una versión reducida de los sistemas de fisión convencionales que promete ser más económica y segura. NuScale Power, con sede en Portland, Oregón, tiene un diseño de 60 megavatios que está a punto de implementarse. (Una planta de fisión convencional típica de alto costo podría producir alrededor de 1000 MW de energía).

NuScale tiene un acuerdo para instalar 12 reactores pequeños para suministrar energía a una coalición de 46 empresas de servicios públicos en el oeste de los EE. UU., pero el proyecto solo puede seguir adelante si los miembros del grupo aceptan financiarlo para fines de este año. La historia sugiere que no será fácil. En 2011, Generation mPower, otro desarrollador de SMR, llegó a un acuerdo para construir hasta seis reactores similares al de NuScale. Tenía el respaldo de los propietarios corporativos Babcock & Wilcox, uno de los constructores de energía más grandes del mundo, pero el pacto se archivó después de menos de tres años porque no habían surgido nuevos clientes. Ningún pedido significaba que los precios no bajarían, lo que hizo que el trato fuera insostenible.

Si bien el enfoque de NuScale toma los reactores nucleares tradicionales enfriados por agua ligera y los reduce, los llamados sistemas de cuarta generación usan refrigerantes alternativos. China está construyendo un reactor refrigerado por sodio a gran escala en la provincia de Fujian que se espera que comience a funcionar en 2023, y TerraPower, con sede en Washington, ha estado desarrollando un sistema refrigerado por sodio que puede alimentarse con combustible gastado, uranio empobrecido o uranio extraído directamente de el terreno. TerraPower (Bill Gates es un inversionista) forjó un acuerdo con Beijing para construir una planta de demostración para 2022, pero las restricciones de la administración Trump sobre el comercio chino hacen que su futuro sea cuestionable.

Otra variante de cuarta generación, el reactor de sales fundidas, es más seguro que los diseños anteriores porque puede enfriarse solo incluso si el sistema pierde energía por completo. La empresa canadiense Terrestrial Energy planea construir una planta de 190 MW en Ontario, con sus primeros reactores produciendo energía antes de 2030 a un costo que, según dice, puede competir con el gas natural.

Un reactor de cuarta generación podría entrar en funcionamiento próximamente. Los reactores de muy alta temperatura refrigerados por helio pueden funcionar hasta 1.000 °C, y la Corporación Nacional Nuclear de China, de propiedad estatal, tiene un prototipo de 210 MW en la provincia oriental de Shandong que se conectará a la red este año.

Tres razones para renovar la esperanza en la energía nuclear

	Pequeños reactores modulares	Fisión avanzada	Fusión
	Los SMR son una versión reducida de los reactores de fisión convencionales. Aunque producen mucha menos energía, su tamaño más pequeño y el uso de componentes listos para usar ayudan a reducir los costos.	Estos reactores están diseñados para ser más seguros que los reactores tradicionales enfriados por agua, y en su lugar utilizan refrigerantes como sodio líquido o sales fundidas. El más avanzado es el reactor de lecho de guijarros, enfriado por un gas como el helio; China está lista para conectar el primer reactor de este tipo a la red este año.	El progreso técnico sigue siendo lento después de décadas de inversión, pero las empresas de fusión se centran en cómo contener el plasma necesario para replicar las condiciones termonucleares del sol. Las técnicas incluyen el confinamiento magnético, que atrapa el plasma continuamente a baja presión; confinamiento inercial, utilizando láseres y plasma pulsante durante nanosegundos a la vez; y fusión de objetivos magnetizados, que combina los dos con pulsos de plasma controlados por imanes.
Compañías	Poder NuScale	Corporación Nuclear Nacional de China, TerraPower, Energía Terrestre	ITER, TAE Technologies, General Fusion, Commonwealth Fusion Systems
Salida de potencia	50-200 megavatios	190-600 megavatios	100-500 megavatios
Esperanza de vida	60 años	40-60 años	35 años
Costo	prototipo de $ 100 millones, $ 2 mil millones para desarrollar	Camas de guijarros: $ 400 millones a $ 1.2 mil millones Sal fundida y enfriada con sodio: prototipo de mil millones de dólares	ITER: actualmente $ 22 mil millones Se desconoce el costo de una versión comercial.
Disponible	2026	Cama de guijarros en 2019; enfriado por sodio 2025; sal fundida 2030	No antes de 2035

Para muchos, sin embargo, la gran esperanza energética sigue siendo la fusión nuclear. Los reactores de fusión imitan el proceso nuclear dentro del sol, rompiendo átomos más livianos para convertirlos en más pesados ​​y liberando grandes cantidades de energía en el camino. En el sol, ese proceso es impulsado por la gravedad. En la Tierra, los ingenieros pretenden replicar las condiciones de fusión con temperaturas insondablemente altas, del orden de 150 millones de °C, pero les ha resultado difícil confinar el plasma necesario para fusionar átomos.

ITER está construyendo una solución, anteriormente conocida como el Reactor Experimental Termonuclear Internacional, en construcción desde 2010 en Cadarache, Francia. Su sistema de confinamiento magnético cuenta con apoyo mundial, pero los costos se han disparado a $ 22 mil millones en medio de demoras y disputas políticas. Los primeros experimentos, originalmente programados para 2018, se retrasaron hasta 2025.

General Fusion de Vancouver utiliza una combinación de presión física y campos magnéticos para crear pulsos de plasma que duran millonésimas de segundo. Este es un enfoque menos complicado que el de ITER, lo que lo hace mucho más económico, pero persisten los desafíos técnicos, incluida la fabricación de componentes de titanio que pueden manejar la carga de trabajo. Aún así, General Fusion espera que sus reactores puedan desplegarse en 10 a 15 años.

Mientras tanto, TAE Technologies, con sede en California, ha pasado 20 años desarrollando un reactor de fusión que convierte la energía directamente en electricidad. La empresa, que ha recibido 500 millones de dólares de inversores, pronosticó en enero que sería comercial en cinco años.

Muchos votantes simplemente no creen en las promesas de las empresas de que las nuevas tecnologías pueden evitar viejos errores.

Entonces, ¿alguna de estas tecnologías tendrá éxito? La fisión avanzada reduce los desechos nucleares, incluso usándolos como combustible, y reduce drásticamente la posibilidad de tragedias como Fukushima o Chernobyl. Sin embargo, ninguno de estos reactores ha sido autorizado o desplegado fuera de China o Rusia. Muchos votantes simplemente no creen en las empresas cuando prometen que las nuevas tecnologías pueden evitar viejos errores.

Sin embargo, no se trata solo de política: el costo también es un factor. La fisión avanzada promete reducir los costos iniciales ridículamente costosos de la energía nuclear mediante la creación de reactores que se pueden construir en fábrica, en lugar de hacerlo a la medida. Esto haría que los precios cayeran en picado, al igual que lo han hecho con la energía eólica y solar. Pero las empresas privadas rara vez han tenido éxito en llevar a cabo estos proyectos: los mayores avances provienen de esquemas altamente centralizados e impulsados ​​por el estado que pueden absorber el riesgo más fácilmente.

El CEO de General Fusion, Chris Mowry, argumenta que la fisión simplemente enfrenta demasiadas barreras para tener éxito. Tiene experiencia: fue uno de los fundadores de mPower, la compañía SMR que fue suspendida en 2014. Los reactores de fusión pueden ser más difíciles de construir, sugiere, pero son más aceptables socialmente. Es por eso que ha habido una avalancha de capital de riesgo en la fusión, dice: los inversores confían en que habrá un mar de compradores ansiosos esperando a quien pueda hacer que funcione primero.

Pero, ¿realmente la fusión tiene mucho más espacio para maniobrar? Es cierto que los desechos de tritio radiactivo de vida corta y bajo nivel que produce no representan un peligro grave, y la tecnología significa que las fusiones son imposibles. Pero los costos aún son altos y los plazos aún son largos: el reactor de fusión de ITER es mucho más caro de lo planeado originalmente y no funcionará durante al menos 15 años. Mientras tanto, los políticos verdes en Europa ya quieren que se cierre ITER, y muchos activistas antinucleares no distinguen entre fisión y fusión.

Puede que los expertos se estén alineando detrás de la energía nuclear, pero convencer a los votantes escépticos es otra cosa.

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