{"id":9209,"date":"2020-03-30T14:18:44","date_gmt":"2020-03-30T14:18:44","guid":{"rendered":"https:\/\/msiainforma.org\/?p=9209"},"modified":"2020-03-30T14:19:31","modified_gmt":"2020-03-30T14:19:31","slug":"espanol-tenemos-que-mudarnos-a-los-nuevos-tipos-de-reactores-nucleares","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/msiainforma.org\/es\/espanol-tenemos-que-mudarnos-a-los-nuevos-tipos-de-reactores-nucleares\/","title":{"rendered":"Tenemos que mudarnos a los nuevos tipos de reactores nucleares"},"content":{"rendered":"Por Jonathan Tennenbaum*, de Berl\u00edn<\/p>\n

N. de los E. -Este es el cuarto articulo de una serie de seis. Los tres anteriores han sido publicados en este mismo informativo.<\/em><\/p>\n

MSIa Informa, 27 de marzo de 2020.-<\/em>La energ\u00eda nuclear, en su forma utilizada actualmente, tiene muchos y variados problemas.\u00a0 Vale la pena recordar brevemente los principales para entender los motivos de los esfuerzos en el desarrollo de nuevos proyectos de reactores nucleares.<\/p>\n

1)Los reactores de fisi\u00f3n nuclear generan cantidades considerables de materiales radioactivos, de los cuales los hombres tienen que ser protegidos y cuya liberaci\u00f3n en el ambiente debe ser impedida en todas las circunstancias.\u00a0 Un factor que complica las cosas es la naturaleza \u201cconfusa\u201d de la misma fisi\u00f3n, que produce decenas de diferentes isotopos radioactivos plasmados en la Tabla peri\u00f3dica -sustancias con propiedades qu\u00edmicas y f\u00edsicas vastamente diferentes.\u00a0 Lidiar con esto presenta enormes dificultades t\u00e9cnicas, lo que exige instalar m\u00faltiples estructuras de contenci\u00f3n y blindaje y medidas elaboradas para la manipulaci\u00f3n, el transporte y el almacenamiento de los materiales radioactivos.\u00a0 Todo esto aumenta el costo de construcci\u00f3n y operaci\u00f3n de las plantas nucleares.<\/p>\n

2)La generaci\u00f3n de energ\u00eda en los reactores de fisi\u00f3n depende de las reacciones en cadena de la fisi\u00f3n nuclear, que tiene la tendencia inherente al crecimiento exponencial, lo que exige mecanismos activos y pasivos para limitar la producci\u00f3n de energ\u00eda e impedir un evento descontrolado.\u00a0 Por razones f\u00edsicas, es imposible que un reactor de fisi\u00f3n explote como una bomba, pero inclusive una reacci\u00f3n descontrolada lenta puede tener consecuencias desastrosas, como la de la central ucraniana de Chern\u00f3bil.<\/p>\n

3)El material radioactivo en el n\u00facleo de un reactor de fisi\u00f3n sigue generando enormes cantidades de calor (calor de decaimiento radioactivo) durante d\u00edas luego de que se \u201cdesconecta\u201d la reacci\u00f3n en cadena de la fisi\u00f3n.\u00a0 Ese calor tiene que removerse de alguna forma, por sistemas de enfriamiento activo o pasivo, para evitar el colapso del n\u00facleo del reactor, colapso que tendr\u00eda consecuencias potencialmente desastrosas.<\/p>\n

Por ejemplo, en el momento en el que la planta de Fukushima fue alcanzada por un tsunami de 15 metros en marzo de 2011, los tres reactores en operaci\u00f3n ya hab\u00edan sido desconectados autom\u00e1ticamente, debido al terremoto ocurrido antes.\u00a0 Pero el impacto del tsunami elimino la fuente de alimentaci\u00f3n externa y los mismos mecanismos de energ\u00eda de emergencia de la planta.\u00a0 Una complicada serie de acontecimientos hizo que el enfriamiento eficaz de los n\u00facleos del reactor no pudiera mantenerse, lo que provoc\u00f3 la fusi\u00f3n de los n\u00facleos de los tres reactores.<\/p>\n

En consecuencia, una reacci\u00f3n entre el circonio de las barras de combustible rotas y el vapor de agua de enfriamiento gener\u00f3 hidr\u00f3geno suficiente para provocar explosiones en las partes superiores del edificio del reactor, con la subsecuente liberaci\u00f3n de elementos radioactivos al ambiente.<\/p>\n

Por fortuna, los efectos negativos directos en la salud de la poblaci\u00f3n local y regional, debido a la exposici\u00f3n elevada a la radiaci\u00f3n -la expectativa de vida a largo plazo, en particular- parecen haber sido muy peque\u00f1os.\u00a0 Mucho m\u00e1s graves fueron los efectos del estr\u00e9s y de las dificultades de la evacuaci\u00f3n de emergencia.<\/p>\n

4)El ciclo de combustible de las plantas nucleares actuales conlleva un riesgo de proliferaci\u00f3n de armas nucleares, asociado a su dependencia a la separaci\u00f3n isot\u00f3pica a gran escala y a la generaci\u00f3n de plutonio durante la operaci\u00f3n del reactor.\u00a0 El sistema de mecanismos de control internacionales (hechos por el Organismo Internacional de Energ\u00eda At\u00f3mica -por sus siglas en ingl\u00e9s AIEA-) fue creado para resolver este problema.\u00a0 Sin embargo, algunos pa\u00edses no aceptaron los controles, como Corea del Norte, entre otros.<\/p>\n

5)Las reservas de uranio que se pueden explotar econ\u00f3micamente, para su uso en los reactores nucleares de agua ligera, son limitadas en cantidad y distribuidas de forma muy desigual por el mundo.<\/p>\n

6)Los reactores de agua ligera actuales requieren de combustible de uranio enriquecido.\u00a0 Las plantas de enriquecimiento son caras de construir y muy pocas naciones las poseen.<\/p>\n

7)La electricidad producida actualmente por fuentes nucleares no ofrece, en el mejor de los casos, ninguna ventaja decisiva con relaci\u00f3n a las plantas termoel\u00e9ctricas alimentadas con combustibles f\u00f3siles convencionales, especialmente cuando los precios de los combustibles son bajos.\u00a0 La decisi\u00f3n de usar la energ\u00eda nuclear, hist\u00f3ricamente, fue motivada por consideraciones estrat\u00e9gicas, relacionadas, en especial, a la seguridad energ\u00e9tica, y no solo por razones econ\u00f3micas.<\/p>\n

8)Debido a su complejidad y a los elaborados requisitos para obtener su licencia y sus permisos de operaci\u00f3n, la construcci\u00f3n de nuevas plantas nucleares requiere de largos plazos de entrega y largos periodos de construcci\u00f3n.<\/p>\n

9)Las plantas nucleares emplean en la actualidad unidades de reactores muy grandes, lo que genera costos de capital unitarios extremadamente altos, del orden de entre 5 y 10 mil millones de d\u00f3lares para una planta de producci\u00f3n de 1 gigawatt (GW).\u00a0 Esto dificulta el financiamiento y pone fuera del alcance a muchos usuarios en potencia, en particular los pa\u00edses pobres.<\/p>\n

La lista anterior da una idea de la magnitud del desaf\u00edo que enfrenta actualmente la energ\u00eda nuclear.<\/p>\n

Nuevos proyectos transformadores<\/strong><\/p>\n

Existen soluciones relativamente buenas para la mayor\u00eda de los problemas de la lista arriba mencionada, cuando cada uno de ellos es considerado separadamente.\u00a0 Por ejemplo, es posible construir reactores para los cuales una reacci\u00f3n descontrolada resulta inviable por sus propiedades f\u00edsicas y t\u00e9cnicas, independientemente de lo que hagan los operadores de la planta y de cualquier da\u00f1o que pueda ocurrir en la estructura del reactor.<\/p>\n

Es posible construir reactores con enfriamiento pasivo embutido con tan solo mecanismos f\u00edsicos, de modo que se descarte una fusi\u00f3n, aunque todos los sistemas de enfriamiento activos fallen o sean desconectados.<\/p>\n

Existen proyectos viables de reactores que producen pocos o ning\u00fan isotopo radioactivo de larga duraci\u00f3n, y que pueden \u201cquemar\u201d los residuos radioactivos para producir energ\u00eda.<\/p>\n

Existen reactores que no requieren separaci\u00f3n isotr\u00f3pica para producir su combustible y reactores que son pr\u00e1cticamente a prueba de proliferaci\u00f3n nuclear.<\/p>\n

Existen proyectos de plantas nucleares -peque\u00f1os reactores modulares- que exigen tan solo una fracci\u00f3n de la inversi\u00f3n de capital requerida para una de las plantas actuales.\u00a0 Hay formas de reducir bastante los costos de producci\u00f3n de electricidad con energ\u00eda nuclear.<\/p>\n

El gran problema es c\u00f3mo combinar todas esas ventajas en un solo sistema.<\/p>\n

Existen en la actualidad varios proyectos muy modernos de reactores nucleares, ya en varias etapas de construcci\u00f3n, que prometen remediar las desventajas de la energ\u00eda nuclear convencional, por lo menos en una extensi\u00f3n sustancial:\u00a0 1) reactores de sal fundida (\u00abmolten salt reactors\u00bb); 2) reactores de ondas viajantes (\u00abtraveling wave reactors\u00bb); 3) \u00a0\u00abPebble-bed high-temperature reactors\u00bb);\u00a0 4) reactores modulares peque\u00f1os.\u00a0 Con el riesgo de parecer un vendedor, no voy a analizar los aspectos problem\u00e1ticos de esas cuatro opciones e, igualmente, no entrare tampoco en las innumerables variaciones y combinaciones actualmente en estudio.<\/p>\n

F\u00edsica e ingenier\u00eda<\/strong><\/p>\n

Antes de tratar de explicar lo que hay de especial en esos cuatro tipos de reactores modernos, debo decir algunas palabras sobre la f\u00edsica b\u00e1sica, con la esperanza de no asustar mucho al lector.<\/p>\n

El principal actor de la fisi\u00f3n nuclear es el neutr\u00f3n.\u00a0 Esta maravillosa part\u00edcula es uno de los bloques de construcci\u00f3n de los n\u00facleos at\u00f3micos, siendo el otro el prot\u00f3n con carga positiva.\u00a0 Pero cuando se liberan para moverse en el espacio, los neutrones se vuelven poderosos agentes de cambio.\u00a0 Quien pudiera producir un gran n\u00famero de neutrones seria el rey del mundo nuclear.\u00a0 Por ser neutros el\u00e9ctricamente, los neutrones pueden penetrar f\u00e1cilmente en los n\u00facleos de los \u00e1tomos.\u00a0 Esto puede dar resultados interesantes.\u00a0 Cu\u00e1l de los dos habr\u00e1 de ocurrir, depender\u00e1 del tipo de n\u00facleo\u00a0 y de la velocidad del neutr\u00f3n recibido.<\/p>\n

Uno de esos resultados es que el n\u00facleo se fragmenta -una fisi\u00f3n nuclear.\u00a0 Con la selecci\u00f3n apropiada de n\u00facleos, obtenemos no solo energ\u00eda, sino tambi\u00e9n mas neutrones.\u00a0 Si hubiese mas n\u00facleos del tipo apropiado alrededor, podr\u00edamos obtener una reacci\u00f3n en cadena auto-sustentable.\u00a0 Esta, claro, es la base de la generaci\u00f3n de energ\u00eda en los reactores de fisi\u00f3n -y tambi\u00e9n la base del uso de las reacciones de fisi\u00f3n como fuente de neutrones para hacer otras cosas.<\/p>\n

El segundo resultado posible de la absorci\u00f3n de un neutr\u00f3n es que el n\u00facleo se vuelve inestable, pero sin dividirse en fragmentos; en lugar de esto, tarde o temprano, sufre un \u201cdecaimiento radioactivo\u201d, y emite una part\u00edcula de alta energ\u00eda (part\u00edcula alfa, beta o gama).\u00a0 En caso de decaimiento alfa o beta, obtendremos un isotopo de un elemento diferente -trasmutaci\u00f3n.<\/p>\n

El potencial de trasmutar n\u00facleos con el uso de neutrones abre enormes posibilidades, de las cuales los reactores nucleares convencionales dif\u00edcilmente usaron.<\/p>\n

Una de ellas es generar m\u00e1s combustible nuclear.\u00a0 La energ\u00eda nuclear en la actualidad se basa casi enteramente en \u00fanico combustible: el isotopo de uranio U-235, que representa 0.7 por ciento del uranio natural.\u00a0 Los 99.3 por ciento restantes consisten en U-238, que por razones f\u00edsicas no soporta una reacci\u00f3n en cadena auto sustentable.<\/p>\n

Sin embargo, si tuvi\u00e9semos neutrones suficientes, podemos trasmutar el U-238 en un excelente combustible nuclear, el plutonio (mas precisamente, el Pu-239), con lo que se aumenta la disponibilidad de recursos para generar energ\u00eda nuclear en 140 veces.<\/p>\n

Podemos genera todav\u00eda m\u00e1s combustible nuclear, con la trasmutaci\u00f3n del torio en otro isotopo de uranio, el U-233.\u00a0 El U 233 es un excelente combustible, pero su fisi\u00f3n tan solo produce isotopos de vida relativamente corta, lo que reduce bastante el problema de los residuos nucleares.\u00a0 El torio es por lo menos tres veces m\u00e1s abundante en la naturaleza que el uranio.<\/p>\n

En segundo lugar, podemos usar neutrones para \u201cquemar\u201d los residuos nucleares.\u00a0 Esto ocurre al trasmutar los isotopos radioactivos en isotopos estables, o por lo menos isotopos de vida \u00fatil corta.\u00a0 De pasada, tambi\u00e9n obtenemos energ\u00eda extra.\u00a0 La afirmaci\u00f3n, frecuentemente repetida, de que los residuos nucleares se deben almacenar por miles de a\u00f1os o m\u00e1s no es verdadera.\u00a0 Por el contrario, algunos reactores en proyecto podr\u00e1n usa la \u201cbasura nuclear\u201d como combustible.\u00a0 Como observara un cient\u00edfico, si enterramos la basura nuclear, m\u00e1s adelante, las gente los explotara como un recurso valioso.<\/p>\n

Los principales requisitos para hacer esas cosas son los siguientes:<\/p>\n

1)Ser capaz de producir un excedente de neutrones, adem\u00e1s del necesario para mantener la reacci\u00f3n de fisi\u00f3n.\u00a0 A esto se le llama en ocasiones \u201ceconom\u00eda de neutrones\u201d.\u00a0 Los neutrones en un reactor se generan constantemente:\u00a0 o son absorbidos o se escapan al exterior.<\/p>\n

2)Ser capaz de \u201cajustar\u201d los neutrones con las energ\u00edas correctas para los usos deseados.\u00a0 Las reacciones nucleares son gobernadas por varios tipos de fen\u00f3menos de resonancia.<\/p>\n

\u201cJugar\u201d con la selecci\u00f3n de la mezcla de combustible, del liquido refrigerante, de la composici\u00f3n del n\u00facleo y del dise\u00f1o geom\u00e9trico del reactor, nos da un gran margen de maniobra para mejorar la econom\u00eda de neutrones y modelar el espectro de energ\u00edas de neutrones para atender nuestras necesidades.\u00a0 Ocurre, por ejemplo, que las reacciones de fisi\u00f3n, en general, ocurren con mucha m\u00e1s eficacia cuando los neutrones quedan m\u00e1s lentos a partir de sus energ\u00edas originales -una tarea que se puede realizar al hacerlos interactuar con ciertos materiales (los conocidos como moderadores).<\/p>\n

El reactor en si es tan solo el coraz\u00f3n de una planta nuclear.\u00a0 El resto del cuerpo de la planta -sus circuitos de refrigeraci\u00f3n, trasmisores de calor, bombas, turbinas, sistemas de control, construcci\u00f3n de contenci\u00f3n etc. -no es menos importante para la seguridad y, principalmente, para el costo.\u00a0 En las plantas modernas, el mismo reactor representa tan solo cerca de 20 por ciento del costo.\u00a0 Sin embargo, los nuevos tipos de reactores pueden abrir camino para una gran simplificaci\u00f3n y reducci\u00f3n de los costos del restante de la planta y de toda la infraestructura necesaria para alimentarla y operarla.<\/p>\n

*Doctor en matem\u00e1ticas, f\u00edsico, ling\u00fcista, ex director de la revista cient\u00edfica alemana Fusi\u00f3n<\/em> y autor de los libros: Energ\u00eda nuclear: una tecnolog\u00eda femenina<\/em>, La econom\u00eda de los isotopos, Energ\u00eda nuclear: Dinamo de la reconstrucci\u00f3n econ\u00f3mica mundial y Econom\u00eda f\u00edsica del desarrollo nacional<\/em>, todos publicados por Capax Dei Editorial.","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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