Segunda ola de energía nuclear: ¿una solución potencial que respeta al planeta?

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Ochenta países, incluido Estados Unidos, acordaron, durante la COP26 en Glasgow, Escocia, que la mayor parte del mundo use energía limpia en algunas décadas. Este es un paso necesario para reducir los gases de invernadero que provocan el cambio climático, pero requiere de un desafío desalentador. Por ejemplo, cómo cumplir simultáneamente con la demanda mundial de energía, la cual se espera que aumente tan rápido como las temperaturas.

Una generación nueva de reactores nucleares está surgiendo como una solución potencial. Estos no son los problemáticos reactores gigantes de antaño, con sus grandes torres de enfriamiento y laberintos de tuberías enfriadoras para evitar la posibilidad de un accidente tipo Síndrome de China. Los reactores nuevos están diseñados para ser más simples, más seguros, más baratos y muchísimo más pequeños.

Un reactor diminuto del tamaño de un autobús escolar podría abastecer de energía a una ciudad cercana o fábrica. O se podrían conectar muchos de ellos para igualar la producción de una planta nuclear gigantesca. No solo se espera que sean más seguros y produzcan electricidad más barata que las plantas nucleares convencionales, también lo hacen sin liberar tantas nubes de gases de invernadero.

En el cambio a la energía renovable, las nucleares diminutas podrían tener un papel habilitante. Las energías solar y eólica tal vez no sean suficientes para satisfacer la demanda creciente en las próximas décadas. En 2019 y 2020, naciones de todo el mundo añadieron 270 gigavatios de energías solar y eólica a las redes eléctricas. Pero estas fuentes renovables todavía necesitan ser complementadas en horas pico o cuando el sol no brilla y el viento no sopla. Al momento, el gas natural, un combustible fósil, por lo general cumple con ese papel. Sin embargo, la COP26 descarta esa opción.

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Más de una docena de compañías están desarrollando comercialmente varios nuevos reactores diminutos de alta tecnología. La primera ronda de minirreactores está programada para desplegarse en Estados Unidos y otros países dentro de los próximos tres años. El proyecto bipartidista de infraestructura y empleo, por 1.2 billones de dólares, promovido por el presidente Joe Biden y aprobado como ley en noviembre, incluye 2,500 millones de dólares destinados al desarrollo avanzado de energía nuclear, y parte de ellos serán para los minirreactores.

“Una ola totalmente diferente de innovación en energía nuclear está por venir”, dice Jacob DeWitte, fundador y director ejecutivo de Oklo, compañía naciente de minirreactores que espera lograr en la industria de la energía nuclear lo que Tesla ha hecho en los autos eléctricos.

“No les veo desventaja alguna”, comenta Jason Herbert, alto director de Energy Northwest, empresa de servicio público en Seattle y el área circundante, la cual considera añadir varios minirreactores a su red de plantas de energía solar, eólica e hídrica. “Estamos en el precipicio de una revolución nuclear”.

<span>Un niño cerca de la planta de energía nuclear Three Mile Island, después del accidente de 1979. (Foto: Bettmann/Getty)</span>
Un niño cerca de la planta de energía nuclear Three Mile Island, después del accidente de 1979. (Foto: Bettmann/Getty)

Por supuesto, las nucleares nuevas todavía no han demostrado su temple en el mundo comercial. Muchos críticos de toda la vida de la energía nuclear son escépticos con que la nueva tecnología superará el historial de problemas de seguridad de la industria y sus sobrecostos. “Esto no se trata de salvar el clima, se trata de salvar a la industria mediante reempaquetar viejos conceptos”, opina Shaun Burnie, alto especialista nuclear de Greenpeace Asia Oriental.

Como el cambio climático se ve cada más como una bomba de tiempo, la economía de la energía podría cambiar en favor de la nuclear. Las nucleares diminutas, en particular, podrían estar listas para aprovechar este cambio.

ECONOMÍA DE ENERGÍA NUCLEAR LIMPIA

La energía nuclear solía tener un futuro fuerte. Luego, en 1979, la planta nuclear de Three Mile Island sufrió una fusión parcial de su núcleo, lo cual llevó a una cancelación masiva de nuevas órdenes de plantas en Estados Unidos. Las esperanzas de un repunte se frustraron en 1986, cuando la planta nuclear de Chernóbil, en Ucrania, sufrió una fusión completa y fuga del reactor.

La industria de nuevo reconstruyó lentamente su credibilidad. En 2010, 104 plantas nucleares funcionaban sin problemas en Estados Unidos, con planes de docenas más en curso, lo que llevó a hablar de un “renacimiento nuclear”. Un año después, un tsunami golpeó la planta nuclear de Fukushima, en Japón, y provocó una fusión y la evacuación de más de 150,000 residentes. Aun así, no fueron las preocupaciones continuas por la seguridad, ni la falta de una buena solución para almacenar los desperdicios nucleares —un problema sin solución aparente—, lo que más afectó a la industria después de Fukushima. Más bien, fue la economía. El precio del gas natural se desplomó, seguido por la energía renovable. Mientras tanto, la energía nuclear lentamente se hizo más costosa debido en gran medida a los sobrecostos en la construcción de plantas, que alcanzaba fácilmente los miles de millones de dólares.

Como resultado, la energía nuclear recientemente ha crecido a más o menos una milésima del ritmo de las energías solar y eólica. Japón, que otrora abrazó la nuclear, ha cerrado la gran mayoría de sus plantas. Al igual que Alemania, otrora orgullosamente a favor de la nuclear, donde el Partido Verde, decididamente antinuclear, obtuvo grandes avances en las elecciones recientes. Hoy las plantas nucleares generan alrededor de la décima parte de la electricidad mundial, por debajo de la quinta parte en la década de 1990.

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Activistas de Greenpeace en Hong Kong en 2005. (Foto: Samantha Sin/AFP/Getty)

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La campaña por la energía limpia, en combinación con la posibilidad de tener que vivir sin las plantas de gas natural, que han sido esenciales para mantener en funcionamiento las redes eléctricas cuando no son suficientes las solares y eólicas, ha alterado considerablemente la perspectiva de la energía nuclear. De hecho, las plantas nucleares ya generan más de la mitad de la electricidad libre de carbono en Estados Unidos. “Conforme el gas natural empieza a desaparecer de la red eléctrica, la nuclear se vuelve cada vez más competitiva”, dice Jess Gehin, director adjunto de laboratorio para ciencias nucleares y tecnología en el Laboratorio Nacional de Idaho.

Aún más, los precios de la energía nuclear han disminuido lentamente en años recientes gracias a las mejoras en las plantas. Estas han aumentado la eficiencia en casi 30 por ciento en comparación con 15 años atrás. Se espera que los nuevos diseños para plantas grandes reduzcan más los costos, así como mejorar la seguridad y fiabilidad. De hecho, presionar por nuevas capacidades de energía nuclear es una de las pocas cosas en las que republicanos y demócratas están de acuerdo.

Las plantas nucleares gigantes todavía tienen un gran inconveniente. Su tamaño, complejidad y demandas de infraestructura siguen desalentando los proyectos de construcción, asuntos difíciles de financiar que revientan presupuestos y fechas de entrega. El costo combinado de los dos reactores nuevos en construcción en una planta nuclear de Georgia —los únicos reactores comerciales grandes actualmente construidos en Estados Unidos— se ha duplicado a 28,000 millones de dólares desde que se aprobó en 2012 el cálculo original de construcción. La planta ahora tiene un retraso de cinco años.

<span>Planta nuclear de Fukushima después del terremoto y el subsecuente tsunami del 11 de marzo de 2011. (Foto: DigitalGlobe/Getty)</span>
Planta nuclear de Fukushima después del terremoto y el subsecuente tsunami del 11 de marzo de 2011. (Foto: DigitalGlobe/Getty)

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“Hay un apetito por construir algo diferente a lo que ya tenemos”, comenta Allison Macfarlane, expresidenta de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) de Estados Unidos y profesora y directora de la Escuela de Política Pública y Asuntos Globales en la Universidad de Columbia Británica.

Por ello es que la atención está puesta en los minirreactores. Aunque, en cierto sentido, en realidad no son tan nuevos. Los microrreactores existen desde la década de 1950, principalmente para aplicaciones especiales, como reactores de prueba en laboratorios, plantas de energía para submarinos y una variedad de usos militares. Comercializarlos nunca tuvo mucho sentido porque eran, de hecho, más caros de fabricar, en cuanto a kilovatio-hora, que las grandes plantas convencionales. Tampoco estaban cerca de satisfacer los mucho más rigurosos estándares de seguridad de la operación civil. En parte porque a menudo dependían de formas menos estables de uranio y otros combustibles más riesgosos.

Los nuevos minirreactores resuelven estos inconvenientes. Aun cuando usan la misma física básica que los convencionales —la descomposición del uranio calienta el agua, lo cual produce vapor que impulsa turbinas productoras de electricidad—, tienen diseños más simples y menos puntos de falla. Por ejemplo, en vez de depender de un laberinto de tuberías y bombas para dirigir el agua y el vapor, por lo general dependen de la convección natural. Cuando el agua se calienta, se eleva lejos de las varas de combustible de uranio y transfiere su calor a un bucle lleno de agua que dispara vapor a las turbinas. El agua enfriada del reactor luego se hunde de vuelta hasta las barras de combustible, manteniéndolas frías.

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Un edificio evacuado después de la explosión en Chernóbil en 1986. (Foto: Alex Skelly/Getty)

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En contraste con los reactores convencionales que necesitaban complicados sistemas de enfriamiento para impedir que se sobrecalentaran y fusionaran, las nucleares diminutas están diseñadas para estabilizarse a sí mismas. Si el combustible de uranio empieza a calentarse de más, parte del agua en el reactor se convierte en vapor. Este aleja el calor del reactor y, finalmente, regresa como agua para mantener las instalaciones frías.

Las nuevas nucleares diminutas también ofrecen lo que podría llamarse economía de pequeña escala. Se pueden construir en fábricas a bajo costo y luego enviarse por camión a su destino final. Para más seguridad, se pueden sellar y enterrar. Para retirarlas no se necesita un proceso de “desmantelamiento” de medio millón de dólares y muchos años, como lo requieren los reactores grandes. Una nuclear diminuta se puede cargar en un camión destinado a una instalación de almacenaje y se cambia por una nueva.

La escala pequeña de las nuevas nucleares podría superar muchos de los inconvenientes financieros de la energía nuclear convencional. Ya que los minirreactores se pueden operar conjuntamente, un operador de planta podría instalar varios reactores prefabricados, uno a la vez, escalonando los costos y simplificando los proyectos para seguir a tiempo y dentro del presupuesto. Empero, el resultado final podría ser un grupo de reactores que juntos produzcan tanta energía como uno grande y convencional. Esta característica sería útil al tratar de equilibrar la producción variante de los generadores eólicos y solares, o empatar las fluctuaciones del consumo de electricidad de hogares y negocios.

“Los reactores pequeños pueden bajar de su potencia total a 40 por ciento de su potencia en solo 12 minutos, en comparación con por lo menos varias horas en los grandes reactores”, dice Herbert, de Energy Northwest. “Ya que la energía eléctrica se comercia en la red minuto a minuto, la capacidad de aumentarla y disminuirla rápidamente se vuelve muy poderosa”.

COMPAÑÍAS NUCLEARES NACIENTES

La promesa de energía nuclear de bajo costo, más fácil de construir y más flexible, llama la atención de las empresas de electricidad estadounidenses. Además de Energy Northwest, los Sistemas Asociados de Energía Municipal de Utah y PacifiCorp, que sirve a varios estados del oeste, han firmado sociedades para apoyar el desarrollo de minirreactores.

Los reactores pequeños varían en tamaño, desde producciones tan pequeñas como un megavatio hasta 350 megavatios, en comparación con los cerca de 1,000 megavatios de un reactor convencional. Las unidades más diminutas podrían servir a poblados remotos que actualmente dependen de generadores alimentados con costoso combustible diésel. La fuerza aérea estadounidense anunció en octubre que instalaría un microrreactor de 5 megavatios en su base Eielson en Alaska. Los reactores diminutos también podrían funcionar en instalaciones comerciales, como fábricas y hospitales, que quieren fuentes secundarias confiables de energía para servir como respaldo de centros de datos o líneas de ensamblaje. Reactores pequeños más poderosos podrían colocarse cerca de reactores grandes existentes para complementarlos —la mayoría de los sitios de plantas nucleares en Estados Unidos ya está aprobada para reactores extras— o podrían servir por sí mismos a una ciudad pequeña.

Setenta reactores pequeños están actualmente en desarrollo alrededor del mundo, según la Agencia Internacional de Energía Atómica. Uno que llama la atención proviene de NuScale Energy en Portland, Oregón, filial de la Universidad Estatal de Oregón. NuScale ha trabajado desde 2007 con un minirreactor que, como los grandes convencionales, depende de la circulación de agua presurizada para transferir calor del núcleo a turbinas impulsadas por vapor.

<span>Las plantas de energía nuclear pequeñas y flexibles, como la planta flotante Akademik Lomonosov, en Rusia, podrían superar algunos inconvenientes de las plantas grandes. (Alexander Ryumin/TASS/Getty)</span>
Las plantas de energía nuclear pequeñas y flexibles, como la planta flotante Akademik Lomonosov, en Rusia, podrían superar algunos inconvenientes de las plantas grandes. (Alexander Ryumin/TASS/Getty)

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Los reactores convencionales necesitan un sistema complejo de bombas, tuberías y válvulas para mantener el agua y vapor en movimiento. Y requieren de una gigantesca cantidad de agua independiente cerca para vaciarla en el núcleo si este se sobrecalienta. Por otra parte, el reactor de NuScale parece casi estúpidamente simple en comparación. El agua calentada del núcleo depende de la convección ordinaria para elevarse, enfriarse mediante transferir su calor a una turbina, y luego hundirse de nuevo en el núcleo para repetir el trayecto.

Esa simplicidad, en combinación con el tamaño más pequeño, significa que todo el trabajo necesario en un sitio para instalar uno de los reactores de NuScale, producido en una fábrica, se puede hacer en tres años, en vez de los cinco a diez años necesarios para el sitio de un reactor convencional. Cada unidad puede producir alrededor de la décima parte de la producción de electricidad de un reactor grande, suficiente para alimentar 350,000 hogares. El reactor de NuScale es el único que ha sido aprobado por la NRC hasta ahora. La compañía está en camino de encender su primera instalación en Idaho en 2027, según José Reyes, director de tecnología y cofundador de NuScale. “Produciremos electricidad a tarifas muy competitivas”, comenta. “El interés en nuestros reactores ha aumentado”.

También Oklo ha llamado la atención. Su director ejecutivo, DeWitte, dice confiar en las raíces de la compañía en Silicon Valley para convertirse en un agente de cambio en la industria energética, al estilo de Tesla y SpaceX, de Elon Musk. Como Musk, DeWitte acudió al capital de riesgo en alta tecnología para financiarse y ha recaudado por lo menos 25 millones.

<span>“Los diseños de reactores supuestamente nuevos tienen solo un toque diferente de diseños que tienen 70 años de antigüedad”, dice Allison Macfarlane, expresidenta de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) de Estados Unidos. (Foto: cortesía de Allison Macfarlane)</span>
“Los diseños de reactores supuestamente nuevos tienen solo un toque diferente de diseños que tienen 70 años de antigüedad”, dice Allison Macfarlane, expresidenta de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) de Estados Unidos. (Foto: cortesía de Allison Macfarlane)

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“Tesla y SpaceX muestran vectores claros de cómo hacer estos tipos de compañías incipientes de tecnología dura con éxito”, expresa DeWitte. “Es un modelo que te motiva a intentar cosas nuevas”.

Una de las cosas nuevas que intenta Oklo es diseñar su microrreactor Aurora, el cual producirá apenas 1.5 megavatios, para que se enfríe con sodio líquido en vez de agua. El sodio es mejor que el agua para mover el calor, y no tiene que presurizarse, lo que simplifica todavía más el diseño del reactor. Aurora será un reactor “rápido”, lo cual significa que dependerá de más uranio altamente enriquecido para producir más energía con una cantidad dada de combustible, mejorando la eficiencia y dando un reactor aún más compacto. Completamente equipado, tendrá más o menos el tamaño de una cabaña pequeña. El inconveniente, según concede DeWitte, es que el combustible enriquecido necesario será escaso a menos de que la tecnología pegue lo suficiente para subir la demanda por ella.

Oklo también tiene un modelo comercial innovador. La compañía planea vender energía nuclear a empresas públicas como un servicio en vez de como una tecnología que ellas posean. O sea, Oklo absorberá los costos de construir y operar el reactor en el sitio de la empresa pública y cobrará solo la electricidad que produzca.

<span>Representación del reactor Aurora de Oklo. (Foto: Gensler)</span>
Representación del reactor Aurora de Oklo. (Foto: Gensler)

“Las empresas públicas evitan asumir el riesgo de lo novedoso y no tienen que invertir mucho capital”, explica DeWitte. “Ellas solo venden y distribuyen la electricidad que nosotros producimos”.

El 6 de enero, la NRC rechazó la solicitud de Oklo de una instalación en Idaho por datos de seguridad insuficientes. Pero invitó a la compañía a repetir la solicitud. DeWitte espera la aprobación en más o menos un año y tener el primer reactor listo y operando en 2025.

Otros participantes potenciales en el juego de las mininucleares incluyen a Rolls-Royce, cuyos desarrollos de reactores pequeños están apoyados por un subsidio de 280 millones de dólares del gobierno británico. TerraPower, apoyada por Bill Gates, tiene un acuerdo para comenzar la construcción en tres años de su primer reactor de 345 megavatios en la ciudad pequeña de Kemmerer, Wyoming, para remplazar una planta alimentada con carbón. Toshiba, de Japón; GE Hitachi; Nuclear Nacional de China; Électricité, de Francia, y Rosatom, de Rusia, planean producir reactores pequeños también. De hecho, Rosatom ya desplegó dos minirreactores de 35 megavatios en 2018 en una plataforma flotante en el Ártico, aunque esos reactores no son considerados viables comercialmente.

LO DE SIEMPRE

Algunos críticos no están impresionados con la nueva ola de minirreactores. Reactores pequeños de diseño similar han existido en instalaciones de investigación y pruebas y en varias aplicaciones militares por décadas, señalan, sin que hayan llegado a los mercados comerciales.

“Estos diseños de reactores supuestamente nuevos tienen solo un toque diferente de diseños que tienen hasta 70 años de antigüedad”, comenta Macfarlane. “La cuestión más importante es si alguno de estos reactores se puede construir y operar a un costo razonable. Ese problema todavía no se ha resuelto”. Podría tomar hasta 30 años resolver los problemas, añade, y los reactores tal vez nunca resulten ser competitivos en costos.

Burnie, de Greenpeace, está de acuerdo en que no hay evidencia de que los reactores pequeños resultarán mejores que los grandes. “La historia de la energía nuclear es de economía de fantasía”, dice. El verdadero problema al buscar los reactores pequeños, sugiere Burnie, es que hacerlo distraerá financiamiento y desarrollo de la solar, eólica y otras fuentes renovables.

<span>Turbinas eólicas en un campo agrícola en Alemania, país que se está retirando de la energía nuclear. (Foto: Krisztian Bocsi/Bloomberg/Getty)</span>
Turbinas eólicas en un campo agrícola en Alemania, país que se está retirando de la energía nuclear. (Foto: Krisztian Bocsi/Bloomberg/Getty)

La viabilidad de esas fuentes está demostrada, insiste: Suecia obtiene la mitad de su energía de fuentes renovables, y Escocia lo hace al 97 por ciento. El ritmo del cambio climático, añade Burnie, no da tiempo para explorar callejones sin salida.

Las nucleares diminutas no resuelven el problema de qué hacer con el combustible gastado por el reactor, el cual permanece radioactivo por siglos. Los desechos nucleares en Estados Unidos se almacenan en contenedores tremendamente sellados y se entierran bajo las grandes plantas nucleares. Ahí por lo general se consideran seguros, por lo menos al momento. El Congreso ha hablado sobre depósitos permanentes como la montaña de Yucca, pero ubicarlos es políticamente inextricable. Después de mucha discusión, todavía no se ha aprobado un plan de depósito.

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Quienes proponen las mininucleares conceden que la industria de la energía nuclear ha dejado una estela de desilusión. Y que por ahora se carece de la evidencia dura de unidades instaladas para apoyar sus afirmaciones. Pero esa prueba está a pocos años de distancia, insisten.

“Tal vez haya mucha duda para construir el primer reactor nuevo”, comenta Herbert. “Pero en cuanto el primero sea entregado a tiempo y dentro del presupuesto, habrá una demanda increíble por el segundo”.

Incluso si los primeros no funcionan como se planea, argumenta DeWitte, de Oklo, el costo y la complejidad menores de los reactores pequeños significan que compañías como la suya pueden darse el lujo de seguir refinando sus acciones, a un buen ritmo, hasta que les salgan bien. “Los primeros cohetes de SpaceX no funcionaron tampoco”, dice. Si las mininucleares pueden demostrar de la misma manera que los detractores están equivocados, ello podría llevarlos un paso adelante para superar el cambio climático. N

(Publicado en cooperación con Newsweek / Published in cooperation with Newsweek)

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