Credits:Courtesy of the researchers

Un grupo de especialistas en energía nuclear ha sugerido recientemente en The Bridge, la revista de la Academia Nacional de Ingeniería, que podemos estar a punto de llegar a un nuevo paradigma de la energía nuclear. Al igual que los ordenadores grandes, caros y centralizados dieron paso a los actuales ordenadores personales ampliamente distribuidos, una nueva generación de reactores relativamente pequeños y baratos construidos en fábrica, diseñados para un funcionamiento autónomo "plug-and-play" similar al de una batería de gran tamaño, está en el horizonte, dicen.

Estos sistemas propuestos podrían suministrar calor para procesos industriales o electricidad para una base militar o un barrio, funcionar sin supervisión durante cinco o diez años, y luego ser transportados de vuelta a la fábrica para repostar y renovar. Los autores -Jacopo Buongiorno, catedrático de Ciencia e Ingeniería Nuclear de TEPCO en el MIT; Robert Frida, fundador de GenH; Steven Aumeier, del Laboratorio Nacional de Idaho, y Kevin Chilton, comandante retirado del Mando Estratégico de Estados Unidos- han bautizado estas pequeñas centrales como "baterías nucleares". Debido a su sencillez de funcionamiento, podrían desempeñar un papel importante en la descarbonización de los sistemas eléctricos del mundo para evitar un cambio climático catastrófico, afirman los investigadores. MIT News pidió al profesor Buongiorno que describiera la propuesta de su grupo.

P: La idea de reactores nucleares modulares más pequeños se lleva debatiendo varios años. ¿Qué hace diferente esta propuesta de baterías nucleares?

R: Las unidades que describimos llevan al extremo el concepto de fabricación en fábrica y modularidad. Las propuestas anteriores contemplaban reactores de entre 100 y 300 megavatios de potencia eléctrica, que son diez veces más pequeños que los grandes reactores nucleares tradicionales a escala de gigavatios. Podrían ensamblarse a partir de componentes construidos en fábrica, pero siguen requiriendo algún tipo de montaje en el emplazamiento y mucho trabajo de preparación del mismo. Así que es una mejora con respecto a las plantas tradicionales, pero no es un cambio de juego.

Este concepto de batería nuclear es realmente algo diferente por la escala física y la potencia de estas máquinas: unos 10 megavatios. Es tan pequeña que toda la central se construye en una fábrica y cabe en un contenedor estándar.

Esto supone varias ventajas desde el punto de vista económico. El despliegue de estas baterías nucleares no implica la gestión de una gran obra de construcción, que ha sido la principal fuente de retrasos y sobrecostes en los proyectos nucleares de los últimos 20 años.

La batería nuclear se despliega rápidamente, por ejemplo en unas semanas, y se convierte en una especie de servicio de energía a la carta. La energía nuclear puede considerarse un producto, no un megaproyecto.

P: Usted habla de la posibilidad de que estas unidades se distribuyan ampliamente, incluso en zonas residenciales para suministrar energía a barrios enteros. ¿Qué confianza puede tener la gente en la seguridad de estas plantas?

R: Los diseños de las baterías nucleares que se están desarrollando son excepcionalmente robustos; de hecho, ese es uno de los puntos de venta de esta tecnología. El pequeño tamaño físico ayuda a la seguridad de varias maneras. En primer lugar, la cantidad de calor residual que hay que eliminar cuando se apaga el reactor es pequeña. En segundo lugar, el núcleo del reactor tiene una elevada relación superficie-volumen, lo que también facilita que el combustible nuclear se mantenga frío en cualquier circunstancia sin ninguna intervención externa. El sistema se ocupa esencialmente de sí mismo.

En tercer lugar, el reactor también tiene una estructura de contención de acero muy compacta y resistente que lo rodea para protegerlo contra una liberación de radiactividad en la biosfera. Para mejorar la seguridad, prevemos que en la mayoría de los emplazamientos estas baterías nucleares estén situadas por debajo del nivel del suelo, para proporcionar un nivel adicional de protección frente a una fuerza atacante.

P: ¿Cómo sabemos que estos nuevos tipos de reactores funcionarán, y qué tendría que ocurrir para que estas unidades estuvieran ampliamente disponibles?

R: La NASA y el Laboratorio Nacional de Los Álamos demostraron un microrreactor para aplicaciones espaciales en tres años (2015-2018), desde el inicio del diseño hasta la fabricación y las pruebas. Y les costó 20 millones de dólares, aprovechando la infraestructura tecnológica nuclear disponible del Departamento de Energía. Este coste y este calendario son órdenes de magnitud menores que los de las grandes centrales nucleares tradicionales, que cuestan fácilmente miles de millones y cuya construcción lleva entre cinco años y una década.

Hay media docena de empresas que están desarrollando sus propios diseños. Por ejemplo, Westinghouse está trabajando en una batería nuclear que utiliza la tecnología de tubos de calor para la refrigeración, y tiene previsto poner en marcha una unidad de demostración en tres años. Se trataría de una planta piloto en uno de los laboratorios nacionales, por ejemplo, el Laboratorio Nacional de Idaho, que cuenta con una serie de instalaciones que están siendo modificadas para albergar estos pequeños reactores y realizar intensas pruebas con ellos.

Por ejemplo, el reactor puede someterse a condiciones más extremas de las que se darían en un funcionamiento normal y, al hacerlo, demostrar mediante pruebas directas que no se superan los límites de fallo. Eso proporciona confianza para la fase posterior de instalación comercial generalizada.

Estas baterías nucleares son ideales para crear resiliencia en todos los sectores de la economía, al proporcionar una fuente constante y fiable de electricidad y calor sin carbono que puede ubicarse justo donde se necesita su producción, reduciendo así la necesidad de una infraestructura de transmisión y almacenamiento de energía costosa y delicada. Si se generalizan como prevemos, podrían contribuir significativamente a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en el mundo.

Autor

MIT

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