El futuro de los reactores de fisión puede ser pequeño

El futuro de los reactores de fision puede ser pequeno

Sobre el isla de Hainan, al sur de China, un futuro posible está tomando forma dentro de un laberinto compacto de hormigón y metal. El pasado mes de julio, una grúa izado la mitad superior de una carcasa de contención de acero en su lugar. Lenta y constantemente, los trabajadores están ensamblando un reactor nuclear en miniatura.

Este es linglong uno, cuyo tamaño diminuto es un cambio drástico de los megaproyectos a escala de gigavatios que dominan la energía nuclear en la actualidad. Pero si un cuadro persistente de optimistas nucleares tiene razón, entonces Linglong One podría ser un modelo para el futuro de la fisión en una era de energía limpia.

Los reactores pequeños no salvarán el día todavía; Dependiendo del país, todavía hay muchos problemas regulatorios y logísticos por resolver. Pero, dicen los expertos, la década de 2020 podría ayudar a sentar las bases para un florecimiento nuclear en las próximas décadas.

Si los reactores nucleares fueran aviones, considere el SMR actual como un biplano de la década de 1910. Y todavía está en el tablero de dibujo.

«Es un momento realmente emocionante para la industria nuclear», dice Víctor Ibarra Jr.ingeniero nuclear del grupo de expertos Nuclear Innovation Alliance.

Cuando entre en funcionamiento en 2026, Linglong One tendrá una capacidad de 125 megavatios de electricidad (MWe), equivalente a alrededor de 40 aerogeneradores terrestres. Al lado de un gran reactor (a menudo de más de 1000 MWe), 125 MWe pueden parecer insignificantes. ¿Por qué, después de todo, un ambicioso diseñador de reactores nucleares querría volverse pequeño?

En parte porque los reactores grandes pueden ser costosos y propensos a demoras. Los reactores gemelos de 1.110 MWe de la planta Vogtle de Georgia, los únicos en construcción en EE. UU., entrarán en funcionamiento siete años de retraso. El reactor de 1.630 MWe en construcción en Flamanville en Francia ha experimentado más de una década de retrasos. Aún más desalentador, el costo por unidad de la energía nuclear aumentó 26 por ciento entre 2009 y 2019, mientras que los precios de la energía solar y eólica se desplomaron.

Aún así, sigue existiendo un consenso firme de que la energía nuclear no solo es deseable para una transición de energía limpia,es necesario. Pero algunos defensores de la energía nuclear sienten que poner demasiados huevos nucleares en la canasta de un solo megaproyecto es una mala idea. En su lugar, piensan, una transición de energía limpia podría ser mejor atendida con una flota de reactores más pequeños y modulares, como Linglong One. De ahí el nombre: reactores modulares pequeños (SMR).

Los SMR pueden ser más pequeños que el reactor promedio actual, pero también son más baratos, menos riesgosos y más flexibles. En lugar de construir un aeropuerto, dice una analogía, fabricar un SMR es como construir un avión. Y si los reactores nucleares fueran aviones, considere el SMR actual como un biplano de la década de 1910. Y todavía está en el tablero de dibujo.

Una vez que el proceso de fabricación se amplíe, si es que alguna vez se amplía, los fabricantes de SMR esperan poder fabricar sus componentes en una sola fábrica, enviarlos y ensamblarlos en el sitio como muebles de fisión de paquete plano.

Linglong One es el único de su tipo en construcción en la actualidad. Si es un éxito, China supuestamente planes utilizar su diseño para impulsar un número incalculable de proyectos de construcción y plantas desalinizadoras. Que florezcan mil flores.

Aparte de dos reactores navales modificados en un barco en el Ártico ruso, todos los demás SMR, en cualquier parte del mundo, siguen siendo hipotéticos.

“Creo que, en los próximos 15 o 20 años, habrá una posibilidad real de que los SMR estén comercialmente disponibles y ampliamente implementados”.
—Giorgio Locatelli, Universidad Politécnica de Milán

Pero los planes SMR no escasean. Al menos siete desarrolladores diferentes plan para desplegar SMR en los EE. UU. antes de 2030. La mayoría de ellos son reactores de demostración, no vinculados a la red general, pero un escalón crucial hacia ella.

Quizás la marca SMR más grande en la actualidad, al menos fuera de China, es la startup estadounidense NuScale. Esta empresa ha desarrollado un SMR de 77 MWe; imaginan agrupar cuatro, seis, incluso doce reactores en plantas de energía más grandes. NuScale tiene planes para construir una planta en EE. Idaho para 2030; la empresa está involucrada en el Reino Unido, Poloniay Rumania también. (Importante recordar, por otro lado, que un 2010 EspectroLa historia sobre el futuro de la energía nuclear contenía esta proyección: «NuScale está en conversaciones con varias empresas de servicios públicos no reveladas y espera que una primera planta esté operativa en 2018».

En diciembre, Rolls-Royce preseleccionado tres sitios en Inglaterra para una fábrica que, se espera, eventualmente fabricará los componentes para un reactor de 470 MWe. Rolls-Royce espera tener el primero de sus reactores en la red para 2029.

Otros países europeos han expresado interés en SMR, especialmente en asociación con empresas estadounidenses. La empresa energética estatal checa dejar de lado terreno en la región de Bohemia del Sur del paÃs para un proyecto SMR. Incluso Francia, una potencia nuclear tradicional, planes una inversión de mil millones de euros para desarrollar una industria SMR para 2030.

«Creo que, en los próximos 15 o 20 años, habrá una posibilidad real de que los SMR estén disponibles comercialmente y se implementen ampliamente», dice Giorgio Locatelliexperto en proyectos nucleares de la Universidad Politécnica de Milán en Italia.

Muchos diseños de SMR en la actualidad requieren un tipo de combustible que actualmente solo vende una empresa: una subsidiaria de la empresa estatal de energía nuclear de Rusia, Rosatom.

Y, sin embargo, una fuerza compensatoria, la regulación, ha sido conocida durante mucho tiempo por aplicar los frenos de precaución.

Algunas de las preocupaciones de esos reguladores vienen en forma de preguntas sin respuesta. Al igual que sus contrapartes más grandes, los SMR producirán desechos nucleares. (De acuerdo a un estudio reciente de Stanford y la Universidad de Columbia Británicalos SMR producen más desechos nucleares que incluso las plantas nucleares convencionales.) ¿Qué harán las autoridades nucleares con esos desechos? Nadie sabe, en parte porque cada diseño de reactor es diferente, y nadie está seguro de cómo será la flota de SMR en una o dos décadas. Además, algunos analistas preocuparse que los malos actores podrían cooptar ciertos diseños de SMR para crear plutonio apto para armas.

Sin embargo, todavía no apagues la vela de los SMR más allá de las costas de China. Algunos reguladores nucleares al menos han comenzado a inclinarse por los SMR.

De acuerdo a patricio blanco, un experto en regulación nuclear de la Alianza de Innovación Nuclear, la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. (USNRC) ha estado entre ellos, involucrando a los desarrolladores de SMR. En 2018, el Congreso de EE. bajo mandato que la USNRC cree un nuevo proceso específicamente para diseños de reactores nuevos y futuros. El resultado, llamado parte 53está programado para convertirse en una opción para los desarrolladores de SMR para 2027, aunque White dice que puede abrirse tan pronto como 2025. Aún no se sabe con certeza cómo se verá la Parte 53.

El gobierno del Reino Unido, que ha puesto su peso y su financiación detrás de los SMR, abrió un proceso de aprobación regulatoria modificado para desarrolladores de SMR en 2021; Rolls Royce fue la primera en seguir, y otras seis empresas se han postulado. En junio, los reguladores franceses, finlandeses y checos Anunciado que estaban trabajando juntos para revisar Nuward, un diseño SMR respaldado en parte por el gobierno francés; este proyecto, dicen, es un simulacro para futuras licencias de SMR.

Entonces, ¿dónde pueden buscar combustible los operadores de SMR?

La mayoría de los grandes reactores nucleares actuales utilizan combustible con un 3 a 5 por ciento uranio-235—el isótopo de uranio disponible naturalmente que puede sostener una reacción nuclear en cadena. Si bien los diseños de SMR son diversos, muchos necesitarán combustible que tenga más del 5 al 20 por ciento de uranio-235. Este último tipo de combustible se conoce como uranio de bajo enriquecimiento de alto ensayo (HALEU). Hoy, solo una empresa vende comercialmente HALEU: Exportación Techsnabe (TENEX), una subsidiaria de Rosatom, la empresa estatal de energía nuclear de Rusia.

Hasta ahora, Rosatom ha evitado las sanciones occidentales por la agresión rusa en Ucrania. Pero TENEX aún se ha vuelto insostenible para muchos de sus posibles clientes. Por ejemplo, TerraPower, que esperaba encender un SMR de demostración en una planta de carbón en desuso en Wyoming en 2028, retrasado su lanzamiento por dos años debido a problemas de combustible.

«Con la excepción de los aliados de Rusia, no es solo un obstáculo, es una barrera absoluta en este momento», dice adam steinanalista de energía nuclear en Breakthrough Instituto.

Estados Unidos ha comenzado a perforarlo. La Ley de Reducción de la Inflación de 2022 invertido $700 millones para investigar y desarrollar formas de producir y transportar HALEU dentro del país. Ibarra agradece la inversión, pero según él, es una “solución de corto a mediano plazo”. Puede que no sea suficiente. Una estimación sugiere el HALEU reabastecido no estará listo hasta 2028.

Para muchas partes interesadas en SMR, HALEU puede ser un objetivo clave en los próximos años: establecer una cadena de suministro global de HALEU que sea menos dependiente de Rusia, menos susceptible a la geopolítica global. Queda por ver cómo responderán Europa o el Reino Unido, si dejarán que EE. UU. tome la iniciativa o si tomarán medidas ellos mismos.

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