En un mundo convulso: ¿Es la energía nuclear el rescate?

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Por: Francisco Porturas. Presidente de la Sociedad Peruana del Litio

La demanda de energía y de servicios conexos, con miras al desarrollo social y económico y a la mejora del bienestar y la salud de las personas, va en aumento. Todas las sociedades necesitan de servicios energéticos para cubrir las necesidades humanas básicas (por ejemplo, de alumbrado, cocina, ambientación, movilidad y comunicación) y para los procesos productivos. Desde 1850, aproximadamente, la utilización de combustibles de origen fósil (carbón, petróleo y gas) en todo el mundo ha aumentado hasta convertirse en el suministro de energía predominante, situación que ha dado lugar a un rápido aumento de las emisiones del dióxido de carbono (CO2).

En la actual crisis energética global nos preguntamos si: ¿Debería la energía nuclear ser una parte más importante de la solución como energía limpia, a un costo muy eficiente y al problema climático? En un mundo convulso.

Sabemos que hay pocas naciones que han operado un reactor nuclear y eso genera preocupación a pesar de que expertos y organizaciones intergubernamental la recomiendan.

Partamos de las 7 reglas de oro para “energías renovables”:

1: Huella natural mínima posible

2: Contaminación mínima posible durante el período de construcción y en funcionamiento.

3: Residuos lo menos peligrosos posible.

4: Emisiones mínimas de gases de efecto invernadero.

5: Máxima estabilidad del suministro.

6: Mantenimiento sencillo con experiencia local.

7: Reutilización de materiales (economía circular)

La energía nuclear es la fuente de energía más segura y estable que tenemos. Cada vez más personas están abriendo los ojos a la energía nuclear en el mundo. Hoy podemos leer que la mayoría de los hombres quieren la energía nuclear en el país, mientras que las mujeres son más escépticas. Esta es una verdad con modificaciones, ya que la gran diferencia es que muchas más mujeres que hombres responden “no sé” en la encuesta. La discusión sobre la energía nuclear puede volverse demasiado nerd rápidamente.

Seis tecnologías para la energía nuclear avanzada

Escuchamos muchas cosas emocionantes sobre la energía nuclear avanzada, pero ¿qué significa eso? ¿De qué nuevas tecnologías estamos hablando y cuáles podemos esperar ver algo más? Aquí revisamos algunas tecnologías actuales.

  1. Reprocesamiento

No es realmente una tecnología nueva, sino un requisito previo para que funcionen muchos tipos nuevos de reactores. Uno de los desafíos de los reactores tradicionales es que utilizan solo una pequeña proporción del combustible disponible, el resto se convierte en desperdicio. Puede ser reprocesado y convertido en nuevo combustible.

FP– Esta no es una idea nueva, y hay una razón por la que no ha tenido éxito: cuesta más de lo que sabe. Estados Unidos no lo ha hecho desde finales de la década de 1970. En Rusia, los intentos han dado lugar a una serie de escándalos ambientales de los que solo las autoridades rusas pueden escapar. Francia ha tenido problemas con eso: tienen varios reactores que usan material reprocesado, pero creo que la experiencia es generalmente negativa.

  1. Reactores rápidos

También llamado reactor “reproductor”, por una de las variantes encontradas de este, que produce más combustible del que utilizan.

FP– Requiere reprocesamiento, y nadie ha tenido éxito en este tipo de ciclo de combustible en ninguna parte, ha sido demasiado exigente.

  1. Torio

FP – Para que los reactores de torio funcionen, también se requiere reprocesar el combustible y los reactores rápidos, que hasta ahora han sido demasiado exigentes. Si lo ignora por completo, el torio puede parecer una cura milagrosa. Pero el torio a gran escala requiere material altamente enriquecido, que a su vez exige la conexión con las armas nucleares. Donde quiera que gire, es fácil ir directamente a una nueva pared.

  1. Reactores de fusión de sal

Aquí, la reacción nuclear tiene lugar a una temperatura más alta, pero a una presión más baja que en los reactores de agua ligera. Al usar sal fundida, el riesgo de fusión nuclear se elimina más o menos y obtendrá una mejor utilización del combustible.

FP– Sí, esta es una tecnología más radicalmente diferente, y en general, este es el tipo que parece más interesante. Porque hay algo fundamental en bajar la presión y la temperatura para que todo sea más fácil en términos de seguridad. Estos son conceptos interesantes, pero siguen siendo solo conceptos.

  1. Pequeños reactores modulares

SMR es del tipo que se encuentra en los submarinos, también se ha lanzado como una alternativa más pequeña, flexible y segura en tierra.

FP – El problema es que la versión clásica de esto requiere uranio altamente enriquecido, en realidad explosivos de bombas atómicas, y su uso en tecnología civil es completamente inaceptable. La idea de pequeñas centrales nucleares modulares repartidas está cautivando a muchos. Pero no creo que nadie piense seriamente que está bien transportar uranio altamente enriquecido en la sociedad civil y tener ciclos de energía nuclear basados ​​en él.

Luego, hay algunos submarinos que usan tecnología más “civil” en versiones más pequeñas, aquí es demasiado pronto para decir si esto se puede usar para fines más civiles a pequeña escala, como instalaciones pequeñas y estandarizadas que se pueden colocar en lugares donde cabe o las circunstancias lo permiten.

  1. Reactores de fusión

Por último, pero no menos importante. El Santo Grial de la energía nuclear, que funciona empalmando núcleos atómicos, no dividiéndolos.

FP– La broma habitual es que la energía de fusión está a solo 50 años de distancia, y así ha sido durante 50 años. Un poco más optimista: tal vez 30 años. Pero es un largo camino por recorrer antes de que tengamos sistemas aceptables.

Figura 1. Esta planta nuclear alemana fue destruida el 2011 cuando Angela Merkel (primera ministra de Alemania) decidió desmantelar toda la energía nuclear para 2022, pero tres plantas de energía nuclear en Alemania todavía están activas. Por supuesto, es triste que la guerra actual demuestre cuán importante es la energía nuclear para garantizar suficiente energía en Europa y en el mundo.

Contrariamente a las creencias de muchas personas, la energía nuclear es la fuente de energía más estable y segura de todas. Accidentes del tipo que vimos en Chernóbil no pueden ocurrir con reactores modernos que usan agua como moderador, y donde los reactores están rodeados por una cúpula de hormigón armado que resiste ataques de cohetes y aviones.

La central nuclear que fue atacada en Ucrania es de este tipo. El requisito de área para la energía nuclear es muy pequeño y el consumo de material es una fracción de renovable. En general, la energía nuclear tiene el menor impacto negativo sobre el clima, la salud, la economía, la naturaleza y el medio ambiente. Probado.

Muchos son más positivos acerca de la energía nuclear basada en el torio, porque es difícil de usar para fabricar armas nucleares y genera muchos menos desechos radiactivos.

FP– El torio llega lento pero seguro. Varios países están trabajando en ello, tanto como varillas tradicionales en reactores de agua ligera y reactores de agua pesada, como en reactores de fusión de sal.

La Comisión Europea decidió recientemente que la energía nuclear debe incluirse en la taxonomía como una actividad sostenible. Debería despertar a nuestros políticos. Antes de la decisión, se realizaron evaluaciones exhaustivas y no menos de tres informes concluyeron que la energía nuclear tiene muchas ventajas y no más desventajas que las energías renovables.

El desperdicio representa un desafío, pero es, según el panel científico de la UE, totalmente manejable. Los costos han sido un desafío para las plantas de energía nuclear europeas, aunque muy por debajo del nivel de la energía eólica marina flotante. La solución puede estar en los llamados pequeños reactores modulares, SMR.

Figura 2. Plantas nucleares en el horizonte y se perfilan como una solución global a la crisis energética, generación de electricidad y efecto invernadero.

Las SMR son más pequeñas que las centrales eléctricas ordinarias y, por lo tanto, se pueden construir como módulos en fábricas dedicadas bajo condiciones controladas. Rolls Royce recientemente obtuvo fondos para la construcción de varios de estos en el Reino Unido.

Un tipo de SMR son los reactores de fusión de sal, en los que han estado involucrados Bill Gates y Warren Buffet, entre otros. Los reactores están construidos con seguridad pasiva y no pueden explotar ni fundirse. Utilizan una proporción mucho mayor del combustible y también pueden reutilizar los desechos existentes.

Las pequeñas cantidades que quedan tienen un tiempo de almacenamiento mucho más corto que las plantas de energía nuclear de hoy. A la larga, pueden usar torio como combustible, un elemento estratégico para el futuro. Se espera que dichos reactores estén operativos alrededor de 2030, y un reactor de 400 MW podrá reemplazar 80 aerogeneradores marinos de 12 MW.

Los precios de la electricidad para las diversas formas de energía son cifras importantes porque indican cuántos recursos requieren y, por supuesto, cuánto tienen que pagar los consumidores. Además, un precio bajo de la electricidad hace que sea más atractivo usar electricidad en lugar de petróleo y gas. Coche eléctrico en lugar de coche de gasolina es un ejemplo. Por lo tanto, la electricidad barata puede ser una buena medida climática.

¿Cómo encuentras el precio? Una forma es ver lo que pagan los consumidores en diferentes países, otra forma es calcular el costo nivelado de energía (LCOE Levelized Cost of Energy).

Los reactores modulares pequeños (SMR) son reactores nucleares avanzados que tienen una capacidad de potencia de hasta 300 MW(e) por unidad, que es aproximadamente un tercio de la capacidad de generación de los reactores de energía nuclear tradicionales.

Los SMR, que pueden producir una gran cantidad de electricidad con bajas emisiones de carbono, son:

  • Pequeño: físicamente una fracción del tamaño de un reactor nuclear convencional.
  • Modular: hace posible que los sistemas y componentes se ensamblen en fábrica y se transporten como una unidad a un lugar para su instalación.
  • Reactores: aprovechamiento de la fisión nuclear para generar calor y producir energía.

Figura 3. Las centrales eléctricas se pueden abaratar aún más construyendo muchas centrales eléctricas pequeñas de acuerdo con el principio de la línea de montaje, los llamados Reactores Modulares Pequeños (SMR). No solo ahorramos dinero en planificación, desarrollo y economía de escala. El tiempo de construcción será mucho más corto (un par de años), y luego las tasas de interés se mantendrán durante un tiempo más corto. Y quizás lo más importante, la incertidumbre que rodea a los proyectos es mucho menor cuando se sabe que este diseño en particular se ha construido una docena de veces antes. La imagen en la parte superior del artículo muestra el LCOE esperado del SMR de GE Hitachi llamado BWRX-300. Otras compañías, como Rolls-Royce y NuScale, han lanzado conceptos SMR similares y tienen en común que fabrican plantas de energía baratas basadas en reactores occidentales probados. Un argumento de que esto es más barato que la energía eólica es que tanto Rumania como Polonia planean comprar estos reactores en lugar de seguir los pasos de Alemania.

– Suceden muchas cosas en la energía nuclear modular pequeña en todo el mundo. Entre otras cosas, Bill Gates está muy involucrado en esto, y Dinamarca tiene dos que ahora están desarrollando instalaciones modulares.

Lo describe como una planta de energía nuclear que se puede construir en líneas de montaje en una fábrica y luego enviar a cualquier parte.

– Pero esto es un infierno regulatorio. Tienen que pasar por tanta aprobación que muchos se desaniman por la legislación.

La primera planta de energía nuclear modular del mundo que se completa y está operativa es la planta de energía rusa flotante Akademik Lomonosov.

Ventajas de los SMR

La energía nuclear proporciona el 10 por ciento de la electricidad del mundo, pero para detener el cambio climático, se necesitan cantidades mucho mayores de energía limpia y confiable. Treinta países operan actualmente plantas de energía nuclear. Más de dos docenas más están considerando la energía nuclear para satisfacer sus necesidades energéticas y climáticas.

En el oeste de los Estados Unidos, más de 30 pueblos y ciudades también miran hacia el futuro. Quieren liberarse del carbono y están apostando a los SMR para lograrlo.

Muchos de los beneficios de los SMR están inherentemente vinculados a la naturaleza de su diseño: pequeño y modular. Dada su huella más pequeña, los SMR se pueden ubicar en ubicaciones que no son adecuadas para plantas de energía nuclear más grandes.

Figura 4. Los reactores modulares pequeños (SMR) tienen una capacidad de potencia de hasta 300 MW(e) por unidad. Muchos SMR, que pueden ensamblarse en fábrica y transportarse a un lugar para su instalación, están previstos para mercados como aplicaciones industriales o áreas remotas con capacidad de red limitada. (Imagen: A. Vargas/OIEA).

Las unidades prefabricadas de SMR se pueden fabricar y luego enviar e instalar en el sitio, lo que las hace más asequibles de construir que los grandes reactores de potencia, que a menudo se diseñan a la medida para una ubicación en particular, lo que a veces genera demoras en la construcción. Los SMR ofrecen ahorros en costos y tiempo de construcción, y se pueden implementar de forma incremental para satisfacer la creciente demanda de energía.

Uno de los desafíos para acelerar el acceso a la energía es la infraestructura (cobertura limitada de la red en áreas rurales) y los costos de conexión a la red para la electrificación rural. Una sola central eléctrica no debe representar más del 10 por ciento de la capacidad total instalada de la red. En áreas que carecen de suficientes líneas de transmisión y capacidad de red, los SMR se pueden instalar en una red existente o de forma remota fuera de la red, en función de su menor producción eléctrica, proporcionando energía baja en carbono para la industria y la población. Esto es especialmente relevante para los micro reactores, que son un subconjunto de los SMR diseñados para generar energía eléctrica normalmente hasta 10 MW(e). Los micro reactores tienen huellas más pequeñas que otros SMR y serán más adecuados para regiones inaccesibles a energía limpia, confiable y asequible. Además, los micro reactores podrían servir como suministro de energía de respaldo en situaciones de emergencia o reemplazar los generadores de energía que a menudo funcionan con diésel, por ejemplo, en comunidades rurales o negocios remotos.

En comparación con los reactores existentes, los diseños de SMR propuestos son generalmente más simples y el concepto de seguridad para los SMR a menudo se basa más en los sistemas pasivos y las características de seguridad inherentes del reactor, como la baja potencia y la presión de funcionamiento. Esto significa que, en tales casos, no se requiere intervención humana ni poder o fuerza externa para cerrar los sistemas, porque los sistemas pasivos se basan en fenómenos físicos, como la circulación natural, la convección, la gravedad y la auto presurización. Estos mayores márgenes de seguridad, en algunos casos, eliminan o reducen significativamente el potencial de emisiones peligrosas de radiactividad al medio ambiente y al público en caso de accidente.

Los SMR tienen requisitos de combustible reducidos. Las centrales eléctricas basadas en SMR pueden necesitar recargas de combustible menos frecuentes, cada 3 a 7 años, en comparación con entre 1 y 2 años para las centrales convencionales. Algunos SMR están diseñados para funcionar hasta 30 años sin recargar combustible.

¿Cuál es el estado de los SMR?

Tanto las instituciones públicas como las privadas están participando activamente en los esfuerzos para hacer realidad la tecnología SMR en esta década. Akademik Lomonosov de Rusia, la primera planta de energía nuclear flotante del mundo que comenzó a operar comercialmente en mayo de 2020 está produciendo energía a partir de dos SMR de 35 MW(e). Otros SMR están en construcción o en etapa de licenciamiento en Argentina, Canadá, China, Rusia, Corea del Sur y los Estados Unidos de América.

Más de 70 diseños comerciales de SMR que se están desarrollando en todo el mundo apuntan a diversos resultados y diferentes aplicaciones, como electricidad, sistemas de energía híbridos, calefacción, desalinización de agua y vapor para aplicaciones industriales. Aunque los SMR tienen un costo de capital inicial por unidad más bajo, su competitividad económica aún debe probarse en la práctica una vez que se implementen.

¿Debería la energía nuclear ser una parte más importante de la solución al problema climático?

– No debemos ignorar el hecho de que allí hay elementos que son utilizables, especialmente en lo que respecta a los reactores de fundición de sal y quizás también a estas pequeñas centrales nucleares modulares. Pero también debemos reconocer que estos llamados nuevos conceptos son muy similares a los que uno tiene. Hay muchos aspectos exigentes para ellos en términos de seguridad. Si está más orientado a los conceptos, probablemente se verán bien. Pero si imagina tenerlos en una sociedad real, un uso real, rápidamente descubrirá que muchos de los problemas con los que hemos luchado en los últimos años son los mismos.

Si, por el contrario, sacas a la sociedad de la tecnología, probablemente el panorama sea más simple, pero al mismo tiempo la discusión será más inútil. Los que operamos con energía nuclear en la práctica no podemos. Quiero que me llamen físico social: tienes que entender cómo encaja la tecnología en la sociedad para asumir la responsabilidad.

¿Es sensato que el Perú apueste todas las tarjetas a vientos terrestres y o marinos, solares o geotermales que resuelvan nuestras futuras necesidades de electricidad?

Se requiere una combinación de varias fuentes y así minimizar lo que parece muy arriesgado en términos de seguridad del suministro, precios futuros de la electricidad y vida en tierra y o en el mar. Ahora la energía nuclear debe estar pronto en el campo político como un verdadero suplemento.

Tengo claro que la eficiencia energética, la mejora de la energía hidroeléctrica y los paneles solares en los tejados están lejos de ser suficientes para cubrir necesidades futuras (como muchos afirman, incluidos los partidos políticos). Por lo tanto, estoy convencido de que la energía nuclear moderna podrá contribuir a asegurar suministros de energía estables a un precio asequible.

Con la energía nuclear moderna, me refiero a la planta de energía de última generación (SMR) que no puede explotar ni fundirse, y donde el problema de los residuos se reduce al mínimo. No hay fuentes de energía más seguras, y los reactores en desarrollo también resuelven los problemas de residuos que muchos están preocupados.

Rolls Royce construirá varios de estos reactores en el Reino Unido (basados en la tecnología existente). Alternativamente, podemos contactar a Bill Gates y Warren Buffet, quienes van a desarrollar reactores de fusión de sal (tecnología futura) en los Estados Unidos.

Figura 5. La planta de energía nuclear de cuarta generación aún se encuentra en la etapa de concepto, según Ole Christen Reistav del IFE. Esta solución es lanzada por Thorcon. (Foto: Thorcon) 

Es más fácil decir dónde no queremos energía nuclear

– Entonces, ¿qué lugar tendrá la energía nuclear en el sistema energético del futuro?

– Es más fácil decir dónde no deberíamos tener energía nuclear. Como mencionamos en la introducción, la mayoría suelen depositarse junto al mar o los ríos. Aquí es exactamente donde ocurren las consecuencias más dramáticas del cambio climático. También se ubican rápido donde tienes fronteras con otros países. O tienes países como Turquía, por ejemplo, ubicados en una zona sísmica.

Pero además de la seguridad y el riesgo de proliferación: La energía nuclear centraliza los sistemas de energía. Requiere grandes transferencias desde el lugar de producción al lugar de uso. Y hay muchos lugares donde no desea tener este tipo de sistemas, ya sea por la tecnología o los efectos sociales. En resumen, esto a menudo significa que muchos de los lugares donde encaja la energía nuclear ya la tienen hoy, y luego hay algunos lugares donde hay energía nuclear donde no deberías tenerla.

La pregunta que más bien deberíamos hacernos es si uno hace algo más con la energía nuclear hoy en día que simplemente hacerla funcionar de manera responsable hasta que pueda apagarla. ¿Realmente hay más política de extinción que estamos haciendo, al mismo tiempo que encontramos sistemas de compensación? Es posible que los reactores SMR y de fundición de sal no cambien el panorama general, tal vez solo las excepciones confirmen esta regla. En ese caso, tal vez deberíamos concentrarnos en ejecutarlo responsablemente el tiempo que nos queda.

La energía nuclear es la fuente de energía más segura y estable que tenemos.

Perú necesitará mucha más electricidad en los próximos años y creo fehacientemente que la producción de electricidad debe aumentar en dos tercios para 2050 basado en los conocimientos más destacados cuando se trata de comprender la complejidad de la energía.

Sin embargo, se están presentando propuestas poco realistas de soluciones a los desafíos energéticos aquí en casa. Para dejarlo muy claro: la eficiencia energética, la mejora de las plantas hidroeléctricas y la energía solar en los techos están lejos de ser suficientes para resolver los desafíos. Para entender por qué, debemos mirar la totalidad.

Hay poca voluntad para desarrollar más energía hidroeléctrica en el Perú, pero podemos mejorar las plantas hidroeléctricas existentes. Sin solución rápida.

Sin embargo, la energía nuclear no es una solución rápida a la aguda crisis energética:

– Si el Perú invierte en energía nuclear ahora, es posible que podamos ver las primeras en 15-20 años.

Cada año, preparan modelos sobre cómo cambiarán los sistemas energéticos del mundo y qué se necesita para alcanzar el objetivo de cero emisiones. Así que vale la pena escucharlos.

La energía nuclear en un mundo convulso

Aun en un mundo agitado, turbulento, borrascoso: Francia construirá seis nuevas centrales nucleares en las próximas décadas. Corea del Sur, que anteriormente quería eliminar gradualmente sus plantas de energía nuclear, tiene un cambio total. El Reino Unido ha dicho que quiere que las nuevas plantas de energía nuclear proporcionen una cuarta parte de la electricidad del país para 2050. La crisis energética en Europa, combinada con las sanciones en curso contra Rusia, ha impulsado seriamente el debate sobre la fuente de energía más controvertida del mundo: la energía nuclear.

Cada vez más personas dicen que la energía nuclear es la única esperanza que tenemos si queremos alcanzar los objetivos climáticos que nos hemos fijado. ¿Pero a qué precio? Las consecuencias del accidente de Chernóbil de 1986 son de sobra conocidas, y no hace más de 11 años que el tsunami golpeó la central nuclear de Fukushima en Japón, obligando a evacuar a 150.000 personas. Posteriormente, Japón tuvo que verter más de un millón de toneladas de desechos radiactivos en el mar.

Entonces, la pregunta sigue siendo, ¿es la energía nuclear la solución con dos guiones debajo de la respuesta? Es primordial debatir esto, tenemos políticos del l Comité de Energía, del Medio Ambiente, líderes ante la fundación ambientales y con quienes están en contra de la energía nuclear.