Energía new-clear (y III)

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El cielo desde el interior de una torre de refrigeración. Foto: Jakob Boman (CC0).

Viene de Energía new-clear II

¿Existen alternativas? Ciertamente y ninguna de ellas es nueva. Vemos un ejemplo, el reactor de bolas de billar (o PBR, de sus siglas en inglés). 

Para visualizar un PBR, imagine el lector una máquina de chicles, de las que todavía pueden encontrarse en funcionamiento a la puerta de cualquier bar. Los chicles son esferas, apretados en el interior del recipiente de vidrio. Se introduce una moneda, se gira una manilla y sale una esfera de colores por la parte inferior del recipiente. 

Cambiemos ahora las bolas de goma de mascar por esferas (del tamaño de una bola de billar) de carbón pirolítico, en cuyo núcleo hemos insertado partículas de óxido de uranio, de medio milímetro de diámetro. Las esferas de este combustible, llamado TRISO, llenan el reactor al igual que las bollas de chicle llenan la botella de la máquina dispensadora, maximizando el cociente entre superficie y volumen. Para entender la idea, imagine el lector que llenamos el reactor (o la máquina de chicles) de cubos, en lugar de esferas. Los cubos tienden a apretarse formando paredes compactas, mientras que las esferas insisten en mantener una considerable distancia entre ellas. Pero cuanto mayor es la superficie que un cuerpo ocupa con respecto a su volumen, más fácil le resulta enfriarse. 

El PBR se refrigera, en la mayoría de sus versiones, por gas. En caso de una excursión de potencia, el efecto Doppler aparece, más fuerte incluso que en el caso del LWR para abortar la reacción descontrolada. De ahí que un PBR no pueda sufrir una explosión como la de Chernóbil. Pero en caso de un maremoto que deja al sistema sin potencia, y esta es la gran diferencia con el LWR, el PBR se enfría solo. Al igual que en el LWR, los productos radioactivos, una vez detenida la fisión, empiezan a calentar las esferas de combustible. La diferencia es que las esferas de grafito resisten mil grados más que las varillas de zirconio antes de empezar a perder su integridad. Pero, por otra parte, un cuerpo caliente radia energía con la cuarta potencia de su temperatura. Una esfera a una temperatura de dos mil grados emite dieciséis veces más calor que una esfera a mil grados. Si estas esferas están distribuidas en una gran superficie, como es el caso del PBR, el resultado es que cientos de grados antes de llegar al punto en el que el combustible pierde integridad, el reactor comienza a enfriarse por convención natural. Opera también aquí un bucle retroalimentado negativo, que se opone a que el reactor se caliente en exceso y acaba por estabilizarlo.

En resumen, en el PBR es el efecto Doppler el responsable de cortar la reacción en cadena cuando esta se descontrola y es la convención natural quien se ocupa de enfriarlo en caso de pérdida de refrigeración. Por supuesto, un PBR dispone de todo tipo de sistemas de seguridad y alarma como cualquier otro reactor, pero son los poderosos bucles retroalimentados negativos los que garantizan su estabilidad a largo plazo.

A este tipo de sistema se les llama, en mi opinión con poca fortuna, «sistemas pasivos». Son pasivos en el sentido de que no necesitan una intervención activa. Pero sería preferible llamarlos «sistemas físicamente estables». Son las leyes de la física y no la ingeniería humana las que permiten controlarlos. 

El PBR es solo un ejemplo de este tipo de reactores, interesante por su simplicidad conceptual y también por su avanzado diseño de ingeniería. Es plausible construir PBR en menos de diez años y sería más creíble, en mi opinión, una expansión nuclear basada en este tipo de sistemas. 

Querría mencionar, por último, sistemas aún más avanzados, como el reactor de sales fundidas (MSR), que utiliza un ciclo de torio y añade a la seguridad pasiva, cuyo fundamento ya hemos descrito, el uso de un combustible —el torio—, mucho más abundante que el uranio y que produce muchos menos residuos radioactivos de larga vida. El MSR no produce plutonio, a diferencia de cualquier reactor que use uranio, ni apenas ningún otro de los indeseables conocidos como actínidos. Se trata de un reactor que utiliza un principio diferente al convencional. En el MSR el combustible está disuelto en el refrigerante (sales de flúor). No existe un núcleo que pueda fundirse y el sistema es intrínsecamente resistente (de nuevo los bucles retroalimentados negativos) a los problemas que ya hemos comentado.

¿Cuánto tiempo haría falta para industrializar los MSR? La idea es tan antigua como la del LWR, pero la tecnología de hace medio siglo no estaba al nivel (por ejemplo en lo que se refiere a la resistencia de materiales) de la actual. Con suficiente inversión, investigación y voluntad política sería concebible desarrollar los MSR en unas cuantas décadas. 

El mundo tiene gas natural, petróleo y carbón para bastante tiempo. Una expansión nuclear lo bastante importante como para contribuir apreciablemente a disminuir el consumo de origen fósil requiere la construcción de miles de reactores e impone que estos reactores no sufran accidentes como el de Chernóbil ni accidentes como el de Fukushima. Requiere, en suma, una energía new-clear, nueva y limpia, cuya primera encarnación podría ser un PBR industrial, en operación a la vuelta de una década y en expansión en dos o tres y cuya segunda oleada podría venir en forma de MSR construyéndose de forma industrial antes de finales de siglo. No son plazos cortos, no existen plazos cortos en el desarrollo de grandes sistemas energéticos. La energía new-clear va a necesitar, incluso si nos la tomamos en serio hoy, un mínimo de dos décadas para empezar y cuatro o cinco antes de generalizarse. Son los mismos plazos —década arriba o abajo— que los necesarios para implantar sistemas renovables no intermitentes (por ejemplo, centrales térmosolares), redes eléctricas inteligentes, o sistemas de almacenamiento energético a gran escala.

¿Y el debate nuclear o renovables? En mi opinión se trata de un debate ideológico, que los números no sustentan. Ambas suman 20 % de la tarta, contra un 80 % de combustibles fósiles. Si pretendemos darles la vuelta a las proporciones (digamos un 80 % de no fósiles que no emitan dióxido de carbono) el esfuerzo tecnológico y logístico es gigantesco incluso para los más optimistas. Repartir ese esfuerzo entre varias tecnologías parece una apuesta de sentido común y por tanto deberíamos estar hablando de energía nuclear y renovables. 

Tomemos el ejemplo de la electricidad, por ejemplo, una peculiar forma de energía que debe producirse a demanda, ya que, a día de hoy, solo podemos almacenarla en pequeñas cantidades. La producción de electricidad no puede depender solo de las renovables, cuyo talón de Aquiles es la variabilidad (de noche no hay sol para alimentar nuestras células fotoeléctricas y no son pocos los gélidos días de invierno en los que no sopla una brizna de aire). Tampoco es buena idea que dependan solo de las centrales nucleares, que son especialmente efectivas para producir energía de manera continua y sostenida pero no se adaptan bien a picos de demanda. Un sistema equilibrado, en cambio, puede incluir nucleares, que proporcionarían la base (la cantidad de electricidad que consumimos como mínimo de día o de noche, en invierno o en verano) y una combinación de renovables (incluyendo hidráulica) y gas natural (las centrales de gas natural emiten menos CO2 que las de carbón y además son especialmente buenas para responder a picos de demanda). Además se precisa una red inteligente, quizás capaz de usar flotas de coches eléctricos para almacenamiento masivo de energía. Ideas no faltan, pero el desafío de reducir al mínimo nuestra adicción al petróleo no puede menospreciarse. 

La energía nuclear no está exenta de problemas, no solo de tipo técnico (aquí he intentado explicar cómo podrían resolverse buena parte de estos), sino de tipo logístico (dónde situar las centrales nucleares, cómo gestionar los residuos, cómo controlar la proliferación nuclear) y cómo no, problemas de aceptación social. En mi opinión, los problemas técnicos pueden resolverse. Los problemas logísticos también, aunque no puede subestimarse su complejidad. En cambio, soy escéptico en lo que se refiere a la aceptación social. Aunque esto último también tiene su vuelta de tuerca. Es bien posible que la energía nuclear se estanque y retroceda, quizás incluso desaparezca en Europa o en Estados Unidos, pero no me parece que vaya a ocurrir lo mismo en China, Corea o la India. Quizás a la vuelta de unas décadas nos encontraremos con una curiosa situación en la que el know-how de la energía nuclear civil se ha desplazado a estos países, mientras que en Europa y Estados Unidos solo resta el know-how bélico (es decir la tecnología para crear armas de destrucción masiva). Sería, sin duda, una triste paradoja. 

6 comentarios

  1. Lo dije en la parte dos y aun a riesgo de que me lo vuelvan a censurar reitero:
    Nucelar
    La palabra es nucelar
    https://youtu.be/lwOYCwx8wMk

  2. A «… las centrales «nucelares» que son efectivas para producir energía continua y sostenida pero no se adaptan bien a picos de demanda» qué podría sucederles si la necesidad de energía se reduce a cero, supongamos y exagerando debido a un terremoto que destruya todo menos la central «nucelar»? Qué hace con esa continua erogación de altísima energía que nadie usaría? Para un neófito es un tema complicado. Gracias.

    • Valhue

      Si no hay ninguna necesidad de energía, simplemente la apagas. Pero en un escenario de «necesidad de energía cero», pongamos, toda la humanidad ha muerto, tampoco pasa nada si la central explota.

  3. Han oído o leído algo acerca de la ley de secreto de patentes de 1951? O de su ampliación de 1971? Saben eso de que hay rumores, chismorreos, o simplemente conspiracionistas pirados que dicen de patentes que se pierden…pues si y no…por qué para eso hay una ley. La lucha por energías limpias está perdida…yo me rindo. De aquí a 50 años yo estaré muerto. Sálvese quien pueda. Nucelar o no ahí está para quedarse. Vean Idiocracia, mala como un dolor de muelas…pero profética.

  4. Gracias por el artículo. Mis dieses. ¿Fuentes? Sobre todo de los número del mix energético y el consumo per cápita que pones en el primer artículo.

  5. Pingback: Motor d’hidrogen, nuclears i renovables amb Radurdin – Programa 425 | mossegalapoma

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