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Los científicos están entusiasmados con un reactor nuclear experimental que utiliza torio como combustible, que está a punto de comenzar las pruebas en China. Aunque este elemento radiactivo se ha probado en reactores antes, los expertos dicen que China es la primera en tener la oportunidad de comercializar la tecnología.

El reactor es inusual en el sentido de que tiene sales fundidas que circulan en su interior en lugar de agua. Tiene el potencial de producir energía nuclear que es relativamente segura y barata, al tiempo que genera una cantidad mucho menor de residuos radiactivos de muy larga vida que los reactores convencionales.

La construcción del reactor experimental de torio en Wuwei, en las afueras del desierto de Gobi, debía completarse a fines de agosto, con pruebas programadas para este mes,según el gobierno de la provincia de Gansu.

El torio es un metal plateado débilmente radiactivo que se encuentra naturalmente en las rocas, y actualmente tiene poco uso industrial. Es un producto de desecho de la creciente industria minera de tierras raras en China y, por lo tanto, es una alternativa atractiva al uranio importado, dicen los investigadores.

Potente potencial

"El torio es mucho más abundante que el uranio y, por lo tanto, sería una tecnología muy útil para tener dentro de 50 o 100 años", cuando las reservas de uranio comiencen a agotarse, dice Lyndon Edwards, ingeniero nuclear de la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear en Sydney. Pero la tecnología tardará muchas décadas en darse cuenta, por lo que debemos comenzar ahora, agrega.

China lanzó su programa de reactores de sal fundida en 2011, invirtiendo unos 3.000 millones de yuanes (500 millones de dólares), según Ritsuo Yoshioka, ex presidente del Foro Internacional de Sal Fundida de Torio en Oiso, Japón, que ha trabajado en estrecha colaboración con investigadores chinos.

Operado por el Instituto de Física Aplicada de Shanghai (SINAP), el reactor Wuwei está diseñado para producir solo 2 megavatios de energía térmica, que solo es suficiente para alimentar hasta 1.000 hogares. Pero si los experimentos son un éxito, China espera construir un reactor de 373 megavatios para 2030, que podría alimentar a cientos de miles de hogares.

Estos reactores se encuentran entre las "tecnologías perfectas" para ayudar a China a alcanzar su objetivo de cero emisiones de carbono para alrededor de 2050, dice el modelador de energía Jiang Kejun en el Instituto de Investigación de Energía de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma en Beijing.

El isótopo natural torio-232 no puede sufrir fisión, pero cuando se irradia en un reactor, absorbe neutrones para formar uranio-233, que es un material fisible que genera calor.

El torio se ha probado como combustible en otros tipos de reactores nucleares en países como los Estados Unidos, Alemania y el Reino Unido, y forma parte de un programa nuclear en la India. Pero hasta ahora no ha demostrado ser rentable porque es más caro de extraer que el uranio y, a diferencia de algunos isótopos naturales de uranio, debe convertirse en un material fisionable.

Algunos investigadores apoyan el torio como combustible porque dicen que sus productos de desecho tienen menos posibilidades de ser armados que los del uranio, pero otros han argumentado que los riesgos aún existen.

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Explosión del pasado

Cuando China encienda su reactor experimental, será el primer reactor de sal fundida en funcionamiento desde 1969, cuando los investigadores estadounidenses del Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee cerraron el suyo. Y será el primer reactor de sal fundida alimentado por torio. Los investigadores que han colaborado con SINAP dicen que el diseño chino copia el de Oak Ridge, pero lo mejora al recurrir a décadas de innovación en fabricación, materiales e instrumentación.

Los investigadores en China directamente involucrados con el reactor no respondieron a las solicitudes de confirmación del diseño del reactor y cuándo comenzarán exactamente las pruebas.

En comparación con los reactores de agua ligera en las centrales nucleares convencionales, los reactores de sal fundida operan a temperaturas significativamente más altas, lo que significa que podrían generar electricidad de manera mucho más eficiente, dice Charles Forsberg, ingeniero nuclear del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge.

El reactor de China utilizará sales a base de flúor, que se funden en un líquido incoloro y transparente cuando se calientan a unos 450 ºC. La sal actúa como refrigerante para transportar el calor desde el núcleo del reactor. Además, en lugar de barras de combustible sólido, los reactores de sal fundida también utilizan la sal líquida como sustrato para que el combustible, como el torio, se disuelva directamente en el núcleo.

Los reactores de sales fundidas se consideran relativamente seguros porque el combustible ya está disuelto en líquido y funcionan a presiones más bajas que los reactores nucleares convencionales, lo que reduce el riesgo de fusiones explosivas.

Yoshioka dice que muchos países están trabajando en reactores de sal fundida, para generar electricidad más barata a partir del uranio o para usar plutonio residual de reactores de agua ligera como combustible, pero solo China está tratando de usar combustible de torio.

Reactores de próxima generación

El reactor de China será "un banco de pruebas para aprender mucho", dice Forsberg, desde el análisis de la corrosión hasta la caracterización de la composición de radionucleótidos de la mezcla a medida que circula.

"Vamos a aprender mucha ciencia nueva", coincide Simon Middleburgh, científico de materiales nucleares de la Universidad de Bangor, Reino Unido. "Si me dejaran, estaría en el primer avión allí".

El reactor de China podría tardar meses en llegar a su pleno funcionamiento. "Si algo en el camino sale mal, no puedes continuar, y tienes que detenerte y comenzar de nuevo", dice Middleburgh. Por ejemplo, las bombas pueden fallar, las tuberías pueden corroerse o puede ocurrir un bloqueo. Sin embargo, los científicos tienen esperanzas de éxito.

Los reactores de sal fundida son solo una de las muchas tecnologías nucleares avanzadas en las que China está invirtiendo. En 2002, un foro intergubernamental identificó seis tecnologías de reactores prometedoras para acelerar para 2030, incluidos los reactores refrigerados por gases de plomo o sodio. China tiene programas para todos ellos.

Algunos de estos tipos de reactores podrían reemplazar a las centrales eléctricas alimentadas con carbón, dice David Fishman, gerente de proyectos de la consultora de energía Lantau Group en Hong Kong. "A medida que China navega hacia la neutralidad de carbono, podría sacar las calderas [de la planta de energía] y modernizarlas con reactores nucleares".

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02459-w

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