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ENERGÍA. China se prepara para probar un reactor nuclear de torio

 

China tiene más de 50 plantas de energía nuclear convencionales, como esta, pero el reactor de torio experimental en Wuwei será el primero. Fuente: Costfoto / Barcroft Media / Getty

Si el reactor experimental de China tiene éxito, podría conducir a la comercialización y ayudar a cumplir sus objetivos climáticos.

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 antes en reactores, los expertos dicen que China es el primero en tener una oportunidad de comercializar la tecnología.

El reactor es inusual porque tiene sales fundidas que circulan dentro de él en lugar de agua. Tiene el potencial de producir energía nuclear que es relativamente segura y barata, mientras que también genera una cantidad mucho menor de desechos radiactivos de vida muy larga que los reactores convencionales.

La construcción del reactor de torio experimental 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.

Gran potencial

"El torio es mucho más abundante que el uranio y, por lo tanto, sería una tecnología muy útil de tener dentro de 50 o 100 años", cuando las reservas de uranio comiencen a agotarse, dice Lyndon Edwards, ingeniero nuclear de la Australian Nuclear Science and Technology. Organización en Sydney. Pero la tecnología tardará muchas décadas en realizarse, 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 Torio y Sal Fundida 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 suministrar energía a cientos de miles de hogares.

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

El isótopo torio-232 de origen natural 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 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 de uranio naturales, debe convertirse en un material fisionable.

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

Esquema de un reactor nuclear de sales fundidas. Fuente: Departamento de Energía de EE.UU. / Agencia Internacional de Energía Atómica


Regreso al 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 sales fundidas que será 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 sales fundidas 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 fluoruro, que se funden en un líquido transparente e incoloro cuando se calienta a unos 450 ºC. La sal actúa como refrigerante para transportar calor desde el núcleo del reactor. Además, en lugar de barras de combustible sólido, los reactores de sales fundidas 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 sales fundidas, para generar electricidad más barata a partir de uranio o para usar plutonio de desecho de reactores de agua ligera como combustible, pero solo China está intentando usar combustible de torio.

Pellets de torio en el Centro de Investigación Atómica Bhabha en Mumbai, India. Fuente: Pallava Bagla / Corbis / Getty

Reactores de nueva generación

El reactor de China será “un banco de pruebas para aprender mucho”, dice Forsberg, desde analizar la corrosión hasta caracterizar 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 alcanzar su pleno funcionamiento. “Si algo sale mal en el camino, no puede continuar y debe detenerse y comenzar de nuevo”, dice Middleburgh. Por ejemplo, las bombas podrían fallar, las tuberías podrían corroerse o podría producirse un bloqueo. Sin embargo, los científicos tienen esperanzas de éxito.

Los reactores de sales fundidas 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 líquidos de plomo o sodio. China tiene programas para todos ellos.

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

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

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