Los problemas a los que nos enfrentamos
En 2015, las Naciones Unidas aprobaron 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de ámbito mundial. Estos se pueden resumir, en líneas generales, en los siguientes: erradicar la pobreza; garantizar el acceso a alimentos, agua limpia, energía, sanidad y educación a nivel mundial; conseguir la igualdad de género; garantizar el trabajo decente para todos; construir infraestructuras resilientes; reducir la desigualdad en los ingresos; promover el desarrollo urbano y el consumo y la producción sostenibles; encontrar soluciones al cambio climático; conservar los océanos; prevenir la deforestación; e implantar marcos para la consecución de estos objetivos, inclusive el establecimiento de una Alianza Mundial para el Desarrollo Sostenible.
Sin duda, se trata de objetivos nobles. No obstante, cabe preguntarse cómo abordan estas cuestiones las Naciones Unidas y los Estados Miembros y qué importancia relativa debe otorgarse a las soluciones potenciales.
En mi opinión, el diseño de pequeños reactores modulares de sales fundidas, inclusive de la variedad desnaturalizada, podría permitir avanzar hacia el logro de varios ODS de forma simultánea.
Conceptos de energía atómica
Una de las soluciones aparentemente improbables a estos problemas acuciantes puede ser, de hecho, la energía atómica, aunque no en su forma actual. Los principios clave de la generación de energía nuclear se basan en la fuerza que mantiene unidas las partículas de un átomo. Si un átomo es inestable, intentará alcanzar un estado más estable mediante su desintegración. El átomo puede ser naturalmente inestable o se puede desestabilizar cuando se añaden nuevos neutrones al núcleo.
Cuando un átomo se vuelve más estable y libera partículas, también libera inmensas cantidades de energía que se puede aprovechar para generar el calor suficiente en un sistema cerrado como para alimentar una turbina. La radiación, a menudo incomprendida, es principalmente un proceso natural. Hay varios tipos de radiación y todos ellos tienen diferentes efectos y usos.
Las preocupaciones que suscita la energía nuclear proceden de tres fuentes principales: las cabezas nucleares y su proliferación; las fusiones del núcleo y los fallos del sistema; y los desechos nucleares. Todos ellos son puntos válidos que se pueden abordar mediante un replanteamiento conceptual y fundamental sobre la forma en la que se genera la energía atómica.
Reactores modulares pequeños de sales fundidas: una solución para nuestra era
En los Estados Unidos de América, se impulsó el desarrollo de reactores de sales fundidas principalmente entre las décadas de 1950 y 1970. A diferencia de los reactores actuales, aquellos ofrecían soluciones específicas a muchos de los problemas que experimentaban los reactores tradicionales.
- Las sales ya se encontraban en estado líquido, por lo que el término “fusión” resultaba irrelevante. En este tipo de reactores, si el sistema se sobrecalienta, las sales se drenan de forma pasiva a un tanque de refrigeración.
- Los materiales radiactivos forman enlaces estables en el sistema y los materiales volátiles se retiran constantemente.
- Los reactores de sales fundidas funcionan a presión atmosférica, lo cual imposibilita que sucedan incidentes como el de Fukushima (Japón).
- Muchos reactores de sales fundidas tienen la capacidad de descomponer los desechos nucleares existentes en su modelo de convertidor.
- Los sistemas de reactores de sales fundidas pueden utilizar material fisible de forma mucho más eficiente que los reactores nucleares estándares.
- Los reactores de sales fundidas se pueden utilizar para el seguimiento de la carga sin excesiva reactividad, debido a sus altos coeficientes de temperatura y vacío negativo.
- El torio terrestre, un potente material fértil utilizado en reactores
de sales fundidas, es tres veces más abundante que el uranio en la corteza terrestre. El torio, que actualmente se procesa como un desecho en la minería de tierras raras con un valor comercial relativamente escaso, se puede extraer mediante minería de dragado (en lugar de utilizar métodos más invasivos) o se puede extraer incluso de los océanos. - Los sistemas de reactores de sales fundidas pueden funcionar, en principio, de forma desnaturalizada, lo que hace que sean más resistentes a la proliferación que otros diseños de reactores tradicionales o de reactores de sales fundidas.
- Tales diseños pueden funcionar en forma de circuito completamente cerrado con una turbina Rankine o Brayton, eliminando así la necesidad de ubicarse cerca de grandes masas de agua, como ocurre con los reactores actuales.
- La tecnología es adaptable, potencialmente modular y se puede desplegar a gran escala una vez puestas en marcha las iniciativas
de comercialización.
El diseño básico del reactor de sales fundidas presenta el siguiente aspecto:
Hay muchas variaciones de este diseño, pero este es el modelo en torno al que ha girado la mayor parte de la labor de investigación y experimentación.
Uno de los diseños que merece un examen más detallado es el Reactor
de Sales Fundidas Desnaturalizadas, que puede funcionar como fuente
de combustible durante varios años sin intervención humana. Dicha característica también permitiría un despliegue más rápido y seguro de
esta tecnología en todo el mundo, reduciendo al mismo tiempo las preocupaciones en materia de proliferación.
Usos aplicados de los reactores de sales fundidas
La variedad de usos aplicados que permiten los reactores de sales fundidas es, quizás, la razón más importante para desarrollar esta tecnología, capaz de proporcionar electricidad, agua, isótopos médicos y energía para la producción alimentaria, así como para la disminución de los depósitos actuales de desechos nucleares y el suministro de electricidad a ubicaciones remotas, entre otros usos.
Agua y electricidad para todos
Debido a la naturaleza de los retos a los que se enfrenta la Tierra, ante
todo, es necesario asegurar el acceso adecuado de todas las personas a la electricidad, al agua y al saneamiento. Los reactores de sales fundidas tienen una capacidad extraordinaria para lograrlo. Dado que los tipos de combustibles que se pueden usar en el sistema varían enormemente, la eficiencia y la utilización de combustible son órdenes de magnitud mayores que en el caso de los reactores de uranio estándares y la tecnología tiene
un amplio potencial de aplicación a usos muy diversos, por lo que es difícil descartar la viabilidad de los reactores de sales fundidas en el desarrollo futuro de la humanidad.
Asimismo, como se eliminan completamente los materiales radiactivos del sistema de generación de energía eléctrica, al funcionar a más de 100 °C, será posible purificar agua y esterilizar desechos gracias al excedente de calor. Este proceso se puede llevar a cabo en lugares cercanos al océano, tales como California, y proporcionar con ello agua limpia para el consumo humano.
Respuesta en casos de desastre y microrredes
Puesto que los reactores son potencialmente modulares y adaptables, es posible reducirlos a un tamaño que permita su fabricación y despliegue a gran escala para suministrar energía a ubicaciones que carecen de acceso a infraestructuras tradicionales. Entre ellas, cabría incluir bases militares, países en desarrollo e instalaciones de respuesta en casos de desastre situadas en lugares donde las infraestructuras hayan resultado dañadas.
Las características de estos reactores hacen que sean capaces de igualar sus cargas, por lo que constituyen la opción ideal para gestionar el funcionamiento de una red eléctrica a corto plazo.
Producción de isótopos médicos
Como subproducto del funcionamiento del reactor y de algunas de las cadenas de desintegración del combustible, también se generan isótopos médicos. Estos se pueden utilizar en medicina, en la investigación del tratamiento avanzado dirigido con partículas alfa, así como destinarse a otros muchos usos médicos. El torio ya ha sido objeto de investigación en el Reino Unido de Gran Bretaña e Irlanda del Norte. Además, la producción actual de radioisótopos se concentra en los reactores obsoletos de Sudáfrica y el Canadá. Disponer de una fuente local de estos isótopos resultaría ventajoso, al permitir su uso asequible en numerosas naciones.
Eliminación de desechos nucleares y prevención de la proliferación
Como se ha mencionado anteriormente, los distintos reactores de sales fundidas poseen cualidades diferentes, y algunas de ellas resultan especialmente adecuadas para atajar el problema de los desechos nucleares y la proliferación. Algunas empresas de los Estados Unidos centran su actividad en la fabricación de reactores “de combustión”. Estos sistemas pueden mantener una elevada densidad de potencia y usar los desechos nucleares como fuente de combustible para la reacción. Este proceso nos permitiría degradar los depósitos existentes, dando lugar a desechos transuránicos que tienen una mínima parte de la reactividad de los desechos actuales. De ese modo, no tendríamos que preocuparnos de la extracción, separación y elaboración de combustible adicional, sino que, en lugar de ello, podríamos utilizar la energía ya almacenada que los reactores tradicionales son incapaces de aprovechar.
No obstante, existen otros reactores de sales fundidas orientados a la prevención de la proliferación nuclear. En los reactores de sales fundidas estándares con procesamiento químico para un diseño con dos fluidos, se produce la separación de algunos de los isótopos para aumentar la economía neutrónica del reactor. No obstante, este paso permite que el potencial separe este material y lo emplee en armamento radiactivo. Si bien es difícil, sigue siendo posible. Para remediarlo, se diseñó el reactor de sales fundidas desnaturalizado entre 1979 y 1980. Este sistema se puede modificar para utilizar un único depósito de combustible sin separación y disminuir levemente el coeficiente de conversión a material fisible, con lo que dispondría de suficiente uranio desnaturalizado para mantener una composición no apta para la fabricación de bombas nucleares. Una vez probado y perfeccionado el diseño, se podría enviar a cualquier parte del mundo con un grado mucho menor de preocupación por el problema de la proliferación. Asimismo, podría ayudar a suministrar electricidad y agua a algunas de las naciones que tienen una necesidad más acuciante al respecto.
Más allá del planeta Tierra
Por último, los usos aplicados de esta tecnología se pueden ampliar más allá del planeta Tierra. Los reactores de sales fundidas podrían convertirse en una opción sólida para lograr un sistema de energía capaz de sustentar la vida humana o las misiones robóticas en el espacio. Se podrían perfeccionar los sistemas de suministro de energía, calor y purificación de agua, con lo que el reactor podría llegar a funcionar durante varios años sin intervención humana. Las aguas residuales se podrían procesar y esterilizar, lo que permitiría aprovecharlas mediante un sistema sostenible con el fin de sustentar la vida fuera de la Tierra.
Son muchos los problemas y cuestiones a los que se enfrentan tanto el planeta como sus habitantes. Hallar soluciones para cualquiera de ellos puede parecer una tarea abrumadora, por no hablar de las soluciones que podrían ayudar a lograr varios de los objetivos de desarrollo. Si se utiliza correctamente, la energía atómica puede salvar vidas y ahorrar recursos:
ha llegado el momento de realizar una revisión fundamental de sus usos aplicados y promover el desarrollo de la investigación sobre la utilización
de la energía atómica con fines pacíficos. Los reactores de sales fundidas representan el resurgimiento de una antigua idea que demostró ser una de las mejores maneras de proporcionar energía limpia y segura durante muchos milenios.
