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NUCLEAR
China a punto de ensayar el primer reactor de torio del planeta
NATURE/ENERNEWS

El torio pertenece a la familia de metales de tierras raras, mucho más abundantes en China que en otros lugares

14/09/2021

SMIRI MALLAPATY

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, al mismo tiempo que 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.

Potente 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 que se encuentran en la naturaleza, 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.

REACTOR DE SAL FUNDIDA.  Gráfico que muestra cómo funciona un reactor nuclear de sales fundidas.

Fuente: Departamento de Energía de EE. UU. / Agencia Internacional de Energía Atómica

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 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 el combustible, como el torio, que se disuelve 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, India.

Pellets de torio en el Centro de Investigación Atómica Bhabha en Mumbai, India. Crédito: 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".

Podrían pasar meses hasta que el reactor de China alcance 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".

 

 


 

REACTOR DE TORIO CHINO: ¿Menos riesgo de accidentes?

WET

El reactor chino podría ser el primer reactor de sales fundidas que funcione en el mundo desde 1969, cuando Estados Unidos abandonó su instalación del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en Tennessee.

Desde la década de 1940, los científicos han estado explorando una alternativa conocida como reactores de sales fundidas, que prometen un camino mucho más seguro.

En lugar de uranio y plutonio, estos reactores utilizan el torio, un metal muy abundante que no puede utilizarse fácilmente para fabricar bombas. Además, estos reactores funcionarían de una manera que no plantea los mismos peligros que los convencionales.

Estos dos nuevos ingredientes no fueron elegidos por casualidad por Pekín: los reactores de sales fundidas figuran entre las tecnologías más prometedoras para las centrales, según el foro Generación IV, una iniciativa estadounidense para impulsar la cooperación internacional en materia de energía nuclear civil.

Con la tecnología de la sal fundida, "es la propia sal la que se convierte en combustible", explicó en una entrevista a FRANCE 24 Sylvain David, director de investigación del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) francés y especialista en reactores nucleares.

En teoría, este proceso haría más seguras las instalaciones nucleares. Se supone que se eliminan algunos riesgos de accidente porque la combustión líquida evita situaciones en las que la reacción nuclear puede descontrolarse y dañar las estructuras del reactor", añade Jean-Claude Garnier.

Esto plantea otra ventaja para China y es que este tipo de reactor no necesita construirse cerca de cursos de agua, ya que las propias sales fundidas sirven de refrigerante, a diferencia de las centrales de uranio convencionales que necesitan enormes cantidades de agua para enfriar sus reactores.

Por esta razón los reactores pueden instalarse en regiones aisladas y áridas como el desierto de Gobi.

 

El abundante suministro de China

El torio es un metal mucho más abundante en la naturaleza que el uranio, esta es la razón por la cual Pekín también ha optado por utilizar torio en lugar de uranio en su nuevo reactor de sales fundidas.

Además, el torio pertenece a una famosa familia de metales de tierras raras que son mucho más abundantes en China que en otros lugares; esto es la guinda del pastel para las autoridades chinas, que podrían aumentar su independencia energética de los principales países exportadores de uranio, como Canadá y Australia, dos países cuyas relaciones diplomáticas con China se han hundido en los últimos años.

La inversión de Pekín es también a largo plazo. "Por ahora, hay suficiente uranio para alimentar todos los reactores en funcionamiento. Pero si el número de reactores aumenta, podríamos llegar a una situación en la que el suministro ya no se mantendría, y el uso del torio puede reducir drásticamente la necesidad de uranio. Eso lo convierte en una opción potencialmente más sostenible", explica Sylvain David.

 

¿Una energía nuclear más sostenible?

Según los partidarios del torio, también sería una solución "más verde". A diferencia del uranio que se utiliza actualmente en las centrales nucleares, la combustión del torio no crea plutonio, un elemento químico muy tóxico, señala Nature.

Con tantos aspectos positivos a su favor, ¿por qué es hasta ahora que se utilizan las sales fundidas y el torio? "Esencialmente porque el uranio 235 era el candidato natural para los reactores nucleares, todo el desarrollo nuclear se hizo alrededor del uranio y el mercado no buscó mucho más allá.

 

Obstáculos en la tecnología emergente

Los planes son grandiosos, pero los detalles no están claros, sobre todo en lo que respecta a los obstáculos técnicos que han afectado a esta tecnología en el pasado. Uno de los principales problemas de los reactores de sales fundidas es la corrosión, ya que la sal fundida radiactiva es propensa a corroer las tuberías y otros componentes.

A temperaturas muy altas, la sal puede corroer las estructuras del reactor, que deben estar de alguna manera protegidas.

Está claro que hay mucho en juego en las pruebas chinas, que serán observadas muy de cerca en todo el mundo para ver cómo espera Pekín superar estos obstáculos.

Pero aunque China acabe reclamando la victoria, no debería alegrarse demasiado rápido, dijo Francesco D'Auria, especialista en tecnología de reactores nucleares de la Universidad de Pisa: "El problema de los productos corrosivos es que no te das cuenta de sus daños hasta cinco o diez años después".

Además, el experto afirma que no hay razón para celebrar un reactor nuclear que no sólo produce energía, sino también uranio 233. El cual es un isótopo que no existe en la naturaleza y que puede utilizarse para construir una bomba atómica.

De este modo, China podría acabar revolucionando la industria nuclear pero, al mismo tiempo, podría volver a alarmar a los partidarios en todo el mundo de la no proliferación de armas nucleares.


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