DIVULGACION CIENTIFICA DE CIENTIFICOS: noviembre 2019

La fisión nuclear ¿sigue avanzando o tiene fecha de caducidad?

(Por Ignacio Durán Escribano)

Capítulo 55 de CIENCIA, y además lo entiendo!!!

(Noviembre 2016)

La respuesta rápida a esta cuestión no puede ser otra que la de constatar su avance y pronosticarle una centenaria trayectoria futura. Pero es cierto que se trata de un tema controvertido y merece pues un análisis más detallado.

No es este el lugar de discutir acerca de los motivos que puedan tener – que tienen – los detractores de la energía nuclear y merecería un artículo separado discutir acerca del riesgo real y de la percepción que de ese riesgo tiene la población de cada país. Voy a asumir que la controversia existe, pero partiendo del hecho constatable de que a día de hoy hay 448 reactores operativos, 58 en construcción, 167 programados y 345 en fase de estudio, según los datos del Nuclear Fuel Report de la World Nuclear Association. De estos números hay que deducir los 40 reactores japoneses que permanecen parados desde el accidente de Fukushima. Desde 1996, 70 reactores han sido definitivamente cerrados y solo 76 nuevos han sido puestos en funcionamiento, pero la energía eléctrica generada se ha prácticamente duplicado, debido a que muchos de los reactores en operación se han renovado, alargando su vida útil y aumentando su eficiencia energética, además de que la mayor parte de los retirados tenían una potencia nominal entorno a los 600 MWe mientras que los nuevamente construidos tienen una potencia media cercana a los 1000 MWe y ciclos de funcionamiento más extendidos. Es decir, una visión objetiva del estado actual es la de un sector en crecimiento, con la previsión de que para 2035 se cierren 132 reactores mientras que se estima que se pondrán en funcionamiento 290 nuevos.

¿Qué hay de nuevo en la tecnología nuclear de fisión y como se adapta a la evolución social? No veo yo que se pueda hablar de grandes cambios en los diseños básicos, si bien hay un consorcio, establecido al más alto nivel internacional, para el estudio y desarrollo de nuevas tecnologías, que se engloba bajo el título de GEN IV (cuarta generación). En el momento actual la actividad principal se centra, sin embargo, en el desarrollo de la denominada tercera generación, a la que se le añaden términos para reforzar el concepto de avance continuo en los resultados obtenidos. Así se habla de GEN III+ o se antepone el adjetivo de Advanced al mencionar la tecnología empleada y se observa la creciente atención, tanto por la reducción de costes como por el aumento de la seguridad de las instalaciones. Estos reactores tienen mejor eficiencia térmica que los construidos hace veinte años y alargan los tiempos de funcionamiento entre paradas programadas, con el consiguiente aumento de la energía generada año tras año. Hay que decir aquí que estos reactores de nueva generación nacen con tiempos de vida útil de sesenta años, no estando excluido que puedan luego reformarse para duplicar ese valor.

Tres han sido los hitos que han marcado la orientación de los nuevos diseños, el trágico accidente de Chernobil, los acuerdos de Kioto sobre el cambio climático y el accidente de Fukushima tras sufrir el impacto de un extraordinario tsunami. Los dos graves accidentes tendrían, supuestamente, un impacto negativo en el desarrollo de la energía nuclear. Pero no ha sido así y tras cada uno de estos sucesos se observa un parón en la construcción de nuevos reactores, seguido unos años después de un repunte, sobre la base de diseños orientados, tanto hacia la mayor seguridad como hacia el mejor rendimiento energético. Los acuerdos derivados de la toma de conciencia del calentamiento global conducen a un replanteamiento del mercado de la energía y la racionalización que de él se deriva ha dejado clara la necesidad de definir lo que viene llamándose el mix energético, en el que la energía nuclear tendría asignado un porcentaje en torno al 20%, según los distintos escenarios contemplados. El cambio fundamental a lo largo de estos años ha sido el pasar de un planteamiento local y puramente económico a otro basado en la seguridad del suministro eléctrico, con la mínima producción de CO₂ y el mínimo riesgo para la población, a escala mundial.

Entre tanto, la incorporación al primer nivel de desarrollo de las grandes potencias orientales aporta, no solo un incremento en la demanda de energía sino también una oferta de su capacidad constructiva en el sector nuclear. Esto ha provocado la formación de grandes consorcios industriales internacionales, liderados por Westinghouse Electric (que pasa, de estar controlada por capital británico a estarlo por Toshiba y participada con otras compañías orientales) y GEH (General Electric + Hitachi), junto con las grandes empresas nacionalizadas de Francia, Rusia o Korea. Este movimiento industrial y financiero ha propiciado que el diseño de los nuevos reactores se haga de forma modular, es decir, que su construcción sea hecha por partes, en distintas empresas e incluso en distintos países y, de esta forma, un número creciente de empresas de muy distintos lugares pueden licitar a la hora de formarse cada uno de los consorcios adaptado a cada planta concreta. El resultado de esta dinámica industrial es una reducción de los costes y de los tiempos de construcción y, al mismo tiempo, desaparece la total dependencia que antes existía de las tres grandes potencias del sector, USA, Rusia y Francia.

El planteamiento económico de la energía nuclear condujo al diseño de reactores cada vez más grandes, con una repercusión directa sobre el elevado coste financiero que conllevan los macroproyectos. Esto entraña compromisos políticos, no siempre fáciles de asumir en una sociedad cuya percepción del riesgo asociado a las centrales nucleares es muy desfavorable. La nueva conciencia de la necesidad de contribuir al mix energético y el incremento de la seguridad de los nuevos diseños, ha hecho cambiar los planteamientos, lo que se manifiesta más claramente en los países en vías de un fuerte desarrollo socio-económico, obligados a tomar decisiones sin excesivas concesiones a la presión mediática. Vemos así que, frente a la tímida actividad en Europa (4) y USA (4), la mayor parte de los reactores en construcción están en China (20), Rusia (7), India (5), Pakistan (2), los Emiratos Àrabes (4) y Korea (3).

A nivel de la seguridad, los accidentes de Chernobil y Fukushima, pero sobre todo este último, han conducido a una revisión de los procedimientos, con un papel creciente de la Agencia Internacional de Viena (la IAEA). Los distintos agentes involucrados en la construcción de los nuevos reactores tienen ahora especificaciones y controles más rigurosos, no solo por las agencias de seguridad nacionales sino también por la propia IAEA, lo que ha llevado a una mayor racionalización del proceso. Todos los nuevos diseños incluyen la redundancia de los sistemas críticos, la extrema protección frente a catástrofes naturales y ataques terroristas y, por encima, lo que se denomina seguridad pasiva. Es decir, la tecnología empleada tiene que ser tal, que el eventual fallo de los sistemas de refrigeración no conduzca a la fusión del núcleo del reactor, permitiendo plazos de intervención razonables y suficientes, como para proceder a una parada segura. Todos los diseños actuales de GEN III que llevan la etiqueta Advanced cumplen con estos requisitos.

Dentro de las críticas que suelen hacerse a la tecnología nuclear están las dudas acerca de las reservas de uranio y torio, primero por su eventual escasez y segundo por la dependencia que se crea de los países consumidores respecto a los países productores. El análisis de la seguridad del suministro del combustible juega un papel muy importante a la hora de asumir el esfuerzo financiero que conlleva la construcción de una nueva planta de energía nuclear. Conduce también a un estado de ansiedad social, al pensar en el efecto negativo que sobre la economía de un país puedan tener los incrementos de los precios del combustible en el mercado internacional. Esta duda llegó a ser muy razonable y las respuestas no fueron muy favorables durante las pasadas décadas, al estimarse que las reservas de uranio y torio solo podrían garantizar precios estables durante apenas medio siglo. A corto plazo, esta dinámica cambió con el fin de la guerra fría y la introducción en el mercado de las reservas de plutonio y uranio procedentes de la actividad militar, por parte, fundamentalmente, de Rusia y USA. Por otra parte, a medio y largo plazo, resultará rentable el reprocesado del combustible usado, lo que conduce a pensar que las reservas disponibles permitan desbordar, al menos, el horizonte de varios siglos. Para entender esta afirmación hay que considerar que en la generalidad de los reactores funcionando actualmente, se aprovecha menos del 1% del potencial combustible, debido al aumento progresivo de la proporción de isótopos no fisibles, que capturan los neutrones y reducen la eficiencia de la reacción en cadena. En el ciclo actualmente normal del combustible, el aumento del stock de los actínidos de vida media larga (miles de años) plantea un grave problema, puesto que los residuos así generados tienen que ser almacenados en silos seguros y a la larga determinan el límite de la utilización de este tipo de reactores nucleares. No obstante, en los llamados reactores rápidos los neutrones no son moderados y alcanzan energía suficiente como para hacer fisionar todos los actínidos, produciéndose así la transmutación de estos isótopos que no son fisibles por los neutrones lentos. Estos reactores se construyen hoy en día de forma que son económicamente rentables, lo que permite afirmar que el coste total del combustible de fisión nuclear, incluyendo los reprocesamientos y la quema de los actínidos, seguirá siendo competitivo con las fuentes de energía renovables durante mucho tiempo.

En un resumen de lo aquí expuesto, se podría decir que la presión social contra los reactores nucleares de fisión hace que su uso se desplace hacia los países con fuerte crecimiento de la demanda energética, principalmente los orientales; que el alto grado de seguridad y la fiabilidad de los diseños hace previsible su funcionamiento por más de sesenta años; que los costes y tiempos de construcción disminuyen y su mayor eficiencia y vida útil reducen el coste de mantenimiento; que el reprocesamiento del combustible hace que se aprovechen unas veinte veces mejor los recursos actuales y que, finalmente, la construcción de reactores rápidos permite quemar los residuos de larga vida media, de forma rentable. Todo ello hace pensar que estamos hablando de una tecnología que va a convivir con las renovables durante, al menos, lo que queda de siglo.

En lo que respecta al mix energético ideal, no podría yo decir, a partir de lo que he leído, que el peso de la energía nuclear sea necesariamente el 20%. Hay un argumento en favor de que nunca dejase de ser mucho menor de ese valor, basado en la intermitencia de la mayor parte de las energías renovables y en el encarecimiento de la red eléctrica si hubiese que recurrir a un almacenamiento de la electricidad en grandes proporciones. Hay también consideraciones de orden económico, pero están basadas en diferentes escenarios del desarrollo social a nivel global y esto hace que las horquillas de las previsiones no conduzcan a estimaciones demasiado precisas. Si reducimos pues las previsiones a tiempos inferiores al medio siglo, vemos que la creciente implantación de las energías renovables – aun proyectando una tasa de crecimiento mayor que la actual – apenas cubrirá el aumento de la demanda de electrificación a nivel global. Es decir, si los componentes limpios (los que no producen CO₂) del mix energético no crecen a una tasa mucho mayor que la demanda, la deseada reducción del efecto invernadero no se producirá en estos cincuenta años, porque se mantendrán prácticamente constantes las componentes sucias (las basadas en los combustibles orgánicos).

Permítaseme terminar con una consideración acerca de la necesidad de fomentar el desarrollo en las regiones más desfavorecidas. Dentro de la tecnología actual están desarrollándose proyectos de reactores englobados bajos las siglas SMR (Small Modular Reactors) basados en la experiencia acumulada en los submarinos nucleares, cuya seguridad y fiabilidad está fuera de toda duda. Estos SMR se construyen en origen, destinándose a su utilización “llave en mano” en lugares remotos, sin necesidad de intervención a nivel local. Están previstos para su instalación allá donde se requiera un aporte de energía, sea electrificación o producción de agua desalinizada, de forma rápida, adaptando el número de módulos a las necesidades coyunturales, o en lugares de difícil acceso, como islas o desiertos. Pues bien, este tipo de reactores está llamado a ser una herramienta fundamental en la ayuda al desarrollo del tercer mundo.

Ignacio Durán Escribano

Doctor en Física

Catedrático, Universidad de Santiago de Compostela.