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Un nuevo diseño de reactor de sal fundida aumenta la seguridad de la energía nuclear

Imagine una fuente segura de electricidad que pudiera satisfacer nuestras necesidades mundiales durante miles de años y sin generar dióxido de carbono. Esas son, según sus defensores, las bondades de la energía nuclear, y actualmente hay un proyecto que trabaja en el desarrollo de nuevas características de seguridad.

Energía

Según un informe reciente de la ONU, se espera que la población mundial alcance 11 000 millones de habitantes a finales de siglo, lo que aumentará la demanda mundial de energía. Debido al cambio climático y al efecto invernadero, es urgente encontrar soluciones energéticas hipocarbónicas a gran escala. La energía nuclear es una de esas soluciones. De hecho, la UE es el mayor generador de electricidad nuclear del mundo, y este tipo de energía es una pieza fundamental de la Hoja de Ruta de la Energía en Europa para 2050. Sin embargo, aún sigue vivo el recuerdo de los accidentes en Chernóbil y Fukushima-Daiichi, así que, antes de esperar que haya una adopción generalizada, es necesario abordar las preocupaciones relativas a la seguridad y sostenibilidad. El proyecto SAMOFAR, con el apoyo de la UE y al amparo del programa de investigación Euratom, ha logrado avances en el diseño de reactores rápidos de sales fundidas (MSFR, por sus siglas en inglés) con el objetivo de dar un paso revolucionario en seguridad nuclear y gestión de residuos nucleares. Algunos de los logros de este trabajo son la mejora global del diseño del reactor, el desarrollo de métodos de evaluación integral de la seguridad, la creación de válvulas de seguridad contra la congelación y la generación de datos de más calidad sobre el comportamiento de las sales empleadas en el sistema.

Seguro, sostenible y con una gestión de residuos óptima

La nueva generación de reactores nucleares debe incorporar las normas de seguridad más altas en el diseño desde el mismo principio. Según se describe en la hoja de ruta de la Plataforma Tecnológica para una Energía Nuclear Sostenible, el desarrollo avanzado de reactores reproductores y de los ciclos de combustible asociados parece especialmente importante debido a la eficiencia en el uso del combustible, cuya eficiencia es mayor que la de los reactores quemadores. «Un reactor reproductor produce más material fisible del que consume, mientras que un quemador destruye más material fisible (principalmente plutonio) del que genera», explica Jan Leen Kloosterman, coordinador del proyecto. Los MSFR de SAMOFAR pueden operar como reproductores en el ciclo de combustible del torio con un reciclado «in situ» de los elementos radiactivos (conocidos como actínidos), o como reactor quemador, con plutonio y actínidos menores como combustible, y quemando residuos radiactivos de vida larga. En el reactor diseñado en SAMOFAR, la sal líquida se utiliza para transportar el combustible y el calor. Como la sal líquida se encuentra a presión ambiente, al calentarse se puede expandir con libertad, lo que produce una realimentación negativa de reactividad. Esto significa que, si el reactor se calienta demasiado, la reacción de fisión se ralentizará automáticamente y la temperatura se estabilizará hasta llegar a un nivel aceptable, ya que se elimina del ambiente el calor de desintegración pasivo. A fin de eliminar el calor de desintegración en caso de accidentes, la mezcla de sal combustible se evacuará automáticamente hacia depósitos a prueba de fallos a través de «tapones de congelación». La mezcla de sal combustible se limpia continuamente en una planta química integrada. El equipo realizó una serie de pruebas para investigar el comportamiento dinámico de bucles de fluidos calentados (como la sal fundida en un reactor) y las propiedades de la sal fundida, como la liberación de productos de fisión, las propiedades termofísicas, los fenómenos de congelación/fusión y el comportamiento de los tapones de congelación. Además, se desarrolló un programa informático de simulación para mostrar la respuesta del reactor de SAMOFAR a transitorios operacionales (como el arranque, la parada, el seguimiento de carga, etc.). «Junto con las pruebas, esto nos ofreció conocimientos muy útiles sobre el comportamiento y las capacidades dinámicas del reactor, ambos excelentes», comenta Kloosterman.

En aras de una industria nuclear fuerte en la UE

Kloosterman concluye: «El proyecto ha generado muchos sistemas de codificación, instrumentos e innovaciones totalmente pioneras, así que ya está ayudando a que la UE se coloque en la primera línea de investigación científica para los MSR». Para continuar desarrollando el trabajo realizado, el equipo se centra ahora en mejorar la modelización del MSR y evaluar experimentalmente estos códigos para ofrecer una garantía aún mayor en la prevención de accidentes.

Palabras clave

SAMOFAR, nuclear, potencia, energía, reactor, combustible, fisión, Chernóbil, Fukushima-Daiichi, torio, plutonio

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