Apagón nuclear y precio de la energía

El tercer productor de aluminio más grande de Alemania se ha declarado en bancarrota debido al aumento del precio de la energía eléctrica desde el apagón nuclear. 

Diversos grupos industriales reclaman un suministro de energía asequible que supla la capacidad nuclear retirada de la red como consecuencia del decreto de Angela Merckel.

La compañía de aluminio Voerde anunció su insolvencia, el 8 de mayo, debido a la reducción de los precios del aluminio combinado con el constante aumento de los costos de producción. Nuestra quiebra es "un indicador de un proceso gradual de desindustrialización" en Alemania, dijo Ulrich Grillo, presidente de la cámara de comercio alemana de la industria metalúrgica, Wirtschaftsvereinigung Metalle (WVM).

"La producción de metales, especialmente de aluminio (muy intensivo en energía eléctrica), está en riesgo en Alemania debido a un precio de la electricidad que ya no es competitivo internacionalmente", dijo Grillo.

Los usuarios alemanes de más de 20 GWh al año pagan 11,95 céntimos de euro por kWh, frente a 6,9 céntimos en Francia, según los datos energy.eu de noviembre de 2011. Entre los 27 países de la UE, sólo Chipre, Italia, Malta y Eslovaquia tienen precios más altos que los alemanes.

WVM instó al gobierno alemán a implementar con urgencia medidas para proteger a industrias intensivas en energía de los excesivos costos de la electricidad, y para incentivar a las empresas del metal en reducir las emisiones de dióxido de carbono de sus procesos de producción. La industria no debe sufrir, dijo Grillo, debido al "precio de la electricidad resultante de la política de apoyo estatal a las energías renovables, y particularmente a la energía fotovoltaica." Resulta sorprendente la semejanza con el problema de la subida de precios en el mercado español. Mismas causas, mismas consecuencias.

Los subsidios han animado a las empresas eléctricas y propietarios para agregar cerca de 25 GW de capacidad de energía solar, sobre todo en los últimos cinco años. Esta gran inversión solo contribuyó a abastecer el 2,4% de la demanda eléctrica en los últimos 12 meses, según las estadísticas de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), mientras que la energía nuclear que aún queda en el país produjo 12 GW de capacidad, un 15,3% de la demanda. La mayor parte de la generación eléctrica proviene ahora de combustibles fósiles, el 71% del total.

Los datos de la AIE también muestran como Alemania ha pasado de ser un país exportador de energía eléctrica a importarla en grandes cantidades. Las exportaciones alemanas de energía solo alcanzaron el 0,9% en el último año hasta febrero 2012, y las importaciones se dispararon un 7,7%.

A pesar de las evidencias que muestran lo perjudicial de estas medidas adoptadas por el gobierno, los líderes alemanes ordenarán el cierre de los ocho reactores. La industria hace un llamamiento de alerta para reemplazar el hueco dejado mediante combustibles fósiles en el menor plazo de tiempo posible. "A medida que las fuentes de energía renovables no proporcionan energía continua... debemos utilizar el gas y el carbón para hacer el trabajo", dijo Utz Tillmann, portavoz de la industria intensiva en energía y director ejecutivo de la European Chemical Industry Council.

ENERGÍA NUCLEAR A LA CARTA

Central nuclear  de Genkai en Japón.

Conforme crece el número de informes serios y las voces que alertan de una próxima carestía energética debida al pico de la producción de energía fósil, también comienzan a observarse movimientos en la industria nuclear para suplir las necesidades en el marco del nuevo desafío energético. 

En entradas anteriores ya expliqué como se están desarrollando reactores de nueva generación, Generación IV, que funcionan a alta temperatura (más de 800ºC) y que están pensados para producir hidrógeno de forma económica. Este es un punto esencial a conseguir si queremos algún día dejar de depender exclusivamente de los combustibles fósiles para nuestra movilidad. Estas centrales están pensadas para abastecer las creciente necesidades energéticas, por lo que tienen reactores de enorme tamaño, desde los 1.600 MW del modelo de Areva francés (y hasta los 2.700 MW en algunos proyectos americanos). 

El mayor rector nuclear actualmente en comercialización es este
Areva EPR de 1600 Mw.

Pero junto a esa escalada de los tamaños, en la industria nuclear se ha observado un nuevo nicho de mercado que crece por la parte inferior de la escala. Centrales pequeñas y baratas que se puedan producir en serie en una fabrica local y exportar a empresas y países extranjeros. 

Los primeros en abrir camino han sido las empresas rusas que han aprovechado su experiencia construyendo pequeños reactores nucleares de 50 MW para propulsar sus submarinos y rompehielos. La idea es construir una barcaza que contenga y permita transportar el reactor hasta la ubicación definitiva. Una vez allí puede abastecer de electricidad a una gran empresa, una pequeña población, o bien, puede servir para suplir la energía de una planta desaladora. Esta idea tiene la ventaja añadida de que una vez termina la vida operativa de la minicentral, es fácil devolverla a Rusia para su desmantelamiento y posterior reciclado. 

Estados Unidos ha visto la nueva vía de negocio y quiere abrir su propio camino para tener listo en una década reactores nucleares de este tipo. El Departamento de Energía americano anunció el viernes que dará hasta 452 millones de dólares de ayudas públicas (350 millones de euros) en la próxima década, para avanzar en el diseño de minirreactores nucleares modulables. Según el plan, el sector privado aportará la misma cantidad al proyecto. La gobierno estadounidense vincula este anuncio de financiación pública a la también reciente aprobación del diseño del reactor AP1000 (1120 MW), de Westinghouse. Se trata de la primera vez en décadas que el país aprueba un nuevo diseño de un reactor, demostrando el fuerte compromiso de la Administración Obama con la energía nuclear. El sector espera que en cuestión de semanas la NRC (Comisión Reguladora Nuclear) dé la licencia de operación y construcción para los dos reactores, los primeros en 30 años. El Gobierno de EE UU ha dado garantías de 8.300 millones de dólares (6.400 millones de euros) a esta iniciativa. 

La idea de los minirreacteres se basa en su construcción en cadena en EE UU, para luego exportarlos por barco en módulos a países que no necesiten centrales atómicas tan grandes como las actuales. Al fabricarlos en serie y no en el lugar de destino, se reducen los costes y el tiempo de fabricación. El anuncio de Washington confirma “el compromiso de la Administración para conseguir el liderazgo en las tecnologías no contamiantes”, según el comunicado del Departamento de Energía. “La elección de América es clara: podemos desarrollar la siguiente generación de tecnología limpia, lo que ayudará a crear miles de empleos y oportunidades de exportación, o podemos esperar a que lo hagan otros”, declara en la nota el premio Nobel y secretario de Energía, Steven Chu. 

José Emeterio Gutiérrez, director de Westinghouse-Toshiba para Europa del Sur, resume la idea: “Se trata de conseguir un reactor nuclear modular, muy pequeño, muy compacto, cuyas partes se puedan transportar por barco". Si un reactor normal ronda los 1.000 MW, estos tendrían unos 150 MW (ampliables). 

El plan busca destinarlos a complejos industriales aislados, o grandes plantas de desalación, por ejemplo. En lugares de acceso remoto y gran demanda eléctrica, o en países con redes eléctricas precarias que no soportarían la implantación de grandes reactores nucleares. Este tipo de diseño no está pensado para los mercados nucleares tradicionales, principalmente China y otros emergentes, que necesitan enormes cantidades de electricidad. 

Aunque para abaratar el kilovatio-hora producido en una central nuclear es fundamental la escala, en este caso la rebaja de costes se consigue por la vía de su fabricación en cadena en un único complejo industrial. Gutiérrez explica que además el concepto incluye poder desmontarlo completamente una vez acabada la vida útil y llevárselo de vuelta a Estados Unidos para no dejar tecnología nuclear en lugares remotos. 

Proyecto de reactor nuclear flotante ruso.

Estados Unidos espera tener diseñado y listo para funcionar este tipo de tecnología en 10 años. La inversión total del plan es de 904 millones de dólares (700 millones de euros), de las que la mitad sería dinero público. Para el primer año, el Departamento de Energía ha presupuestado 67 millones de dólares (51 millones de euros). Entre las principales compañías implicadas en el desarrollo están Westinghouse, Babcock y Nuscale, las tres estadounidenses. Westinghouse ya anunció que acudirá a la convocatoria para desarrollar la nueva tecnología.

Según un informe de la Agencia de energía Nuclear de la OCDE, estos minirreactores por módulos podrían ser atractivos para “países que quieren tener su propio programa nuclear pero con limitados recursos financieros”. Según ese mismo estudio de junio 2011, incluso con todas las rebajas derivadas de la producción en cadena, el coste por kilovatio/hora producido sería entre un 10% y un 40% superior al de una planta nuclear convencional. 

El informe concluye que estos minirreactores tienen un “potencial significativo para extender las aplicaciones pacíficas de la energía nuclear” en aquellos lugares en los que no sirve una central convencional. Entre esas zonas cita áreas aisladas o con escasa infraestructura eléctrica. 

JAPÓN, ¿SE REPLANTEA LA ENERGÍA NUCLEAR?

Tokyo de noche. A la izquierda puede observarse iluminada la torre de comunicaciones Tokyo.

Frente a los que atacan a la energía nuclear de forma apasionada y sin mucho conocimiento del caso podemos ofrecer nuevos datos. Tras el accidente de Fukushima, el tercero en la historia de la energía nuclear, se expeculó con el fin de este tipo de tecnología. Lo cierto es que han demostrado ser una de las tecnologías más fiables y relativamente menos dañinas. El accidente de Japón se ha saldado finalmente sin ningún muerto y con más miedo por parte de la población que problemas reales. Se está comprobando que el mayor riesgo de un accidente una central nuclear no es el número de muertos, las minas de carbón chinas supera en número de muertes cada año a los producidos por accidentes nucleares en toda la historia. No el verdadero riesgo es el de contaminación de campos aledaños a las centrales y el de evacuación de poblaciones próximas. Pero esos riesgos se evitan instalando las centrales a suficiente distancia de los núcleos urbanos.

 Por otro lado, se especulaba con que las mejoras en seguridad que se tendrían que implantar en las centrales a partir de ahora, junto con los gastos de desmantelar la central de Fukushima convertirían en inviable económicamente a la energía nuclear. Otra falacia, según los últimos datos (19.12.2011) sobre costes de la energía ofrecido por un estudio del ministerio de Energía y Medio Ambiente japonés.

Según las conclusiones de dicho estudio, “Los costes de la energía nuclear en Japón se han elevado en un 51% sobre los que se manejaban en la anterior estimación del 2004. Pero aún así, siguen estando en la línea de los costes de producción de energías como la eólica y geotérmica, y son competitivas frente a la generación eléctrica mediante combustibles fósiles.”

Los costes de generación eléctrica mediante tecnología nuclear en Japón se elevan a 8,9 yenes por kWh. De este monto el coste de capital asciende a 2,5 yenes, el de mantenimiento a 3,1 y el del ciclo del combustible a 1,4 yenes. A este coste han añadido ahora 0,2 yenes para las estrictas medidas de seguridad nuclear tras Fukushima, 0,5 para asegurar futuras contingencias y 1,1 en gastos derivados de políticas compensatorias del gobierno.

 Esto deja al kWh nuclear dentro del rango del coste de la energía eólica más competitiva que se encuentra en 9,4 yenes(terrestre) a 9,9 yenes (marina) y la energía geotérmica 8,3 yenes. Pero en los casos más comunes, el coste de la energía eólica se encuentra realmene centrado entre 17,3 (terrestre) y 23,1 yenes (marina) por kWh.

En cuanto a generación mediante energías fósiles, y teniendo en cuenta los costes de las medidas contra el cambio climático, los rangos van desde 9,5 yenes para las plantas térmicas de carbón, los 10,7 para las de gas natural y los 36 yenes para el petróleo. Todas las estimaciones sobre energías fósiles sufren un fuerte sesgo alcista hacia el 2030, pues todas las proyecciones esperan un encarecimiento sostenido de estas fuentes energéticas.

Finalmente, la energía solar es puesta en un apartado aparte, porque su altísimo coste la hace inviable para la generación de electricidad de forma industrial. Su coste se encuentra actualmente entre 33,4 y 38,3 yenes el kWh. Aunque esperan que para 2030 su precio se reduzca hasta “solo” 20 yenes por kWh.

Estos datos serán tenidos en cuenta a la hora de redibujar la política energética japonesa de aquí al 2030 y deja entrever una apuesta por la continuidad en la contribución de la energía nuclear en su mix de producción eléctrica y que actualmente se encuentra en el 30% del total.

RESIDUOS RADIACTIVOS en FUSIÓN NUCLEAR

Para que un reactor de fusión nuclear sea verdaderamente “limpio”, y no produzca residuos nucleares radiactivos, se necesitaría eliminar los neutrones en la reacción de fusión. Aunque, en cualquier caso, un reactor nuclear de fusión siempre producirá infinitamente menos residuos nucleares y de menor peligrosidad que un reactor de fisión.

En la reacción que se estudiará en el proyecto ITER se producen neutrones libres, que deberán ser eliminados eficientemente para disminuir el monto total de residuos nucleares.

Deuterio + Tritio -> Helio-4 + neutrón

Pero eliminar neutrones nunca es tarea fácil. Al carecer de carga eléctrica, no es posible guiarlos mediante campos eléctricos. La solución pasa por revestir todas las paredes que se encuentran enfrentadas al plasma con materiales adecuados para absorber esos neutrones. Para ello se estudian diversos compuestos que cubrirán las paredes del Divertor (situado en la parte inferior de la rosquilla toroidal) y del Blanket (recubre todo el resto de paredes de la rosquilla). Ver entrada sobre (Fusión Nuclear). Por ejemplo, revistiendo la pared del Blanket de Litio se podrían eliminar neutrones y al mismo tiempo producir el Tritio necesario para alimentar la reacción. El Tritio debería ser eliminado posteriormente del agua, pues es un isótopo radiactivo que emite electrones de alta energía. Puede resultar peligroso si se bebe o ingiere, y además es difícil de contener, pues puede atravesar fácilmente paredes de acero y otros materiales. Pero la contaminación con Tritio no es tan preocupante como otros elementos radiactivos, su vida media es relativamente corta, solo 12 años, por lo que en 80 años su radiactividad decae a menos del 2 por 100.

Otra posibilidad mucho más práctica, sería utilizar combustibles alternativos cuyas reacciones de fusión no produzcan neutrones libres, sino protones, que son más fáciles de eliminar mediante campos electromagnéticos:

Deuterio + Helio-3 -> Helio-4 + protón

El Helio-3 es un raro isótopo del Helio, que resultaría muy útil en el proceso de fusión, pues no genera neutrones residuales. El helio-3 permitiría un menor riesgo de contaminación nuclear que el tritio (isotopo radiactivo del hidrógeno), pues permitiría reducir el monto total de residuos radiactivos. El helio-3 se produce de hecho por el normal decaimiento radiactivo del tritio.

Pero aquí surgen problemas nuevos, pues el helio-3 se encuentra en cantidades exiguas en la superficie de nuestro planeta. Aunque hay grandes cantidades del isótopo en el interior de la Tierra procedente de la época de su formación, una vez que sale a la superficie, no queda atrapado en la atmósfera sino que escapa al espacio exterior. El Helio es un gas demasiado ligero para ser retenido por la gravedad de la Tierra, por lo que siempre que se libera a la atmósfera escapa al espacio exterior.

Este raro isótopo del helio podríamos obtenerlo como subproducto de la fabricación de bombas de hidrógeno. Pero sería conveniente plantear una solución menos "belicosa", como obtenerlo mediante la explotación mineral de la Luna. El helio-3 es abundante en la Luna proveniente del viento solar que desde la formación de la Luna ha barrido su desnuda superficie. Al precio actual de 7.000 dolares el gramo, seguro que aparecerían numerosas empresas dispuestas a la extracción Lunar. Una lanzadera espacial que regresara a la Tierra con 900 kg de este isótopo reportaría a la compañía la increíble cifra de 6.300 millones de dólares. Aunque, lógicamente, el precio descendería una vez aumentara las reservas explotables de helio-3, el valor de este raro producto seguirían siendo lo suficientemente alto como para alentar la minería Lunar.

La Luna, ¿el nuevo El Dorado?

Quién sabe, si no será ese el verdadero interés que han mostrado recientemente países como Japón, China, Rusia y Estados Unidos, por volver a estudiar la Luna. Aunque, teniendo en cuenta el estado actual de desarrollo de la fusión nuclear, no cabe pensar que sea necesario explotar las reservas de helio lunar hasta bien entrado el siglo XXII.

RETORNO ENERGÉTICO y PICO DE PETRÓLEO:

Observarán que gran parte de las entradas de este blog versan sobre las diversas alternativas energéticas que tenemos a nuestra disposición. Los motivos son evidentes, en las primeras décadas del siglo XXI asistiremos a una revolución energética forzada. El caudal diario que somos capaces de alcanzar en la producción de petróleo está llegando a su límite y, sin embargo, la sed de más petróleo por parte del mundo en vías de desarrollo se incrementa por momentos. Dada la escasez de datos plenamente fiables, no podemos asegurar una fecha concreta en la que el consumo supere a la oferta, pero lo que si comenzamos a observar es signos preocupantes por todo el orbe.

El consumo diario de petróleo llega a los 89 millones de barriles al día y, a estos niveles, ya comienza a existir problemas de suministro debido a los azares de la existencia, léase: revolución Libia, sabotajes en los oleoductos iraquíes, descenso de producción en los pozos de Arabia Saudí. Cualquier evento que elimine una pequeña parte de la producción, repercute rápidamente en los mercados de petróleo con inmediatas subidas de precios. ¿Es eso un indicio de que estamos próximos al pico de la producción?

Según la última estimación sobre el EROEI (la relación existente entre la energía que invertimos y la energía que obtenemos de una fuente energética), el petróleo extraído en los Estados Unidos se ha igualado a la energía neta que obtenemos con la energía eólica. Es decir, el petróleo americano ha pasado de tener un EROEI de 100:1 en los 1930s, a 30:1 en los 1970s, y a 18:1 en la actualidad. De 100 barriles extraídos, ahora se gastan 6 barriles de petróleo para obtener 94 barriles netos. Pero eso es solo la media pues podemos encontrar pozos que llegan a 11:1 (9 barriles gastados para obtener 91). Eso es debido a que los nuevos pozos de petróleo se perforan a mayor profundidad, en lugares cada vez más inaccesibles. Y lo peor es lo que nos espera, los petróleos denominados “no convencionales”, de los que cada vez hacemos más uso, tienen un EROEI de (1,5:1 – 5,6:1) para los petróleos de esquisto y de (5,2:1-5,8:1) para el petróleo extraído de arenas bituminosas. De cada 100 barriles extraídos gastamos 20 en búsqueda y extracción, obteniendo solo 80 para la venta. Otras fuentes de energía fósil como el gas natural 10:1 tampoco salen bien paradas, y solo el carbón 50:1 sigue siendo sumamente rentable de extraer en los Estados Unidos, que posee las mayores reservas de carbón del mundo. Eso indudablemente repercutirá en el futuro en el calentamiento global y en el precio que pagamos por la energía.

En esas condiciones hay que invertir en nuevas fuentes energéticas, que presente un superior margen de energía neta y nos permita paliar la sed de energía de nuestra sociedad. La energía hidráulica consigue un EROEI record que va desde 11:1 (minihidráulica, regiones con sequias) a 267:1 (grandes embalses en regiones húmedas). Pero el número de localizaciones para los embalses es limitado, por lo que una vez copadas las principales cuencas hidrológicas se termina su margen de crecimiento. La energía eólica se puede distribuir por muchas más regiones y tiene un EROEI nada despreciable de 18:1. La energía nuclear tampoco es una mala solución pues los reactores actualmente en funcionamiento logran un EROEI de 15:1. La única energía que sigue sin ser competitiva a corto plazo es la solar que tiene retornos energéticos muy pobres (3,75:1 - 10:1).

GENERADORES NUCLEARES PARA BASES ESPACIALES

Proyecto de reactor nuclear espacial.

Se está diseñando la primera planta nuclear para proporcionar electricidad en bases autónomas o con astronautas en la Luna, Marte y otros planetas del sistema solar, de acuerdo con James E. Warner que expuso en la 242 Exposición y Simposio Nacional de la Sociedad Americana de Química (ACS).

James E. Werner dijo que la innovadora tecnología de fisión para aplicaciones de superficie es muy diferente de las conocidas plantas nucleares terrestres, que requieren enormes extensiones de tierra y necesita grandes estructuras de ingeniería, como las torres de refrigeración. “La gente nunca reconocería a los nuevos sistemas de generación eléctrica como un reactor nuclear”, dijo Werner. “El reactor, por si mismo, tiene unas dimensiones de 45 cm de ancho y 75 cm de altura, el tamaño aproximado de un maleta. Sin torres de refrigeración, el sistema generador de fisión, es compacto, fiable y seguro. Lo que puede ser esencial para el mantenimiento de bases en el espacio”.

Las nuevas estaciones de generación eléctrica pueden resultar muy útiles en la Luna, Marte o en cualquier otro lugar del espacio al que quiera acceder la NASA. “El equipo tiene programado construir una unidad de prueba en 2012”. Este es un proyecto de cooperación entre la NASA y el Departamento de Energía (DOE) de Estados Unidos. Werner es el director del Laboratorio Nacional Idaho perteneciente al Departamento de Energía. El laboratorio actualmente participa tanto en el equipo de diseño del reactor, como en el desarrollo del combustible y la fabricación de pequeñas bombas eléctricas para el sistema de refrigeración mediante metal líquido.


La utilización de generadores electricos nucleares en bases lunares
 no es algo nuevo, en las misión Apolo 16 (1972) ya se hicieron las
primeras purebas.



Los nuevos sistemas de generación supondrán un gran paso adelante en la progresiva colonización del espacio. Hasta el momento, las células solares junto con las células de combustible eran los sistemas de elección para generar la electricidad necesaria para las misiones espaciales, pero estos sistemas presentan grandes limitaciones de uso. Los paneles solares hacen un gran papel en orbitas próximas a la Tierra, pero no resultan tan prácticas para misiones alejadas del Sol, bajo atmósferas turbias que impiden el libre paso de la radiación solar, o en regiones donde el acceso al Sol se presenta de forma intermitente o nula (interior de cráteres lunares, cañones y cavernas Marcianos o en la noche Lunar).

Las futuras estaciones espaciales, especialmente si están habitadas, no pueden depender del acceso a la luz solar para conseguir la energía eléctrica. “La principal diferencia entre las células solares y los reactores nucleares, es que los reactores pueden producir electricidad de forma constante y en cualquier ambiente”. La energía nuclear no depende del Sol, lo que le permite ofrecer suministros estables de energía en los periodos nocturnos o en ambientes hostiles, como los que encontramos en la Luna o Marte. Un único sistema de fisión nuclear en la Luna puede generar 40 kilovatios o más de electricidad, aproximadamente la misma cantidad de energía que necesitan 8 hogares en la Tierra.

Obsevar el generador nuclear en el brazo izquierdo de la
sonda Voyager.

No es la primera vez que se utiliza la energía nuclear para suministrar electricidad en misiones espaciales de larga duración. Las sondas espaciales que visitaron planetas más allá de Júpiter, como las misiones Pioneer (1973) y Voyager (1977) ya utilizaban pilas nucleares que a día de hoy, 35 años después de sus lanzamientos, siguen suministrando electricidad a los sistemas de las naves. Los RTG (Generadores Termoeléctricos de Radioisótopos) son cuatro pilas de dióxido de plutonio con una masa de 15 kg cada una, que suministran 132 w de potencia constante a la Pioneer 10. Tambien durante las misiones Apolo se realizaron las primeras pruebas de generadores nucleares portátiles sobre la Luna.

CHERNÓBIL: NUEVO CONFINAMIENTO SEGURO

Tras la explosión del reactor número 4 en 1986, la Unión Soviética levantó un sarcófago de acero y hormigón para evitar que se liberaran los elementos radiactivos. Su construcción contra reloj en uno de los entornos más peligrosos fue un gran logro de los trabajadores que actuaron como auténticos héroes. El problema fue la velocidad con la que se construyó y que se trataba en su momento de una solución provisional. Veinticinco años después los materiales comienzan a corroerse y toda la estructura corre el peligro de derrumbarse. Según los ingenieros su estructura se asemeja a la de un castillo de naipes, con piezas de metal enganchadas unas a las otras. Esa era la manera más rápida de construir el sarcófago sin arriesgar la salud de los trabajadores, pero al carecer de soldaduras o uniones atornilladas, cualquier evento fortuito, como un terremoto, podría derrumbar el edificio.

Para evitar este riesgo potencial, ya se trabaja en el Nuevo Confinamiento Seguro (NSC), construido por la empresa francesa Novarka. Se trata de un gigantesco arco metálico, semejante a un hangar de aviación pero de mayor altura que la Estatua de la Libertad, que se construirá a una distancia segura del reactor, a partir de segmentos prefabricados. Posteriormente, la estructura de 20.000 toneladas se trasladará a lo largo de 300 metros hasta cubrir el antiguo sarcófago. Para ello han diseñado un mecanismo mediante gatos hidráulicos y cojinetes de teflón, con capacidad para desplazar a la estructura móvil más grande jamás construida.

Una vez sobre su emplazamiento definitiva será sellada y empezarán las labores de desmantelamiento del antiguo sarcófago y del propio reactor. Si todo sale según lo previsto, Novarka concluirá el NSC antes del verano de 2014, con un coste de 1500 millones de euros. La estructura diseñada para contener la radiación durante 100 años, permitirá el desmantelamiento definitivo del reactor 4 de Chernóbil mediante dos grúas robotizadas.

RESERVAS DE URANIO

Mineral: oxido de uranio

Con los niveles de consumo del año 2009 hay uranio para los próximos 92 años. Actualmente se consume 68.000 tU/año y las reservas conocidas en 2009 ascendían a 6.300.000 tU. Los detractores de la energía nuclear aducen escasez de uranio para poder suplir un incremento en el uso de la energía nuclear. Según muchas corrientes ecologistas las centrales nucleares no podrán suplir la energía que demandará la sociedad en las próximas décadas, debido a que las reservas de Uranio se están acabando al igual que las del petróleo. El argumento se basa en que las reservas actuales solo tienen que atender la demanda de 440 reactores nucleares, que dan cuenta del 5,21% de la energía primaria mundial. Puesto que para sustituir a todas las energías fósiles sería necesario multiplicar esa cifra por 17, las reservas de uranio apenas alcanzarían para mantener a las centrales nucleares antes de que terminara su vida útil de 60 años.

Visto groso modo el argumento parece irrebatible pero, en la práctica, tiene muchos puntos débiles. El argumento de partida ya es, de por sí, descabellado. No es necesario sustituir todas las fuentes fósiles de energía al mismo tiempo. Sin duda, en un mundo ideal eso disminuiría drásticamente las emisiones de dióxido de carbono. Pero, incluso en el caso de que deseáramos hacer tal cosa, (un efecto invernadero moderado es beneficioso para nuestra civilización), sería una tarea titánica y alejada de la realidad. Muchos países carecen de estabilidad, recursos económicos y personal cualificado para llevar a cabo un proyecto nuclear. No se puede pedir a muchos países del tercer mundo que recurran a la energía nuclear para que no contaminen, cuando sus propios gobiernos no consiguen permanecer en el poder mucho tiempo. Más realista resultaría que los países industrializados sustituyeran una parte importante del carbón y el petróleo que consumen por energía nuclear. Con disminuir los requerimientos de energía fósil en un 25% para el caso del petróleo y en un 50% para el carbón, el clima mundial lo agradecería y el problema de la escasez de energía se terminaría por un largo periodo de tiempo. Para conseguir ese objetivo, solo habría que desarrollar 4,5 veces más energía nuclear que la que existe en la actualidad. Menos de 1.500 centrales modernas. Hay que recordar que hace apenas 20 años, se llegaron a planear más de 2.000 proyectos por todo el mundo. No se trata pues, de cifras descabelladas a corto plazo

Aún así, los ecologistas más reticentes pueden seguir objetando que falta uranio para multiplicar por cuatro veces la energía nuclear actual. Pero eso es síntoma de una cierta ignorancia sobre el funcionamiento de los procesos de búsqueda y extracción en minería. El uranio es uno de los elementos más abundantes de la corteza terrestre. Por lo que, una vez incrementamos los recursos destinados a búsqueda y explotación podemos observar un aumento concomitante de las reservas. Si comprueban el gráfico que se expone a continuación, podrán ver lo ocurrido en los últimos decenios. Obsérvese que conforme se incrementan los recursos económicos destinados a explotación (línea punteada), le siguen de cerca la aparición de nuevos yacimientos. Solo en el periodo (2005-2006) las reservas se han incrementado un 15%. Visto a más largo plazo, las reservas de uranio se han triplicado desde 1975, en línea con el aumento del gasto en explotación. La disminución que se aprecia en la década de 1983 -1993 fue debida a cambios estadísticos en los criterios de cuantificación de las reservas. El cambio que se observa en el periodo 2007 – 2009, también se debe a una reclasificación de los recursos más económicos <80 $ a un rango de precios de extracción superior 130 $ y 260 $.

Podemos distinguir los siguientes periodos de explotación. El primer periodo de explotación (1945 -1958) fue de índole exclusivamente militar. El segundo periodo (1974 – 1983) ya fue civil. A este periodo le siguió una larga parálisis del sector debido a los bajos precios, grandes stocks de material militar por eliminar y escasa demanda agregada, que abarcó desde (1985 -2003). En el último periodo de explotación (2003 -2009) se han iniciado 600 proyectos diferentes y han aparecido 400 nuevas empresas. Todo indica que estamos aún en una fase muy temprana de la explotación a gran escala del uranio, lejos de las maduras explotaciones del carbón y el petróleo.

En el mundo existen muchos recursos que hasta ahora eran despreciados o mirados con desdén, son los llamados recursos no convencionales del uranio. Ese es el caso de las reservas de fosfatos de Florida, de donde provenía el 20% del uranio estadounidense en 1990. El uranio de Florida no es más que un subproducto de la explotación de fosfatos, por lo que su extracción exclusiva no resultaba rentable, dados los precios de la época. Con una eventual subida de precios, los recursos existentes en Florida volverían a ser tenidos en cuenta. Algo parecido ocurre con las vastas reservas de fosfatos de Marruecos. O con las reservas derivadas de la minería del carbón, dónde el uranio es frecuentemente un producto secundario que se desecha.

A todas estas posibilidades de explotación futura hay que añadir una noticia aparecida este mismo año en la India, en la que la recalificación de un yacimiento en explotación desde 2007 ha multiplicado las reservas hasta 49.000 t desde las 15.000 iniciales. Y puede que alcancen las 150.000 t en próximas revisiones. La India pasaría así, a tener en un solo yacimiento el 1,5% de las reservas mundiales y casi igualar las reservas de China. Un importante salto adelante con el que nadie había contado. En el mundo existen numerosos países en los que no se ha realizado datación alguna debido a la inestabilidad política, como ocurre en muchos países africanos. Por lo que son previsibles más noticias de este tipo en un próximo futuro.

El precio es otro factor clave a tener en cuenta para entender los periodos de búsqueda de nuevos yacimientos. La cantidad de uranio recuperable depende directamente del precio del mineral. Hay que considerar que la energía extraída del uranio es la más barata del mundo. Por cada átomo de combustible utilizado se obtiene una energía 100 millones de veces superior a las reacciones químicas de combustión. Esto significa que incluso con el precio más elevado (260 $/kg), la energía nuclear aún seguiría siendo económicamente competitiva. Y las reservas de uranio a ese precio, solo acaban de empezar a cuantificarse.

Resumiendo:

1.  No hay que sustituir todas las energías fósiles al mismo tiempo, bastaría con una porción considerable del carbón y el petróleo.
2. El uranio es un elemento muy abundante en la corteza terrestre.
3. Cuando se han incrementado los recursos destinados a búsqueda y explotación, las reservas no han parado de incrementarse, y no hay signos que indiquen un cambio de tendencia en el futuro.
4. Incluso en la banda de precios más elevada la energía nuclear sigue siendo económicamente competitiva frente a otras fuentes de energía.
5. Los reactores nucleares modernos son más eficientes y consumen menos uranio que los antiguos.
6. El verdadero futuro nuclear a largo plazo pasa por la utilización del Torio, un combustible tres veces más abundante que el uranio, que eliminaría la proliferación nuclear y reduciría en un 70% el volumen de residuos.

FUSIÓN NUCLEAR

El ITER es un proyecto de investigación internacional compartido por la Unión Europea, Estados Unidos, Japón, Corea del Sur, China, India y Rusia, para conseguir superar las actuales barreras que impiden el aprovechamiento comercial de la energía del Sol. La fusión nuclear tiene notables ventajas con respecto a los reactores nucleares de fisión. No solo es considerablemente respetuosa con el medio ambiente pues, no emite gases de efecto invernadero y los residuos radiactivos son de escasa entidad, sino que además, permitiría contar con una fuente de energía casi ilimitada. El combustible necesario para su funcionamiento, el Deuterio, se puede obtenerse fácilmente del agua marina.

El ITER está basado en el concepto del “Tokamak”. Mediante el confinamiento magnético dentro de una vasija con forma de rosquilla o toroide se logran las elevadísimas temperaturas necesarias para la fusión nuclear. El combustible que se utilizará se trata de una mezcla de deuterio y tritio, dos isotopos del hidrógeno que se calientan hasta temperaturas de 150 millones de grados centígrados (unas 10 veces la temperatura del núcleo del Sol), para formar un plasma. Para conseguir tan fenomenales temperaturas sin que se volatice instantáneamente el aparato, el plasma tiene que estar confinado por un poderoso campo magnético que lo mantiene alejado de las paredes. Tan intensos campos magnéticos solo pueden ser conseguidos mediante enormes bobinas superconductoras que rodean la vasija. Las bobinas cumplen una doble función pues compactan el plasma e inducen una corriente eléctrica en su interior para elevar la temperatura.

Pero como ocurre con un motor diesel, para arrancar el motor primero hay que precalentarlo. Para ello se utilizan tres sistemas diferentes que inyectan 50 Mw de calor. Dos de ellos actúan como los microondas domésticos propagando intensas ondas electromagnéticas y un tercer sistema inyecta haces de neutrones. Una vez lograda la ignición y producción de Helio, la reacción debería de ser autosostenible. Para que el proyecto sea un éxito la inyección de calor desde el exterior debe ser reducida o apagada por completo en ese momento. Al menos el 50% de la temperatura necesaria para calentar el plasma debe provenir de la propia reacción de producción de Helio, o de lo contrario habría que volver a replantearse todo el proyecto partiendo de cero.

La vasija al vacio del Tokamak es el núcleo al que se unen todos los restantes sistemas y donde se produce la reacción de fusión. Se trata de una vasija toroidal de acero, dos veces mayor que la de anteriores proyectos. Posee un diámetro interno de 6 metros y 500 toneladas de peso, aunque con todo el instrumental puede llegar a las 8000 Tn (casi como la Torre Eiffel). La vasija está dotada de una doble pared en su parte inferior para que circule en su interior el agua de refrigeración. Al ser el ITER un programa de investigación, el calor extraído por el agua de refrigeración no se utiliza para generar electricidad. En lugar de ello pasa a una torre de refrigeración donde se evapora el agua y disminuye su temperatura en 50ºC antes de volver a ser reinyectada. Si, en lugar de desperdiciarse se utilizase para producir electricidad, el ITER generaría 450 Mw térmicos.

¿Qué otros aspectos clave de la fusión se investigarán en el ITER?

COMBUSTIBLE: El ITER será el primer proyecto de fusión que utilice una mezcla de isótopos del hidrógeno (deuterio + tritio). Eso plantea un problema pues el deuterio es un isotopo del hidrógeno muy común, una parte de cada 6500 del agua está compuesta por deuterio en lugar de hidrógeno. Si consideramos la cantidad de agua de los océanos, sus recursos se podrían considerar ¡casi ilimitados! Pero no ocurre lo mismo con el tritio. El tritio en un isótopo radiactivo del hidrógeno por lo que es muy difícil encontrarlo en la naturaleza, al ser inestable. Se estima que la cantidad de tritio en toda la Tierra no supera los 20 kg. Algo completamente insuficiente una vez que comience la utilización comercial de la fusión nuclear. Por cada día de funcionamiento de un reactor de solo 800 Mw se necesitaría gastar del orden de los 300gr de tritio. Esto convierte a las reservas de tritio terrestres en un verdadero problema.

Una posible solución es obtenerlo de las centrales nucleares de fisión, donde se puede generar por la activación del hidrógeno contenido en el agua. Pero otra solución más adecuada sería idear un proceso de autogeneración en las paredes del reactor de fusión, y en concreto, en el Blanket. El Blanket recubre el interior de la vasija de vacio proporcionando protección del calor y los flujos de neutrones al resto de componentes del reactor. Para facilitar su mantenimiento están segmentados en 440 piezas individuales que pueden ser extraídas y renovadas por separado. Cada una de estas piezas de acero y cobre de alta resistencia mide 1 x 1,5 m y pesa 4,6 toneladas. De cada pieza, la cara que se enfrenta al plasma es un punto crítico a desarrollar. Se están estudiando varios compuestos para recubrir esta primera capa, aunque el más idóneo parece ser el Berilio. Aunque en la fase final del proyecto se podría testar con el Litio que, al ser bombardeado con los neutrones que escapan del plasma, se convierte en tritio. De este modo el reactor podría generar el propio tritio que consume.

¿Cómo funciona el “motor” de un reactor de fusión? En primer lugar, se hace el vacío extremo dentro de la vasija, para posteriormente inyectar el combustible. La cantidad de combustible en la vasija ¡nunca llega a 1 gr! Posteriormente, los intensos campos magnéticos comprimen el gas e inducen corrientes eléctricas que aumentan la temperatura hasta convertirlo en un plasma. En la parte inferior del anillo se encuentra el Divertor que permite el reciclaje de cualquier cantidad de combustible que no se consuma. El Divertor se encargar del proceso de separar el combustible no gastado del Helio generado en el anillo de plasma y expulsarlo al exterior para mezclarlo con nuevo combustible (deuterio-tritio) y volverlo a reinyectar. Esto convierte al Divertor en otro punto clave a investigar en el ITER.

El Divertor está localizado en el fondo de la vasija de vacío. Está compuesto por 54 módulos individuales y extraíbles de forma remota. Cada uno de estos módulos posee tres caras enfrentadas al plasma. Su función, como comentamos anteriormente, es la de absorber las partículas de alta energía (fundamentalmente neutrones y combustible sin gastar) que se producen en la intersección de los campos magnéticos y eliminarlas del plasma. Fundamentalmente extrae los isótopos no gastados de deuterio y tritio. La composición de los módulos del Divertor es un elemento central para la viabilidad comercial de todo el proyecto. Tiene que ser un material capaz de soportar temperaturas de 3000ºC durante los 20 años que durará el proyecto. En principio se va a testar la fibra de carbono reforzada con material composite. Es un material que permite una buena transferencia térmica, algo fundamental pues debajo del Divertor nos encontramos con el agua de refrigeración de todo el complejo. Otro elemento alternativo que se testará es el Tungsteno (wolframio), el material del que están compuestos los filamentos incandescentes de las bombillas. Este es un material que resiste la erosión, por lo que se espera que aumente la vida operativa de los módulos.

TODOS los CAMINOS CONDUCEN al HIDRÓGENO

El hidrógeno está de moda, aparece en multitud de publicaciones y eventos a escala internacional. Aunque, realmente, el planteamiento del uso del hidrógeno no es nuevo. El principio que rige el funcionamiento de la pila de combustible fue descubierto en 1839. Posteriormente, uno de los personajes de la novela de Julio Verne La isla misteriosa (1874), sugiere que en el futuro el hidrógeno y el oxigeno, proporcionaran una fuete inagotable de luz y de calor. Pero tuvimos que esperar a las primeras  del siglo XX para ver las primeras aplicaciones industriales del hidrógeno, mientras que en el periodo comprendido entre 1950 y 1970 surgieron los primeros usos como fuente energética. La necesidad de contar con electricidad en las naves espaciales que visitaron la Luna dio un fuerte impulso a su desarrollo. La crisis energética de 1973 evidenció la necesidad de contar con un sistema energético independiente del petróleo.

El hidrógeno es sin duda el medio ideal de almacenar electricidad. La reacción entre el hidrógeno y el oxígeno se produce de en un proceso sencillo, fuertemente exotérmico que conduce a la producción de agua como único subproducto. A todos nos encantaría ver los tubos de escape de los automóviles desprendiendo inocuas nubecillas de vapor de agua. Esa es la revolución ecológica que promete el hidrógeno.  La energía liberada en la formación de agua se puede emplear mediante una pila de combustible en generar electricidad.

El uso del hidrógeno presenta, además, las siguientes ventajas: puede transportarse (en forma de gas, liquido o en adsorción con otros compuestos), existe una amplia variedad de proceso que permiten su transformación en otras formas de energía (electricidad, calor), la conversión hidrógeno-electricidad se produce en ambas direcciones con altos rendimientos, y entre todas las  ventajas, el hidrógeno se puede almacenar. Esto último puede parecer obvio, pero conseguir un método de almacenar energía eléctrica no resulta nada sencillo. Los acumuladores y baterías actuales no tienen capacidad de almacenar grandes cantidades de energía eléctrica en estructuras con volúmenes y pesos reducidos, y a costes económicos.  Esa dificultad para almacenar la energía eléctrica no es algo reciente, desde su descubrimiento se han intentado toda clase de procedimientos para almacenarla, pero los inventos siempre chocan con dificultades físicas aparentemente insalvables.

De ahí que el binomio hidrógeno-célula de combustible se esté investigando tanto en las últimas décadas, pues el hidrógeno proporciona el método eficaz de almacenar grandes cantidades de energía eléctrica. Aunque el cuento realmente no termina aquí. El hidrógeno presenta sus propias dificultades de almacenamiento y su consumo será tan respetuoso con el medio ambiente como lo sea su producción.

 De cualquier modo, una amplia implantación de la economía del hidrógeno permitiría la deslocalización de los recursos energéticos, ya que cada país podría adaptar sus sistemas de producción  de hidrógeno a las fuentes de energía propias. Si se es rico en gas natural se puede priorizar esta fuente (Rusia, Irán), la energía nuclear sería la preferida para Francia, mientras que en países pobres en recursos naturales como España, podríamos elegir la energía térmica solar y la eólica como las fuentes de elección para generar hidrógeno. La multiplicidad de fuentes a nuestra disposición crearía tal competitividad a escala internacional, que el precio del kg de hidrógeno de venta al público podría llegar a ser verdaderamente económico y alejado de la especulación, a diferencia de lo que ocurre con el oligopolio del petróleo.

El uso masivo del hidrógeno también podría acarrera consecuencias medioambientales, aunque estas son de menor entidad comparadas con otras energías. Al ser un gas extremadamente ligero, puede escapar facilmente a la atmósfera desde las conducciones y depósitos. Si se escapa en grandes cantidades podría dañar la capa de ozono estratosférico. Este tipo de escapes se podría ir limitando con el tiempo conforme la legislación fuera más estricta con la manipulación y almacenaje. Como ven, no existe ningún tipo de energía que pueda considerarse beneficiosa al cien por cien.

CANCER INFANTIL y REACTORES NUCLEARES



Central nuclear (Suiza)

 Estudios sobre cáncer infantil en relación a la proximidad de plantas nucleares han dado resultados conflictivos en el pasado. Por ejemplo, un caso de estudio en Alemania publicado en Diciembre 2007 mostró que el peligro de leucemia en niños pequeños que vivían a menos de 5 Km de las plantas nucleares era más del doble que el de niños que vivían a distancias seguras, pero no se pudo ligar estadísticamente la incidencia de cancer con la presencia de las plantas. A pesar de todo, el estudio devino en una inmediata alarma en la población alemana y una respuesta visceral en contra de la energía nuclear. A este le siguieron nuevos estudios realizados de forma más exhaustiva, como el que se publicó en Mayo 2011 por el Comité de Consecuencias Medicas de la Radiación Medioambiental (COMARE), que no encontraron evidencias significativas del incremento de leucemia infantil en niños que vivían en las proximidades de las plantas nucleares de Reino Unido. O el más amplio estudio hasta la fecha  realizado en Suiza y que se muestra a continuación:

¡Un estudio nacional sobre 1,3 millones de niños suizos ha concluido que no existen evidencias de incremento del riesgo de cáncer para niños nacidos cerca de plantas nucleares!

La Oficina Federa de Salud Pública (FOPH por sus siglas en inglés) y la Liga del Cáncer Suiza informaron que el Instituto Social de Medicina Preventiva (ISPM) de la Universidad de Bern, ha realizado un exhaustivo estudio relacionando el cáncer infantil con las plantas de energía nuclear en Suiza. El estudio se realizó entre Septiembre 2008 y diciembre 2010. Los resultados están publicados en el International Journal of Epidemiology.

Claudia kuehni, directora del Registro Suizo de Cáncer Infantil, comentó: “El estudio en supervivientes de la bomba atómica de Hiroshima y Nagasaki demostraron que los niños son más sensibles a la radiación que los adultos. Por esta razón, nosotros nos consideramos las distancias y los lugares exactos de nacimiento y residencia. De ahí el enfoque del estudio de CANUPIS.”Los investigadores reunieron datos anuales de personas potencialmente en riesgo desde los 0-15 años que nacieron en Suiza entre 1985 y 2009. En total 1,3 millones de personas basándose en los censos de 1990 y 2000. En el estudio también se recopilaron casos de cáncer del registro Suizo de cáncer infantil. El ISPM entonces comparó la proporción de leucemias y canceres en niños nacidos a menos de 5-10 km, y a 10-15 km de las centrales nucleares, con el riesgo para niños nacidos a mayor distancia de las mismas.

Los investigadores concluyeron que el riesgo en las zonas a menos de 5 km de una central nuclear eran similares a los riesgos del grupo de control (situados a más de 15 km) con 8 casos frente a 6.8 casos esperados. En el área de 5-10 km desde la central aparecieron 12 casos frente a los 20.3 casos esperados. Y en la zona de 10-15 km fueron 31 casos en comparación a 28.3 esperados. La conclusión es que “no hay, en ninguno de los análisis practicados, un incremento o reducción estadísticamente significativo en el riesgo de padecer cáncer infantil”.

El estudio concluye: “Tras un exhaustivo análisis a nivel nacional, ajustado para factores de distorsión y con medidas de las distancias exactas desde la residencia de nacimiento y la planta de energía nuclear más cercana, no se encontró evidencia de una asociación entre el riesgo de leucemia o cáncer en la infancia y el vivir en la proximidad de una central nuclear”.

Hay cinco plantas nucleares en Suiza, donde aproximadamente el 1% de la población vive a menos de 5 km de alguna planta y el 10% vive a menos de 15 km. Las medidas de radioactividad son tomadas regularmente en las inmediaciones de las centrales nucleares suizas por la División para la Protección Radiológica del FOPH.

Según la Universidad de Bern, “la radiación medida en la proximidad de las centrales nucleares está por debajo del 0.01 millisieverts al año”. “Esto corresponde a 1/500 de la media total de radiación que los suizos reciben por causas naturales, gas radón del subsuelo, rayos cósmicos, radiación terrestre, radiación médica y terapéutica.”

TORIO: EL FUTURO DE LA ENERGÍA

Central nuclear en Brasil.

El pasado año fue record en la emisión de gases de efecto invernadero y el 2011 va camino de superarlo. Tras el repentino apagón nuclear alemán y japonés, se ha incrementado la combustión del gas natural a nivel mundial (un 13%).

 Mineral de Monacita

La energía nuclear es una de las pocas soluciones a nuestro alcance para reducir la dependencia de los combustibles fósiles, aunque no está exenta de problemas. El elemento 90 de la tabla periódica, el torio, podría suponer una solución para muchos de esos problemas.

 El torio es un elemento radiactivo que se extrae de la monacita y es tres veces más abundante que el uranio. Las reservas reales de torio son poco conocidas ya que al no tener hasta ahora una gran demanda comercial, apenas se ha invertido en búsqueda y explotación. La última estimación realizada en septiembre de 2009 se muestra en el siguiente gráfico. Cómo ven, todos ellos son países relativamente estables y amistosos.




Reservas probadas de Torio por países, a 80 US$/ kg

   El oxido de torio tiene mayor conductividad térmica que el oxido de uranio y su temperatura de fusión es de 3.300 ºC frente a 2.800ºC, lo que lo hace ideal para el uso en un reactor nuclear. Un reactor de combustible MOX (mezcla de plutonio y torio o de uranio enriquecido y torio) tiene un rendimiento mucho mayor que un reactor convencional de uranio. En concreto un LFTR (Reactor de Fluoruro de Torio), puede llegar a producir un gigavatio de electricidad con solo una tonelada de torio, mientras que en un reactor de agua presurizada convencional (PWR) se requieren 250 toneladas de uranio para conseguir el mismo resultado. La relación energética general entre uranio y torio es de 1 a 40. ¡Del torio podemos obtener hasta 40 veces más energía que del uranio! Y a eso hay que añadir que, todo el torio que se obtienen en la minería es apto para su uso comercial, frente al 0.71 % del uranio, con lo que la relación final pasa a ser de 1 a 250. De ahí que previsiblemente, con el torio podamos mantener todas las necesidades energéticas mundiales durante siglos, frente a los 100 años del uranio. Hay que tener en cuenta que para conseguir la misma energía que obtenemos de una tonelada de torio necesitaríamos quemar ¡3.500.000 toneladas de carbón!



Torio metálico

 Entre los reactores en proyecto, los más interesantes son los LFTR, cuyo modo de funcionamiento es inherentemente seguro. Su combustible es líquido en el modo normal de operación, por lo que ante una situación de emergencia puede ser fácilmente redireccionado a un lugar más seguro, lejos del núcleo del reactor. Eso permite que pueda ser apagado sin la necesidad de energía extra (fue un problema en Fukushima) o la intervención humana. El combustible de fluoruro no reacciona con el aire o el agua y lo que es más importante, atrapa en sales estables el estroncio y el cesio. Gracias a esto los LFTR soportan altas temperatura a presión ambiente, en contraposición a los reactores de uranio refrigerados por agua a presión.

Pero su principal baza, sin lugar a dudas, es que el torio no es adecuado para fabricar armas nucleares. De las 70.000 cabezas nucleares que existen en el mundo ninguna lleva torio. De hecho su funcionamiento ayuda a disminuir la proliferación nuclear pues los reactores de torio no pueden arrancar por sí mismos, necesitan de la ayuda de plutonio o uranio enriquecido para ello, eliminándolos en el proceso. La reacción es:

Th + U-235 -> U-233 (que se quema en el reactor)

Th + Pu -239 -> U-233 (que se quema en el reactor)

Por ello los podemos considerar consumidores netos de plutonio, con lo que ayudan a reducir el stock de residuos nucleares de doble uso. Los reactores que funcionan con torio producen un 50% menos de residuos nucleares, si lo medimos por volumen o un 70% menos si es por peso. Además se pueden construir reactores de muy pequeño tamaño, algo imposible con el uranio (ver gráfico). Por todo ello se piensa en ellos como la opción ideal para extender el uso de la energía nuclear por todas las naciones.

Política global entorno al torio:

India lleva décadas promoviendo esa opción, aunque todavía no han construido reactores comerciales de gran capacidad. La India con grandes reservas de torio, necesita un método fiable y eficaz para abastecer la economía del segundo país más poblado de la Tierra. De ahí que necesiten al menos 270 GW de electricidad nuclear de aquí al 2050. El único reactor actualmente en funcionamiento es el Kakrapar-1.

China, Rusia, Francia y Estados Unidos están desarrollando la tecnología, mientras que el departamento de energía atómica Indio junto con el británico, han acordado realizar un programa conjunto para desarrollar cinco proyectos diferentes en torno al potencial energético del torio.

A pesar de todos estos parabienes, los reactores con torio aún no han sido probados a escala comercial. Tan solo existen prototipos a pequeña escala para testarlos. Un reactor LFTR experimental de 10 Mw funcionó durante la década de los sesenta en USA pero con (uranio + plutonio). China también ha anunciado este mismo año, su intención de crear un reactor de torio tipo MSR, pero se desconocen los plazos de ejecución. El motivo de que haya tecnologías maduras para la explotación comercial del uranio y apenas ninguna para el torio, se debe simplemente al origen militar de la investigación nuclear. Pero no existe ningún impedimento técnico que pueda dificultar su desarrollo en el futuro.

PANORAMA ENERGÉTICO 2010

Delta del Nilo en Egipto. Las antiguas civilizaciones dependían tanto del
agua como las actuales dependen de la energía.

Gracias a las estadísticas que publica anualmente la empresa petrolera BP y que podemos consultar en el Statistical Review of World Energy, comprobamos que en el años 2010 se produjo un espectacular incremento en el consumo mundial de energía. En 20 años, desde 1990 hasta el año 2010 se ha incrementado en un tercio el consumo mundial de energía primaria. Pero lo dramático no es ese 33%, sino el brusco cambio de pendiente que observamos en la curva. Si nos fijamos en el gráfico, en 14 años (1990 -2004) se produjo un incremento del 16%, pero a partir del 2004 y en menos de la mitad de tiempo, se incrementó otro 16%.

También es destacable la disminución de consumo del año 2009 (la primera desde 1982) como consecuencia de la crisis económica mundial. Si no fuera por ese bache habríamos alcanzado las 12.000 Mtpe (millones de toneladas de petroleo equivalente) incluso antes. Pero como tras cada caída, siempre hay un rebote, y el del 2010 ha sido espectacular, con un incremento global del 5.6%. Tenemos que remontarnos a 1973 para ver algo similar.

Especialmente significativo resulta que ese incremento se debe a los países en vías de desarrollo (7,5%), mientras que los países OCDE “solo” contribuyeron con un 3,5%. En 2010 China alcanzó una proporción del 20,3% del consumo energético global, superando a Estados Unidos como mayor consumidor del mundo.

Si atendemos al mix energético, comprobamos que la política energética de los gobiernos sigue siendo, crecer como se pueda y con el combustible más barato. El consumo de carbón (principal emisor de gases de efecto invernadero) ha crecido un 7,6% en solo un año, empujado sobre todo por los países no OCDE (8,7%), pero también por los industrializados (5,2%) que siguen incrementando su participación. La proporción del carbón en el mix energético se ha incrementado hasta másximos no vistos desde 1970, en parte debido a que China se ha convertido en el mayor deborador de carbón del mundo, con un 48,2% del total.

El consumo de petróleo tampoco sorprende. Pese a los altos precios derivados de haber alcanzado el pico en la producción de petróleo convencional (se alcanzó en el 2006 según la Agencia Internacional de la Energía), China aumentó su consumo en un apabullante ¡10,4%! Aunque en el conjunto de países no industrializados se incrementó un 5,5% y entre los países OCDE se contentaron con un modesto 0,9%, lo que deja el cómputo global con el 3,1% de incremento. Aunque resulta alarmante que en 2010 se consumiera más petróleo del que se produjo. La diferencia de 5 millones de barriles diarios se compensó solo gracias a las reservas almacenadas.

Finalmente, quiero hacer notar que, cerca del 90% de la energía que consumimos en la actualidad proviene de combustibles fósiles (carbón, gas natural y petróleo). ¿Cómo podemos compensar esta dependencia casi absoluta de unas fuentes cada vez más escasas, contaminantes y caras? Vean en el gráfico la línea naranja oscuro, para comprobar la contribución de las energías renovables en los últimos 25 años. Sí, efectivamente, a mí me ha sucedido algo parecido, - ¿dónde esta la línea? -

Pero siempre nos quedará la energía hidráulica, la única entre las renovables que permite su regulación. Solo tenemos que comprobar en el gráfico el aumento de su contribución al mix energético. -¡Ah, pues no!, permanece casi igual.-

Entonces, ¿qué nos queda? - ¡santiguarnos! - Sí, y después permitir crecer a la industria nuclear que ha permanecido practicamente paralizada durante los últimos 28 años. Teniendo en cuenta las magnitudes energéticas de las que estamos hablando, la energía atómica (con todos sus inconvenientes) es la única alternativa viable.

PANORAMA NUCLEAR 2010

La cantidad total de electricidad generada por centrales nucleares se incrementó en 2010, tras tres años consecutivos de lento declive. Sin embargo una caída brusca de la producción es esperable para el ejercicio 2011, como consecuencia del accidente de Fukushima.

La producción global del 2010 totalizó 2630 TWh de acuerdo a los datos facilitados por la Agencia Internacional de la Energía Atómica (AIEA). Lo que representa un incremente del 2.8% con respecto a los 2558 TWh generados en 2009. La media de disponibilidad de los reactores se situó en el 81%, frente al 79.4% de un año antes.

En 2010 se consiguió la puesta en marcha de 5 nuevos reactores ( Rostov 2 en Rusia, Rajasthan 6 en India, Ling Ao 3 y Qinshan II-3 en China, y Shin Kori 1 en Corea del Sur), con una potencia acumulada de 3722 MWe. Si continúa la progresión actual se espera alcanzar los 12 nuevos reactores por año hacia 2015.

En el lado de las bajas solo cabe citar un pequeño reactor experimental francés, el Phenix, con 130 MWe de potencia.

La construcción de nueva capacidad continúa a buen ritmo con un total de 16 proyectos iniciados en 2010, que totalizan 15.846 MWe de potencia. De estos, 10 corresponden a China, 2 a Rusia, 2 a India y 1 a Brasil. Finalmente hay otro en Japón que se inició en 2010 y que ahora necesitará de mejoras en la protección contra terremotos antes de continuar su construcción.

Un Tsunami llamado Fukushima:El impacto de la crisis de Fukushima sin duda se hará notar este año y en los siguientes. Solo en 2011 la generación de electricidad de origen nuclear caerá fuertemente en Japón, pues en el mes de Mayo solo 17 de los 54 reactores del país se encontraban en funcionamiento; 22 de ellos están parados a la espera de revisión y nuevos certificados de seguridad contra Tsunamis. Las unidades 1 a 4 de Fukushima están muy dañadas, y también se ha apagado de forma definitiva la 5 y la 6. Las unidades 4 y 5 de la planta de Hamaoka también han sido desconectadas y es improbable su reactivación. Los 9 reactores restantes se encuentran en parada fría a la espera de una decisión política.

Paralelamente han sido desconectados de forma permanente 7 reactores en Alemania.

Las consecuencias energéticas no se han hecho esperar. Ya se ha producido un fuerte incremento en la demanda de GNL (Gas Natural Licuado). Japón era el mayor consumidor de gas del mundo, con 287 regasificadoras en su territorio. Pero la necesidad japonesa de paliar la pérdida de potencia nuclear, junto con el repentino apagón nuclear alemán, ha supuesto un incremento del 13% en el consumo mundial de gas, lo cual se está dejando ver en los precios y en lo que no se comenta, ¡el incremento de gases de efecto invernadero!

RESIDUOS NUCLEARES

Transporte de residuos por tren en alemania. Observese el calor que emiten.

Hasta el momento he defendido la necesidad de utilizar la energía nuclear como única salida viable a la inminente crisis del petróleo. Para conseguir la independencia del petróleo hay que electrificar el transporte y eso supone recurrir al automóvil de hidrógeno, pues es el único que cuenta con la suficiente autonomía. Para alimentar las pilas de combustible, se necesita producir el hidrógeno a precios competitivos, y eso, como comente en el post correspondiente, solo se logra mediante la energía nuclear. Aunque existen métodos alternativos, los demás cuentan con diversos inconvenientes, precio excesivo (energías renovables), producción de gases de efecto invernadero (gas natural, carbón), pocos lugares aptos para su construcción (termosolar de torre central), etc.

Sin embargo, la energía nuclear no está exenta de problemas, y entre ellos el que está resultando más difícil de resolver es el de los residuos radiactivos. ¿Qué hacer con residuos que mantendrán su letalidad durante cientos de miles de años? Esa es sin duda, la gran pregunta por resolver. A continuación expongo brevemente las alternativas que se están investigando.

Las centrales nucleares están preparadas para retener de forma segura los residuos generados a lo largo de toda la vida del reactor. Los residuos radiactivos son controlados sistemáticamente y acumulados en instalaciones apropiadas. Pero tras el desastre de Fukushima cabe preguntarse si no hubiera sido más fácil controlar una central nuclear que no guarde sus residuos en el mismo lugar en el que se encuentra el reactor. Esto supondría la necesidad de revisar la estructura de las nuevas centrales que se construyan.

En la explotación de la energía nuclear se generan distintos tipos de residuos, en función del tipo de radiaciones emitidas y su intensidad. Como ejemplo, en España se generan cada año 160 toneladas de combustible gastado (de alta actividad) y unas 2000 toneladas de residuos de baja y media actividad (RMBA). Aunque parezcan cantidades importantes estos residuos suponen el 1 por mil de los residuos peligrosos generados por la industria española. Además los residuos de alta peligrosidad tienen una densidad muy alta, por lo que 160 toneladas son en realidad un volumen tan pequeño que cabría en el salón de cualquier casa.

Para los residuos RMBA de baja actividad, que son la mayor parte de los residuos nucleares, ya se cuenta en España con una solución completa y definitiva. Los RMBA son enviados para ser tratados por la compañía (ENRESA) y depositadas de forma definitiva en el almacén de El Cabril. Los residuos son analizados previamente, compactados y llevados a un almacén bajo control. El periodo de peligrosidad en estos casos es relativamente manejable, al ser la vida media inferior a 30 años.

Mención aparte merecen los residuos de alta actividad (RRAA), los derivados directamente de los combustibles quemados en las centrales nucleares. Estos materiales tienen una alta radiactividad, tiempo de almacenamientos extremadamente altos para algunos de sus componentes (pueden llegar a los cientos de miles de años para el caso de los actínidos), y la peligrosa presencia de materiales que como el plutonio pueden ser utilizado en el ámbito militar. Por último desarrollan el suficiente calor por si mismos como para dañar su propia naturaleza o al medio ambiente.

¿Qué se hace en la actualidad con los RRAA? En la actualidad son almacenados en las propias piscinas de la central, donde el agua se encarga de refrigerarlos y mantener su radiación bajo control. En una segunda etapa los residuos RRAA serán enviados a un almacén temporal centralizado (ATC), en donde permanecerán durante 60 años refrigerados por aire. En ese tiempo se debe haber llegado a un consenso en la comunidad científica sobre el mejor método para el tratamiento de los residuos. Una vez tratados se almacenaran a más de 500 metros de profundidad en el (AGP). Almacén geológico profundo situado sobre formaciones geológicas que han permanecido estables durante miles de años.

Por lo tanto lo que queda por dilucidar es cómo serán tratados los RRAA tras el periodo de 60 años en el ATC. En la actualidad se están evaluando una amplia gama de técnicas que conducen al final a unos mismos procesos de “separación” y “transmutación”. Correctamente tratados se podría disminuir la cantidad de residuos a la centésima parte del original y además aumentar la generación de electricidad que se obtiene de ellos. Los RRAA contienen varios grupos de isotopos de distinta naturaleza. Tras realizar los procesos químicos de separación-transmutación se consiguen agrupar los isotopos similares para tratamientos individuales y específicos.

1. Uranio: puede ser reutilizado para obtener más energía.

2. Materiales estructurales activados: Tienen un gran volumen y masa. No generan calor y se les considera de baja actividad, por lo que no presentan problemas para su manipulación y almacenaje.

3. Fragmentos de fisión de vida media y corta: Terriblemente radiactivos y emisores de calor, deben ser tratados con especial cuidado. Como factor a nuestro favor cuenta la vida media baja de tan solo 30 años, por lo que tras un periodo de entre 100 y 200 años se enfrían lo suficiente para ser tratados como residuos normales.

4. El último grupo lo componen los actínidos transuránicos: plutonio, neptunio, americio, curio, etc. Esto son los más peligrosos de todos, tanto por el riesgo de proliferación armamentística, como por su alta radiactividad (pude provocar una explosión nuclear si no son almacenados correctamente). Para colmo de males, tienen una duración enorme en comparación a toda la historia de la humanidad, ¡centenares de miles de años! Por ello, la solución propuesta pasa por la trasmutación, que consiste en convertirlos en un nuevo combustible nuclear transformándolos en residuos de los tipos anteriores y simultaneamente, generamos grandes cantidades de energía extra. De este modo se consigue tres grandes logros, disminuir el tiempo de vida de los residuos, anular la proliferación, y conseguir un extra de energía para nuestra sociedad. Para este proceso se tendrían que utilizar un nuevo tipo de reactores, los reactores rápidos o los ADS (mezcla de aceleradores y reactores rápidos). Si los cálculos no fallan estos procesos podrían reducir la cantidad y radiotoxicidad de los elementos RRAA hasta llegar a una centésima, e incluso una milésima parte de la cantidad original.