Los reactores de sal fundida abren una nueva esperanza para la energía nuclear

Es el segundo hito importante de Kairos Power en las últimas semanas. En diciembre, la Comisión Reguladora Nuclear de Estados Unidos (NRC, por sus siglas en inglés) le concedió el permiso de construcción del primer reactor nuclear de prueba de la empresa.

Las centrales nucleares pueden proporcionar una fuente constante de energía libre de carbono, un componente crucial para hacer frente al cambio climático. Sin embargo, las grandes instalaciones nucleares proyectadas y en marcha han sufrido numerosos retrasos debido a la resistencia de los ambientalistas y los desorbitados presupuestos.

En ese contexto, Kairos Power y otras empresas que trabajan en diseños avanzados de reactores esperan reavivar las esperanzas en la energía nuclear presentando una nueva versión de la tecnología que podría reducir los costos y los plazos de construcción, además de brindar mayores estándares de seguridad.

Según Edward Blandford, cofundador y director tecnológico de Kairos Power, la tecnología y el método de construcción adoptado por la compañía son "fundamentalmente distintos" de los reactores comerciales actuales.

En la actualidad, casi todas las centrales nucleares comerciales utilizan el mismo tipo de uranio enriquecido como combustible para generar electricidad mediante reacciones de fisión nuclear y la temperatura del reactor se controla con un sistema de refrigeración que utiliza agua.

No obstante, cada vez son más las empresas que trabajan para retocar esta fórmula convencional en un esfuerzo por reducir los costos y aumentar las medidas de seguridad. En el caso de Kairos Power, la compañía planea utilizar un combustible alternativo llamado TRISO, fabricado a partir de minúsculos granos que contienen uranio y que pueden incrustarse en carcasas de grafito.

“El combustible TRISO es robusto, capaz de resistir altas temperaturas, la radiación y la corrosión, características que se suman al sistema de refrigeración del reactor al utilizar sal fundida en lugar de agua”, explica Blandford.

El sistema de refrigeración de los reactores que utilizan agua debe mantenerse a alta presión para garantizar que el agua no hierva, lo que siempre supone el riesgo de dejar al reactor sin refrigerante y en peligro de sobrecalentamiento.

En el caso de los reactores de sal fundida el riesgo es mucho menor. La temperatura de ebullición del refrigerante es mucho más alta y, en consecuencia, la eficiencia termodinámica se consigue manteniendo una presión cercana a la atmosférica, lo que reduce el estrés mecánico del sistema, simplificando el diseño y mejorando la seguridad.

Los reactores nucleares de sales fundidas no son nuevos. Se desarrollaron en la década de 1950, pero se dejaron de lado cuando la industria optó por los diseños refrigerados por agua. “Ahora, con la creciente necesidad de generar energía con bajas emisiones de carbono, se reavivó el interés por estas tecnologías", explica Jessica Lovering, directora ejecutiva de Good Energy Collective, organización que aboga por el uso de la energía nuclear.

Las nuevas opciones tecnológicas de reactores podrían ayudar a evitar algunos de los temores en torno a la seguridad de los reactores refrigerados por agua, y también pueden generar electricidad de forma más eficiente.

Los expertos en tecnología nuclear señalan que la tecnología ha cambiado mucho en las últimas siete décadas, aunque advierten que los reactores de sales fundidas, que nunca llegaron a funcionar comercialmente a gran escala, todavía tienen un largo camino por delante antes que puedan funcionar en el entorno altamente controlado de un reactor nuclear.

Ahí es donde entra en juego la unidad de pruebas de ingeniería de Kairos Powe. Hasta el momento, el mayor sistema del mundo construido para hacer circular Flibe, un refrigerante salino a base de flúor.

El sistema utiliza calentadores eléctricos para simular el calor que generarían las reacciones nucleares en el reactor acabado. Las pruebas consisten en bombear una mezcla de Flibe a través de un circuito de refrigeración mientras los ingenieros controlan la temperatura en todo el sistema y la pureza de la sal a lo largo del recorrido. La empresa también ha probado cómo sería repostar el reactor, y cómo puede controlarse y ajustarse la energía que sale del sistema.

“Construir todo un sistema de refrigeración que tal vez nunca se utilizará en un reactor nuclear es una inversión considerable de tiempo, dinero y recursos, pero el enfoque de dar pequeños pasos puede ayudar a tener éxito en la introducción de una nueva tecnología, una tarea históricamente difícil”, señala Patrick White, investigación de la Nuclear Innovation Alliance, un centro de estudios que también alienta el uso de tecnología nuclear.

"Uno de los retos de la energía nuclear es que, por lo general, el primer paso consiste en diseñar el reactor sobre el papel y el siguiente en construirlo", explica White. Kairos Power está intentando un camino diferente: probar nuevos componentes durante el desarrollo del proyecto para acelerar el desarrollo y evitar así que la iniciativa quede atascada en la fase final de la construcción.

En diciembre, la empresa recibió la aprobación de la NRC para construir Hermes, su primer reactor nuclear de pruebas. Hermes producirá unos 35 megavatios de potencia térmica, muy por debajo de los 1.000 megavatios que suelen producir los reactores comerciales. Su finalización está prevista para 2026.

Otras empresas también están utilizando sales fundidas o combustible TRISO en sus diseños nucleares avanzados. X-energy, con sede en Maryland, está desarrollando un reactor refrigerado por gas que utiliza combustible TRISO; mientras que TerraPower y GE Hitachi Nuclear Energy están desarrollando un reactor refrigerado por sodio que utiliza sales fundidas para almacenar energía.

Aún queda un largo camino por recorrer antes de que el diseño de Kairos Power y otros reactores avanzados puedan sumarse a la red de suministro de electricidad. Por lo pronto, la empresa tiene previsto construir al menos otros dos sistemas de refrigeración de prueba a gran escala antes de finalizar Hermes, explica Blandford.

La empresa también tendrá que obtener una licencia de explotación para su reactor de demostración Hermes, el segundo de los dos principales pasos reglamentarios que tendrá que dar ante la NRC. Después vendrá Hermes 2, que incluirá dos reactores similares en escala y diseño al primer Hermes, además de un sistema para transformar el calor generado en electricidad. Por último, la empresa pasará a reactores de mayor tamaño y escala comercial.

“Todo ello llevará algún tiempo, pero tanto Kairos como otra empresas que están trabajando en la misma línea creemos que los resultados merecen la pena. La tecnología que utiliza sales fundidas y combustibles alternativos al uranio abren un campo de oportunidades para mejorar la eficiencia y la seguridad en materia de energía nuclear”, concluye Blandford.

(Con información de agencias)