Reactores rápidos marcarán el futuro de la energía atómica
Andrei Nikolaev
© Photo Complejo Químico Siberiano (SJK)
11:45 19/07/2013
Entrevista al científico nuclear ruso Andrei Nikolaev
El Complejo Químico Siberiano (SJK) tiene previsto empezar a construir en 2014 la infraestructura necesaria para la realización del proyecto 'Proryv' (avance importante, en ruso) para la fabricación de un nuevo combustible nuclear de última generación.
Andrei Nikolaev, director del proyecto de creación del reactor experimental BREST-300, cuenta a RIA Novosti los objetivos del proyecto y explica por qué es posible llevarlo a cabo cerca de una gran ciudad sin ningún riesgo para su seguridad.
-No hay demasiada información sobre el proyecto 'Proryv' que se piensa llevar a cabo en el Complejo. Cuéntenos cuáles son sus objetivos y qué pasos están previstos para su realización.
-Recuerdo que, cuando estaba en los últimos años de carrera, en 1980, ya se hablaba de los ciclos cerrados de combustible nuclear en los reactores de neutrones rápidos; y se decía que serían una realidad pasados 50 años, es decir en 2030. Todo el mundo está avanzando por esta línea y Rusia ha decidido intentar adelantar en 10 años este horizonte e introducir un ciclo de este tipo antes. Ya entonces mi sueño era realizar este proyecto: y aquí estoy, intentando llevarlo a cabo.
En 2010, el Gobierno de la Federación Rusa aprobó el Programa Federal 'Tecnologías para la energía nuclear de nueva generación para el periodo 2010-2015 y con perspectivas hasta 2020', cuyo objetivo era la creación de una plataforma tecnológica nueva. El punto principal de este programa eran los reactores de cuarta generación, de los cuales no hay precedentes a nivel mundial (hoy en día están en explotación sólo los reactores de tercera generación o de la llamada generación 3+).
La cuarta generación implica el desarrollo de un reactor con ciclo cerrado de combustible, que no existe actualmente en ningún sitio en el mundo. En general, la puesta en marcha de los reactores se hace mediante un ciclo de combustible abierto: el combustible se utiliza en el reactor, se produce la energía y después ese combustible se almacena.
Hay un ciclo parcialmente cerrado: después de su utilización en el reactor, el combustible se reprocesa parcialmente y se separan los residuos (que normalmente se depositan bajo tierra) del material 'reprocesado', que se almacena para su uso posterior. En el espacio de SJK está previsto crear una instalación energética experimental con ciclo cerrado de combustible: procesaremos el combustible, lo introduciremos en el reactor, lo someteremos a radiación, se producirá energía, lo descargaremos, lo reprocesaremos y, de nuevo, prepararemos el combustible para una nueva carga. Sólo es necesaria una cierta reposición del uranio, mientras el plutonio deja de necesitarse. Y así el almacenamiento de los residuos radioactivos deja de tener importancia.
-¿Qué más ventajas tiene el ciclo cerrado de combustible?
-En un ciclo abierto tiene lugar un reprocesamiento del combustible nuclear. En él, tras la fisión se separan el uranio y el plutonio y tenemos que resolver el problema del plutonio. Después del procesamiento en un reactor rápido, sin embargo, no tiene lugar esta separación. Se descartan los sólo subproductos residuales, pero el combustible de uranio-plutonio sigue en el ciclo. El hecho de que no se separe el plutonio tiene mucha importancia desde el punto de vista de la no proliferación de armas nucleares.
Además, estos reactores pueden servir para consumir los actínidos menores (americio, curio) que se forman en el proceso de fisión. En el proceso de generación de energía convencional estos elementos son simplemente residuos que hay que apartar, pero en nuestro proyecto podrían servir también como combustible.
-¿Cuáles son los plazos para la implementación del proyecto en SJK?
-En primer lugar está prevista la construcción de un módulo para la elaboración de combustible sólido de dióxidos de uranio-plutonio. A finales de este año debería estar lista toda la documentación para que sea posible empezar los trabajos de construcción a mediados de 2014. La instalación debería estar lista, de acuerdo con nuestros planes, para 2017.
Este módulo está pensado para procesar las primeras cargas del reactor y para las recargas posteriores; el reactor en sí debería estar en funcionamiento en 2020: durante dos años funcionará en régimen experimental; y, en 2022, debería estar en funcionamiento el módulo de reprocesamiento de combustible.
Pero no es posible empezar sólo con ese módulo inicial, porque está previsto que, en el mismo espacio, se vayan construyendo paralelamente también edificios e instalaciones auxiliares. Todas las redes necesarias se trazarán de una sola vez en todas las instalaciones. Sin embargo, la puesta en funcionamiento de los distintos módulos ocurrirá en momentos distintos.
Está previsto que el proyecto del reactor se lance en 2014 y creo que podemos hablar de 2015 para su construcción.
-¿Todo esto está previsto que se construya en la fábrica radioquímica?
-Exactamente: en un espacio al noreste de esa fábrica.
-¿Cuáles son las primeras cosas que será necesario llevar a cabo para la puesta en funcionamiento del reactor?
-Como he dicho antes, se trata del primer reactor de este tipo en el mundo. Se trata de un reactor rápido experimental enfriado por plomo con una potencia de 300MW (BREST-0D-300), también conocido como reactor rápido de seguridad natural. Actualmente hay en funcionamiento reactores rápidos enfriados por sodio. El sodio es muy ligero y, sin embargo, nuestro reactor estará enfriado con metales pesados líquidos.
La tarea prioritaria es el desarrollo de la tecnología de producción del nuevo combustible, la tecnología de explotación del nuevo reactor de baja potencia y la tecnología para el reprocesamiento del combustible nuclear y producción de nuevo combustible. Nuestro objetivo es estudiar las posibilidades del nuevo reactor y su capacidad para producir energía eléctrica.
-¿Y cuáles son los planes a largo plazo?
-Está previsto que esté en funcionamiento 30 años. En un primer momento se utilizará sólo para nuestras investigaciones, sin que se utilice para producir energía eléctrica. Si todo va bien, se decidirá pasar al régimen de energía y, después, se podrá pasar a reactores de mayor potencia ya para su explotación comercial.
-¿De qué presupuesto está dotado el proyecto?
-Todo el proyecto tiene un presupuesto de 100.000 millones de rublos (3.125 millones de dólares), de los cuales el bloque de energía supone unos 48.000 o 49.000 millones de rublos (1.500 millones de dólares).
-¿Dónde está previsto adquirir los equipos necesarios para desarrollar el proyecto?
-Todo será de fabricación nacional.
-Dado que en el reactor se usará plomo para el enfriamiento, ¿cómo está previsto resolver el problema de la congelación y descongelación?
-Es una cuestión que ya se ha contemplado: habrá una fuente externa de calor. El plomo, antes de ser introducido en el reactor, se calienta en un depósito y sólo después pasa al cuerpo central del reactor. Todos los sistemas de este reactor están a una temperatura superior a la de fusión del plomo (327º).
Dentro del reactor, el plomo está en un circuito: se calienta al pasar por la zona activa del reactor, se produce un intercambio de temperaturas que produce vapor y hacer moverse una turbina que es la que produce la energía.
-Los expertos, sin embargo, dicen que las características del plomo líquido no están bien estudiadas todavía. Nadie sabe cómo puede comportarse en esas circunstancias…
-Pero con el sodio ya se está trabajando. Y el sodio es un metal muy activo. En contacto con el aire se inflama debido a la humedad; y en contacto con el agua es explosivo. Y eso no ha sido impedimento para crear reactores enfriados por sodio. El BN-600 lleva en funcionamiento 30 años.
El plomo es, desde este punto de vista, más seguro. No arde en contacto con el aire, no estalla en contacto con el agua y es muy poco activo en contacto con los metales usados en los equipos, rara vez entra en aleaciones. Desde el punto de vista químico es también menos peligroso que el sodio. Lo que hace diferente al reactor es la temperatura de fusión: la zona activa del reactor debe estar siempre a alta temperatura (de 500º). Si los reactores que se enfrían por agua funcionan a temperaturas de 220º o 250º, en el nuestro podemos hablar de temperaturas iniciales de 420º y finales de 550º. Ese delta es la energía que queremos conseguir. A mí como físico esas altas temperaturas no me asustan: pero entiendo que a los profanos en la materia pueden les impresionar.
En realidad, el sodio fue escogido porque tiene una baja temperatura de fusión. En aquel entonces no había materiales usados en la construcción que pudiesen alojar temperaturas de fusión (como las del plomo) tan altas. Pero con esa temperatura ya hay reactores que llevan funcionando 30 años. Y ahora tenemos esos materiales.
El mejor centro de investigación en la utilización del plomo en este campo es el Instituto de Energía Leypunsky de Obinsk. Y todos sus estudios están ligados al desarrollo de tecnología para su uso nuclear.
-¿Y qué hay de los riesgos del polonio?
-El polonio es un elemento radioactivo más. Es verdad que como resultado de la radiación se forma polonio-210. Pero el plomo se purgará periódicamente, como los demás elementos. Los elementos que no sean necesarios para el mantenimiento del ciclo de reacción se separarán para su posterior procesamiento y se entregarán al operador nacional para su conservación. El operador tendrá un polígono de almacenamiento subterráneo en la propia SJK.
-La opinión pública ha manifestado su preocupación por el hecho de que se construya al lado de una gran ciudad un reactor experimental con una tecnología no bien desarrollada y que nunca se ha puesto en funcionamiento antes. ¿Qué puede decir a este respecto?
-La seguridad completa no existe. Pongamos por ejemplo los cinco reactores de uranio y grafito que funcionaban en este mismo lugar. Cuando los construyeron en los años 50 nadie pensaba en la seguridad, y eran muy peligrosos. Ante cualquier desviación de los parámetros nominales, era necesaria la intervención de un operario para que el reactor volviera a funcionar normalmente. Yo trabajé en uno de esos reactores y, entonces, nadie preguntaba a la gente.
Nuestro reactor es de neutrones rápidos. Los principios físicos en los que se basa son completamente distintos. Para poner en funcionamiento un reactor tradicional es necesaria una gran reserva de reactividad. Cuando esa reserva cae, hay que volver a parar el reactor y volver a cargarlo. Y así permanentemente.
En un reactor rápido el proceso es completamente distinto. En él, la reserva de reactividad es muy baja al principio para ponerlo en funcionamiento y que se inicie la reacción en cadena. El proceso luego es mucho más estable porque empieza a obtenerse nuevo combustible y el funcionamiento se realiza en equilibrio. En un reactor rápido no es posible la puesta en funcionamiento con los neutrones instantáneos. Como la reserva de reactividad es baja, la presencia de neutrones retardados es también baja. De modo que en ningún caso puede haber una explosión nuclear.
-Según los expertos, los combustibles metálicos son demasiado “jóvenes” como para usarlos en un reactor experimental en las cercanías de una gran ciudad.
-El combustible metálico es, desde el punto de vista físico, mejor que el óxido. El combustible óxido es inflexible y frágil: se quiebra, genera grietas, se hincha ante la acción de los neutrones. En esas circunstancias, el combustible metálico es más fuerte. Por eso se le considera más “compacto”: es más resistente desde el punto de vista de los defectos mecánicos porque no se hincha, no se quiebra y no presiona la cobertura. Y soporta mejor el régimen de temperatura debido a su mayor conductividad térmica.
-¿Por qué se habla de “seguridad natural” cuando se hace referencia al BREST?
-Es una característica de este reactor por la que se apaga ante cualquier desviación de los parámetros de funcionamiento.
-Antes decía que está previsto el reprocesamiento del combustible nuclear. ¿Qué habrá además del polonio y cómo se prevé enfocar esta cuestión?
-No se formará ningún elemento radioactivo adicional. En comparación con los residuos que hoy en día genera la industria nuclear el cambio es total: la cantidad y los volúmenes de residuos son muy pequeños. Los residuos más radioactivos se forman en el combustible. Y como el combustible vuelve otra vez al reactor, la cantidad de residuos radioactivos que hay que almacenar es mínima. Y además el almacenamiento se hará in situ.
-¿Cuándo está previsto que se llegue a la explotación comercial de reactores de neutrones rápidos?
-Nuestro reactor estará en funcionamiento en 2020. Se prevé que la primera versión comercial será la BR-1200 de la Central nuclear de Beloyarsk, que es similar a nuestro BREST y su proyecto va en paralelo. De hecho, nosotros debemos procesar el combustible también para la carga inicial de la BR-1200. Y si nosotros creemos que necesitamos 28 toneladas, la BR-1200 necesitará 40.
Pero este otro proyecto todavía necesita aprobaciones ulteriores: seguramente esperan a ir viendo los resultados en SJK. Si todo va bien con nuestro módulo inicial, se tomarán esas decisiones para seguir avanzando.
http://sp.rian.ru/opinion_analysis/20130719/157581702.html
