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TORIO + SAL
Nuclear sin uranio: El primer reactor de China
ENERNEWS/MINING PRESS

Un reactor experimental de sales fundidas. Foto cortesía de Oak Ridge National Laboratory

28/07/2021

China tiene previsto terminar la construcción de un prototipo de reactor nuclear de sales fundidas en la desértica ciudad de Wuwei en los próximos meses, con planes para establecer posteriormente una serie de centrales a mayor escala en entornos similares.

Se espera que el reactor nuclear de sal fundida, que funciona con torio líquido en lugar de uranio , sea más seguro que los reactores tradicionales porque la sal fundida se enfría y solidifica rápidamente cuando se expone al aire, aislando el torio, por lo que cualquier fuga potencial derramaría mucho. menos radiación en el entorno circundante en comparación con las fugas de los reactores tradicionales. 

Se espera que el reactor prototipo se complete el próximo mes, y las primeras pruebas comenzarán en septiembre. Esto allanará el camino para la construcción del primer reactor comercial, cuya construcción está programada para 2030.

Como este tipo de reactor no requiere agua, podrá operar en regiones desérticas. La ubicación del primer reactor comercial será en la ciudad desértica de Wuwei, y el gobierno chino tiene planes de construir más en los desiertos y llanuras escasamente poblados del oeste de China, así como hasta 30 en países involucrados en el cinturón y Road ", un programa de inversión global que verá a China invertir en la infraestructura de 70 países.

Los funcionarios del gobierno chino consideran que las exportaciones de energía nuclear son una parte clave del programa Belt and Road.

"'Salir' con la energía nuclear ya se ha convertido en una estrategia estatal, y las exportaciones nucleares ayudarán a optimizar nuestro comercio de exportación y liberarán la capacidad de fabricación nacional de alta gama", dijo Wang Shoujun, miembro del comité permanente de la Conferencia Consultiva Política Popular de China (CPPCC), un organismo asesor político que actúa como un vínculo entre el gobierno chino y los intereses comerciales.

El torio, un metal radiactivo plateado que lleva el nombre del dios nórdico del trueno, es mucho más barato y más abundante que el uranio, y no se puede utilizar fácilmente para crear armas nucleares. El nuevo reactor es parte del impulso del presidente chino, Xi Jinping, para lograr que China sea neutral en carbono para 2060, según el equipo del Instituto de Física Aplicada de Shanghai que desarrolló el prototipo. 

China actualmente contribuye con el 27% de las emisiones globales de carbono totales, la mayor cantidad de cualquier país individual y más que todo el mundo desarrollado combinado, según un informe de 2019 del Rhodium Group, con sede en EE.UU. 

 

"Los reactores de pequeña escala tienen ventajas significativas en términos de eficiencia, flexibilidad y economía", escribieron Yan Rui, profesor de física en el Instituto de Física Aplicada de Shanghai, y sus colegas en un artículo sobre el proyecto publicado el 15 de julio en la revista Nuclear Techniques. "Pueden desempeñar un papel clave en la transición futura a la energía limpia. Se espera que los reactores de pequeña escala se desplieguen ampliamente en los próximos años".

En lugar de usar barras de combustible, los reactores de sales fundidas funcionan disolviendo el torio en sal líquida de fluoruro antes de enviarlo a la cámara del reactor a temperaturas superiores a 1,112 Fahrenheit (600 grados Celsius). 

Cuando se bombardea con neutrones de alta energía, los átomos de torio se transforman en uranio-233, un isótopo del uranio que luego puede dividirse, liberando energía e incluso más neutrones a través de un proceso llamado fisión nuclear . Esto inicia una reacción en cadena, liberando calor en la mezcla de torio y sal, que luego se envía a través de una segunda cámara donde se extrae el exceso de energía y se transforma en electricidad. 

Los reactores de torio han tenido durante mucho tiempo un atractivo evasivo para los científicos nucleares. Sentado solo dos posiciones a la izquierda del uranio en la tabla periódica de elementos químicos, casi todo el torio extraído es torio-232, el isótopo utilizado en las reacciones nucleares. Por el contrario, solo el 0,72% del uranio extraído total es el uranio 235 fisible utilizado en los reactores nucleares tradicionales. Esto hace que el torio sea una fuente de energía mucho más abundante. 

Las ventajas del torio no se detienen ahí. Los productos de desecho de las reacciones nucleares del uranio-235 siguen siendo altamente radiactivos por hasta 10,000 años e incluyen plutonio-239 , el ingrediente clave en las armas nucleares. Los desechos nucleares tradicionales deben almacenarse en contenedores de plomo, aislarse en instalaciones seguras y someterse a controles rigurosos para garantizar que no caigan en las manos equivocadas. 

Por el contrario, los principales subproductos de una reacción nuclear de torio son el uranio-233, que se puede reciclar en otras reacciones, y varios otros subproductos con una "vida media" promedio (el tiempo que tarda la mitad de los átomos radiactivos de una sustancia decaer a un estado no radiactivo) de solo 500 años. 

Después de que el prototipo de 2 megavatios se haya sometido a pruebas en septiembre, China planea construir su primer reactor comercial de torio. Con solo 10 pies (3 metros) de altura y 8 pies (2,5 m) de ancho, los investigadores afirman que será capaz de generar 100 megavatios de electricidad, suficiente para proporcionar energía a 100.000 personas. Aún así, debe combinarse con otros equipos, como turbinas de vapor, para generar electricidad utilizable. 

El concepto de reactor de sal fundida se ideó por primera vez en 1946 como parte de un plan del predecesor de la Fuerza Aérea de los EE.UU. Para crear un jet supersónico de propulsión nuclear. 

Sin embargo, el experimento y los muchos otros que siguieron, incluido un reactor experimental en el Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee que funcionó durante muchos años, tuvieron problemas. La corrosión causada por las tuberías agrietadas con sal caliente y la débil radiactividad del torio dificulta que las reacciones de fisión se acumulen a niveles sostenibles sin agregar uranio. Las investigaciones sobre el torio se detuvieron.

Todavía no está claro cómo, sesenta años después, los investigadores chinos han resuelto estos problemas técnicos.

El esfuerzo de China es el más desarrollado de muchos otros nuevos intentos de crear reactores de torio, incluido uno llamado Natrium, que planea construir una planta piloto en Wyoming y cuenta con el respaldo financiero de Bill Gates y Warren Buffett.

Los reactores nucleares no son la única tecnología en la que China está invirtiendo como parte de su esfuerzo por convertirse en carbono neutral. La presa de Baihetan, la segunda instalación hidroeléctrica más grande del mundo después de la presa de las Tres Gargantas de China, entró en funcionamiento en junio y tiene una capacidad de generación de energía de 16 gigavatios. La consultora Wood Mackenzie estima que China agregará 430 gigavatios de nueva capacidad de energía solar y eólica en los próximos cinco años.

Incluso cuando China se posiciona como líder mundial en la lucha contra el cambio climático , el país ya se encuentra bajo una gran presión por los fenómenos meteorológicos extremos. Las graves inundaciones en la provincia de Henan esta semana desplazaron a unas 100.000 personas y mataron al menos a 33, informó CNN. La oficina meteorológica de Zhengzhou, la capital de la región, dijo que los tres días de lluvia coincidieron con los niveles observados sólo "una vez en 1.000 años".

 

Reactores de sales fundidas: ¿Qué prometen?

Desde la década de 1940, los científicos han estado explorando una alternativa conocida como reactores de sales fundidas, que prometen un camino mucho más seguro. En lugar de uranio y plutonio, estos reactores utilizan el torio, un metal plateado muy abundante que no puede utilizarse fácilmente para fabricar bombas. Además, estos reactores funcionarían de una manera que no plantea los mismos peligros que los convencionales.

Esto se debe a que, en lugar de barras de combustible sólidas, el torio se disuelve en sal fundida que fluye por el reactor a alta temperatura. En esta forma, la sal líquida actúa como refrigerante y no hay necesidad de sistemas de refrigeración por agua a alta presión, y si hay un accidente y el combustible queda expuesto al aire, se enfría rápidamente y se vuelve sólido. En comparación con un reactor nuclear convencional, que puede cubrir rápidamente vastas zonas de material radiactivo, esto limita considerablemente la posible contaminación del entorno.

A pesar de su promesa, el avance de la tecnología de los reactores de sales fundidas ha sido lento. Los experimentos se llevaron a cabo en Estados Unidos en los años 60 y 70, y después en Asia y Europa. Más recientemente, un grupo de investigación de los Países Bajos puso en marcha experimentos para convertir esta tecnología en una fuente de energía a escala industrial.

En los últimos tiempos, China ha liderado la iniciativa. En 2011, su gobierno aprobó los planes para un reactor de torio con sales fundidas en la desértica ciudad de Wuwei, en la provincia de Gansu, y encargó a sus científicos el desarrollo de la tecnología para hacerlo funcionar. Ahora, según informa el South China Morning Post, la construcción del prototipo de reactor de dos megavatios finalizará el mes que viene y las primeras pruebas podrían comenzar en septiembre.

Si estos planes se llevan a cabo, la instalación se convertiría en el primer reactor de sales fundidas de torio operativo en todo el mundo. Los científicos del gobierno esperan utilizarlo como trampolín para el desarrollo de reactores de sales fundidas de torio más grandes que generen hasta 100 MW, los cuales están planeados para otros lugares desérticos y podrían proporcionar cada uno energía suficiente para 100.000 habitantes. Se espera que la construcción del primer reactor comercial esté terminada en 2030.

 

Obstáculos en la tecnología emergente

Los planes son grandiosos, pero los detalles no están claros, sobre todo en lo que respecta a los obstáculos técnicos que han afectado a esta tecnología en el pasado. Uno de los principales problemas de los reactores de sales fundidas es la corrosión, ya que la sal fundida radiactiva es propensa a corroer las tuberías y otros componentes.

Otro problema está relacionado con los procesos que impulsan la generación de energía. Los reactores nucleares convencionales son capaces de dividir los átomos de uranio de forma que se produzca una reacción en cadena y una producción continua de energía, mientras que el torio no contiene suficiente material fisible para hacerlo por sí solo. Esto significa que, de todos modos, debe mezclarse con uranio u otro material que ayude a desencadenar las reacciones necesarias.

Esto significa que nunca se ha probado un reactor nuclear de torio a escala comercial, y muchos dudan de que alguna vez se haga. En cualquier caso, los científicos chinos han liderado la investigación y el desarrollo en este campo desde que el proyecto se puso en marcha hace una década, así que quizás estén finalmente preparados para mostrar sus cartas.


YouTube: ¿Qué es el torio? el componente clave del nuevo reactor


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