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ENERGÍA Y AMBIENTE
El futuro de la nucleoeléctrica entre la AI y la desalación
ENERNEWS/ MININGPRESS

La inteligencia artificial puede jugar un gran papel en el camino al Net Zero ampliando capacidades a la energía nucleoeléctrica

03/11/2023

ANAHÍ ABELEDO

Las centrales nucleares podrían ofrecer una solución a la vez que cumplen un doble propósito: producir electricidad con bajas emisiones de carbono y convertir el agua de mar en agua dulce. La energía nucleoeléctrica suministra el 10 % de la electricidad total mundial y una cuarta parte del suministro eléctrico con bajas emisiones de carbono. La inteligencia artificial puede jugar un gran papel dentro de las innovaciones tecnológicas que se están experimentando. 

Actualmente hay 410 reactores nucleares de potencia en funcionamiento que suman un total de más de 368 000 MW(e) de capacidad instalada en 31 países. En tanto, hay 57 reactores en construcción en 17 países, de los cuales 3 están construyendo sus primeros reactores nucleares.

La Iniciativa de Armonización y Normalización Nuclear del OIEA está hallando un terreno común entre reguladores, diseñadores, operadores y otras partes interesadas para apoyar el despliegue tecnológico y físicamente seguro de estos reactores avanzados, incluidos los reactores modulares pequeños.

En la búsqueda de las emisiones netas cero, la AIE sostiene que la energía nuclear está bien posicionada para ayudar a descarbonizar el suministro de electricidad y que una reducción de la energía nucleoeléctrica encarecería y dificultaría más las ambiciones de alcanzar las emisiones netas cero.

Qué es la energía nuclear? ¿Qué es la energía atómica? Definición | OIEA

Las perspectivas de la energía nucleoeléctrica dependen no solo de las innovaciones en las tecnologías de reactores, sino también de los procesos de fabricación, la seguridad física del suministro del combustible, las soluciones relacionadas con el combustible gastado y otros factores. 

La transición mundial hacia la energía nucleoeléctrica quedó patente el pasado año en la Conferencia General del OIEA de 2022. Cincuenta y un países —una cifra sin precedentes— promovieron el papel de la energía nucleoeléctrica para la consecución de sus objetivos en relación con la mitigación del cambio climático, la seguridad energética y el desarrollo sostenible.

“La crisis climática y la crisis energética han impulsado a más países a considerar la energía nucleoeléctrica como parte de la solución, ya que encuestas de opinión pública de todo el mundo están demostrando un creciente grado de aceptación de este tipo de energía, —señaló el director general, Rafael Mariano Grossi.  

Ya existen ejemplos de cómo innovaciones como la inteligencia artificial y la fabricación aditiva están allanando el camino a soluciones seguras y sostenibles que podrían ayudar a ahorrar costos y mejorar los aspectos económicos de la operación de las centrales nucleares.

Las centrales nucleares son fuentes de energía distribuibles: pueden ajustar su producción según la demanda de electricidad. 

La posibilidad de establecer sistemas de energía híbridos que reúnan las fuentes de energía nucleoeléctrica y de energía renovable responde a la necesidad de contar con redes flexibles y reducir las emisiones al tiempo que se optimizan los recursos financieros. 

El uso de la energía nucleoeléctrica para aplicaciones no eléctricas, como la calefacción urbana, la producción de hidrógeno, la desalación y la producción de calor para procesos industriales, ofrece opciones para reducir las emisiones.

Para aprovechar el poder de la energía nuclear para la transición a emisiones netas cero, el OIEA puso en marcha la iniciativa Atoms4NetZero, que pretende informar a los responsables de la formulación de políticas y de la toma de decisiones sobre el posible camino a seguir para que la energía nucleoeléctrica se convierta en el eje central fiable de transiciones energéticas limpias, asequibles, resilientes y más seguras. 

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LA DESALACIÓN NUCLEAR
El OIEA lleva casi 30 años prestando apoyo a los países en sus esfuerzos por mejorar el suministro y la calidad del agua limpia, así como el acceso a esta, mediante la desalación nuclear, un proceso que utiliza el calor y la electricidad producidos por una central nuclear para eliminar la sal y los minerales del agua de mar a través de la destilación o la separación por membranas, principalmente por ósmosis inversa.

En 1996 el OIEA creó su primer grupo asesor sobre desalación nuclear, que contribuyó a fomentar el debate sobre las actividades de desalación nuclear y sirvió de foro para que los países intercambiaran sus experiencias en el uso de centrales nucleares para desalar agua. 

La desalación consume mucha energía, es imprescindible alimentarla con fuentes a gran escala que no produzcan emisiones de carbono, como la energía nuclear.

“Las aplicaciones no eléctricas alimentadas con energía nuclear, como la desalación, ofrecen soluciones sostenibles para una serie de tareas que requieren mucha agua a las que se enfrentarán las generaciones actuales y futuras, desde las necesidades de consumo de millones de hogares y las aplicaciones industriales del agua dulce hasta la agricultura y la ganadería”, afirma Francesco Ganda, jefe técnico de Aplicaciones No Eléctricas en el OIEA.

"La desalación mediante energía nucleoeléctrica es menos intensiva en carbono y es competitiva en términos de costos frente a métodos alternativos, como las técnicas que utilizan combustibles fósiles", afirma Omar Yusuf, en un artículo en el boletín del organismo.

Estaciones nucleares portátiles de desalinización para luchar contra la  escasez de agua | Computer Hoy
Estaciones nucleares portátiles de desalinización para luchar contra la escasez de agua

 

La India, el Japón y Kazajstán son los países con más experiencia en materia de desalación nuclear, con cientos de años-reactor de operaciones exitosas en su haber. Esta solución ofrece un camino viable y económico para abastecer de agua potable a miles de comunidades.

“Las centrales nucleares podrían ayudar a satisfacer la creciente demanda de agua potable y dar esperanza a las zonas que sufren una grave escasez de agua en muchas regiones áridas y semiáridas”, afirma Ganda. 

El especialista explica que cada vez son más los países que se plantean seriamente la posibilidad de utilizar la desalación mediante energía nuclear para satisfacer sus necesidades de agua, evitando a su vez generar emisiones de carbono. 

Para fomentar y acelerar la adopción de medidas en este ámbito científico, el OIEA ha desarrollado y puesto en marcha dos programas informáticos: el Programa de Evaluación Económica de la Desalación y el Programa de Optimización Termodinámica de la Desalación. 

Ambos están diseñados para que los expertos puedan realizar análisis económicos, termodinámicos y de optimización de distintas fuentes de energía cuando se combinan con diversos procedimientos de desalación.

UN CASO DE DESALACIÓN: JORDANIA
En 2022, a través de su programa de cooperación técnica, el OIEA celebró un curso nacional de capacitación en Ammán (Jordania) con el fin de crear capacidad en el uso de reactores modulares pequeños (SMR) para desalar agua. 

Por conducto de la Plataforma del OIEA sobre Reactores Modulares Pequeños y sus Aplicaciones, la Comisión de Energía Atómica de Jordania (JAEC) solicitó un examen por expertos del OIEA en materia de energía nucleoeléctrica de un estudio sobre desalación nuclear en el que se utilizan SMR.


Las plantas de desalación nuclear, como la que se observa en la imagen, situada en el Complejo Nucleoeléctrico de Karachi (Pakistán), han demostrado ser una opción viable para satisfacer la creciente demanda de agua potable

 

“En Jordania la desalación se considera la principal fuente de agua dulce para satisfacer la demanda prevista y reducir el déficit entre la oferta y la demanda”, expresa Khalid Khasawneh, comisario de Reactores Nucleares de la JAEC. 

En el estudio se determinó que es viable utilizar la energía nuclear para la desalación en Jordania. Khasawneh añadió que este proceso “ofrece a los consumidores finales agua dulce a un precio competitivo frente a las fuentes de energía importadas”.

LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL SUMA A LA NUCLEOELÉCTRICA
El OIEA encabeza un proyecto coordinado de investigación dedicado a estudiar cómo la inteligencia artificial puede ayudar en el despliegue de los reactores modulares pequeños.

“Es normal el entusiasmo que existe ante todo lo que pueden hacer los instrumentos generativos, dice Jeremy Renshaw, quien dirige la innovación en materia de IA, cuántica y nuclear en el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica, conocido como EPRI. Los modelos existentes ya son muy potentes y se está trabajando mucho para desarrollar instrumentos nuevos y mejores”.

La IA generativa puede ayudar con las tareas administrativas, pero, al igual que sucede en otras industrias, todavía no es posible utilizarla en centrales nucleares en funcionamiento debido a su carácter novedoso y su falta de transparencia, pues todavía no se conoce a ciencia cierta cómo funcionan y extraen conclusiones las redes artificiales. 

Existen unos sistemas más transparentes llamados IA explicable que apuntan a un posible uso más amplio en las operaciones de las centrales nucleares y se podrá utilizar la IA en centrales nucleares en un futuro próximo. 

Esta tecnología permite obtener resultados más exactos con mayor rapidez, al tiempo que requiere una menor —aunque todavía indispensable— interacción humana. 

El aprendizaje automático ya se está aplicando para detectar grietas en tuberías y tanques de metal en  las centrales nucleares. Se podría, por ejemplo, aumentar la eficiencia y garantizar un suministro constante de electricidad ajustando la generación de electricidad sobre la base de datos en tiempo real, como la demanda de los consumidores, el tiempo meteorológico y el rendimiento de los equipos. 

Las tareas rutinarias podrían automatizarse mediante la robótica y sistemas de IA, lo que permitiría centrar la intervención humana en tareas de alto valor y mejorar la eficiencia de la central. 

También podría optimizar el consumo de combustible y maximizar la producción de energía de los reactores.


Existe un gran interés en las soluciones de IA

 

LOS GEMELOS DIGITALES
“La IA, junto con otras tecnologías, como los gemelos digitales, podría ser decisiva para potenciar la eficiencia de la producción nucleoeléctrica”, afirma Nelly Ngoy Kubelwa, ingeniera nuclear especializada en tecnología innovadora en el OIEA. 

Un gemelo digital es una representación digital de un objeto físico, una persona o un proceso, y puede simular situaciones reales y sus resultados.

Según Kubelwa, en la industria existe un gran interés en las soluciones de IA, pero antes de poder utilizar cualquier tecnología nueva en las centrales nucleares, los reguladores tienen que conocerla y entenderla a fondo para elaborar orientaciones y conceder licencias y permisos para su uso. "Se está debatiendo mucho si la IA, y especialmente la IA generativa, es algo tan novedoso que necesitamos un enfoque totalmente nuevo para regularla o si podemos adaptar las normas vigentes", dice. 

Se necesitarían marcos reguladores.

Desde el organismo internacional aseguran que trabajan con numerosos grupos de investigación  y que se actúa para captar el interés de la generación joven, que es fundamental para garantizar el futuro de la producción de energía nuclear”.

 

 


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*La información y las opiniones aquí publicados no reflejan necesariamente la línea editorial de Mining Press y EnerNews

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