El interés por la pequeña energía nuclear está aumentando. Este es el por qué

Tomas de corriente

Los reactores nucleares son cada vez más pequeños, más baratos y más fáciles de fabricar. Esto está inspirando a más empresas, grandes y pequeñas, a buscar una parte del mercado.

Por Jesse Chase Lubitz

3 de agosto de 2023

Representación artística del reactor MoltexFlex. Fuente: Energía Moltex

Aunque los pequeños reactores nucleares modulares todavía están en su infancia, las empresas buscan aplicar la tecnología a una variedad cada vez mayor de usos industriales, incluida la electrificación de sitios mineros, el procesamiento de calor y la desalinización.

Algunas empresas incluso están explorando formas en que los reactores pequeños puedan alimentar barcos, mientras que otras los ven como un suministro de energía potencial para comunidades pequeñas, especialmente aquellas en ubicaciones remotas.

Un breve resumen de lo que estamos hablando: los pequeños reactores modulares (SMR) son sistemas basados ​​en fisión que producen aproximadamente un tercio de la energía generada por las plantas nucleares tradicionales: hasta 300 megavatios de electricidad, suficiente para alimentar a unos 150.000 hogares. anualmente. También son una fracción del tamaño y ocupan alrededor de dos campos de fútbol.

El mercado mundial de SMR estaba valorado en 9.500 millones de dólares en 2021 y se espera que alcance los 13.000 millones de dólares este año, según Polaris Market Research.

Aún faltan entre cinco y diez años para que se instalen pequeños reactores en todo el mundo; sin embargo, cientos de empresas, de entre 12 y 12.000 empleados, están desarrollando prototipos.

"Algunos de los diseños provienen de grupos bastante pequeños", dijo Jonathan Cobb, gerente senior de comunicaciones de la Asociación Nuclear Mundial, que representa a la industria global. "Tendrán que asociarse con las empresas, instituciones académicas, etc. adecuadas, pero este es un espacio para mentes emprendedoras".

Otros no son tan optimistas. "Creo que el revuelo actual sobre los SMR es más que nada un montón de palabrería", dijo Edwin Lyman, director de seguridad de la energía nuclear en Union of Concerned Scientists, una organización sin fines de lucro que representa a científicos, analistas y expertos en políticas. "La mayoría de estas nuevas empresas subestiman en gran medida los recursos y el tiempo necesarios para desarrollar nuevas tecnologías nucleares".

La industria descubrió cómo reducir las plantas nucleares hace unos 50 años. Pero el coste era demasiado elevado en comparación con el del gas, por lo que la producción languideció.

Jacopo Buongiorno, profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería Nuclear del Instituto de Tecnología de Massachusetts, dijo que los SMR ofrecen tres beneficios principales:

"Incluso se puede contratar al personal existente para trabajar en la energía nuclear", afirmó. "Aquí hay buenas sinergias".

Es más, las centrales eléctricas de combustibles fósiles pueden adaptarse para albergar SMR. Una hoja informativa publicada por la Embajada de Estados Unidos en Rumania, donde una empresa planea instalar seis SMR para alimentar un sitio minero, sugiere que los sistemas de suministro de agua de refrigeración, agua desmineralizada, agua potable, protección contra incendios del sitio y edificios administrativos, de capacitación y de almacenamiento podrían todos serán reutilizados.

Los SMR son especialmente útiles para aplicaciones fuera de la red, según investigadores y profesionales de la industria. Algunas empresas esperan utilizarlos para sustituir los vehículos que funcionan con diésel en las minas por gas hidrógeno.

El hidrógeno es más sostenible que el diésel, pero requiere otra forma de energía para generarse. Un pequeño reactor nuclear móvil sería suficiente, dijo David Dabney, director ejecutivo de StarCore Nuclear, una empresa canadiense con sólo 12 empleados.

Un estudio del Imperial College de Londres respalda la afirmación de Dabney de que la electricidad y el exceso de calor que proviene de los SMR se pueden utilizar para producir hidrógeno. "Estamos hablando esencialmente de reactores que compiten con los generadores diésel", añadió James Walker, director ejecutivo de Nano Nuclear Energy, una empresa estadounidense con unos 30 empleados.

Nano Nuclear desarrolla microrreactores modulares (MMR), que son incluso más pequeños que los SMR. Los MMR se consideran reactores que producen hasta 10 megavatios por hora. Son lo suficientemente pequeños como para caber dentro de un camión de reparto grande y están diseñados para ser compactos y facilitar su transporte e implementación. Como resultado, podrían tener aún más aplicaciones para las corporaciones.

"Se podría potencialmente nuclearizar toda la industria naviera", dijo Walker. "Y al hacerlo, abaratará el combustible, hará que el barco sea más seguro y ahorrará a la industria una enorme cantidad de dinero".

Una representación conceptual del sistema que está desarrollando Nano Nuclear. Fuente: Nanonuclear

Según Buongiorno, grandes empresas como Rolls Royce, Westinghouse y BWXT están liderando el camino con los SMR. Tienen los recursos para desarrollar la tecnología y la financiación para pagar el largo y costoso proceso de concesión de licencias. Sin embargo, varias empresas específicas de SMR han alcanzado prominencia en los últimos 10 años, incluidas NuScale Power y TerraPower, la última de las cuales cuenta con el respaldo de Bill Gates.

Las tecnologías emergentes son extremadamente diversas. Hay alrededor de 50 diseños de SMR en todo el mundo. Los reactores de agua a presión (PWR) y los reactores de sales fundidas son dos enfoques comúnmente utilizados. Los PWR utilizan agua a alta presión para transferir calor desde el núcleo del reactor para crear vapor, que posteriormente impulsa una turbina que genera electricidad. Tienen un alto rendimiento térmico, que puede utilizarse para proporcionar calefacción urbana. Los reactores de sales fundidas utilizan una mezcla líquida de sales fundidas como combustible y refrigerante. Estos reactores tienen un mecanismo de seguridad interno, según una investigación de expertos. El combustible se expande cuando se sobrecalienta. Esta expansión empuja el combustible fuera del área del núcleo activo, limita automáticamente la producción del reactor y previene la fusión nuclear.

"En los últimos 10 años, el ecosistema de pequeños reactores modulares avanzados se ha vuelto ciertamente mucho más diverso", afirmó Rob Loveday, responsable de comunicaciones de Moltex Energy, una empresa con sede en el Reino Unido y Canadá que cuenta con unos 30 empleados. "Y eso es algo grandioso. Es fantástico tener esta enorme diversidad".

Entre los desastres en centrales eléctricas de gran escala como Chernobyl y Fukushima, así como su ascenso a la fama como el arma más aterradora del mundo, la energía nuclear ha sido vista durante mucho tiempo como una amenaza más que como una solución.

Entonces, si bien la industria está entusiasmada con la diversidad, a Lyman le preocupa que pueda generar problemas de seguridad. "No es posible llegar a una conclusión general de que todos los SMR sean más o menos seguros que los reactores actuales, dada la gran cantidad de diseños diferentes", dijo.

NuScale destaca entre las empresas específicas de SMR por su progreso. La empresa fue fundada en 2007 y emplea a unas 560 personas. Planea tener reactores en Estados Unidos, Corea, Polonia y Rumania para 2029.

Otros jugadores no necesariamente tienen los recursos para crear productos y obtener licencias en ese cronograma. Pero tienen prototipos y algunos están en conversaciones con los gobiernos sobre su implementación.

StarCore Nuclear está desarrollando un reactor de gas de alta temperatura de 35 megavatios principalmente para usos fuera de la red, como sitios mineros y comunidades remotas.

"En términos de cambio climático, creemos que podemos tener un mayor efecto si nos desconectamos de la red", dijo Dabney. La compañía está en conversaciones con una provincia canadiense sobre un acuerdo de compra de energía de 40 años, que básicamente convertiría a StarCore en el principal proveedor de energía para una región de 8.000 personas.

Moltex Energy está desarrollando un reactor con quemador de residuos y un reactor de sales fundidas con financiación de inversores y privados. "Confiamos en que podremos hacerlo realidad para finales de la década", dijo Loveday, añadiendo que la compañía también está atento a la posible financiación gubernamental.

De hecho, los gobiernos de Estados Unidos y el Reino Unido muestran voluntad de financiar proyectos SMR. En mayo, Estados Unidos anunció que tiene la intención de proporcionar al menos 275 millones de dólares para ayudar a avanzar el proyecto SMR de NuScale en Rumania. A finales de 2023, el Reino Unido llevará a cabo una competencia SMR que seleccionará dos tecnologías para un mayor desarrollo.

La planta de energía SMR de NuScale puede albergar hasta 12 módulos de energía construidos en fábrica que son aproximadamente un tercio del tamaño de un reactor a gran escala. Fuente: NuScale

Las empresas SMR, especialmente las más pequeñas, tienen muchos obstáculos que superar. Las principales barreras incluyen la financiación, la percepción pública sobre las preocupaciones de seguridad y el tiempo y los recursos para los procesos regulatorios y de concesión de licencias.

"Aún no hay consenso sobre los SMR", dijo Buongiorno. "En realidad aún no están construidos". Añadió que algunas nuevas empresas podrían ser demasiado ambiciosas. "Las empresas emergentes tienen la ambición de ser desarrolladores tecnológicos y empleadores, y ahí es donde soy un poco escéptico. Esto requiere la construcción de plantas. Esta no es una operación familiar".

Lyman dijo que los subsidios gubernamentales desempeñarán un papel importante en determinar qué tecnologías tienen éxito y cuáles no. "A pesar de todo el revuelo, hoy en día sólo hay un pequeño número de proyectos viables", dijo Lyman. "Espero que en la próxima década sólo se construya un número muy pequeño de nuevos reactores, aquellos que reciben subsidios gubernamentales sustanciales y sostenidos".

Incluso si las empresas más pequeñas logran conseguir los recursos que necesitan para desarrollar la tecnología, el proceso de concesión de licencias es costoso. Clayton Scott, vicepresidente ejecutivo de desarrollo de negocios de NuScale, dijo que costó 500 millones de dólares certificar la empresa en EE.UU.

Parte del problema es que el proceso regulatorio estadounidense todavía atiende a las centrales nucleares tradicionales a gran escala, según Cobb. "Es la misma carga burocrática pero para un reactor que es considerablemente más pequeño", afirmó.

Aunque la energía nuclear no produce emisiones de gases de efecto invernadero durante su funcionamiento, también existen preocupaciones sobre cómo afectarán al medio ambiente los reactores de próxima generación. Los reactores nucleares requieren combustible procedente de la extracción de uranio para generar electricidad, lo que tiene efectos negativos generalizados para el medio ambiente y la salud, incluida la contaminación del agua con polvo radiactivo y toxinas transmitidas por el agua.

La energía nuclear también genera residuos radiactivos. Un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences dijo que los SMR aumentarán el volumen de desechos nucleares generados. Los desechos nucleares se refieren principalmente al combustible de uranio sobrante, pero también pueden incluir elementos como herramientas de laboratorio expuestas a la radiación. Ese material sigue siendo tóxico durante decenas de miles de años y es extremadamente perjudicial para la salud humana y el medio ambiente.

A pesar de estas preocupaciones, la industria sigue adelante. El mayor obstáculo por ahora es la concesión de licencias, pero la necesidad urgente de más energía con bajas emisiones de carbono puede ser suficiente para que la industria y el gobierno trabajen juntos, según fuentes internas.

"Existe una feliz comprensión dentro de la industria de que todos están juntos porque el pastel es lo suficientemente grande para todos en términos de ese potencial y necesidad de descarbonización", dijo Loveday. "Necesitamos una estrecha cooperación con los reguladores. Necesitamos que los reguladores tengan suficiente ancho de banda".

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