Los defensores de los reactores nucleares pequeños y medianos (SMR) se niegan a aprender las lecciones del pasado

Una breve y previa introducción por parte el Editor del Blog

Hoy todos nos quejamos de la subida del precio de la energía, y culpamos a los respectivos gobiernos por no haber hecho antes nada por solucionarlo. Pero no es tan sencillo, las decisiones de carácter estratégico sobre energía no son fáciles de tomar, y hay muchos factores que impiden que estas se tomen, factores de carácter político e ideológico, factores económicos, empresariales y de carácter industrial y otros. 

Hay que saber que este no es un problema de España, sino que reside en casi todos los países del mundo, cada uno de ellos con sus propios matices, fruto de su desarrollo desde mediados del siglo pasado y de las políticas aplicadas desde entonces en cada uno de ellos, lo que singulariza la situación de cada cual. No es igual la situación de Francia que desarrolló una industria nuclear potente, que el caso de España que le pudo freno a esta, por poner una ejemplo.

El cumplimiento de los acuerdos del Protocolo de Kioto al que se han sumado 195 países, y de los Acuerdos de Paris que afectan a los países de G20, condicionan las políticas a aplicar en cada país por su gobierno. El nivel de cumplimiento de los compromisos de cada uno de ellos sumarán o restarán a los objetivos propuestos. Otro ejemplo: El frenazo impuesto en España a desarrollo de una energía solar, resto al país posibilidades de aportar al mix energético un mayor porcentaje de esta energía, una decisión errónea que hoy todos debemos de lamentar.

Cuando vi publicado este artículo en Medium y lo leí, pude llegar a entender las razones que nos han traído hasta este punto en el que nos encontramos, por lo que decidí traducirlo en su integridad y traerlo a este Blog, para que los que hoy defienden la energía nuclear y los que la rechazan pueden repasar en este magnífico artículo las razones para mantener o cambiar el criterio.

El artículo

Los defensores de los reactores nucleares pequeños se niegan a aprender las lecciones del pasado

Por Michael Barnard / Agosto 11, 2021

Traducido por L. Domenech

• Si bien la historia no se repite, solo rima, los SMR riman con fuerza.

Como con el hidrógeno, los pequeños reactores nucleares modulares han estado experimentando un resurgimiento de interés últimamente. Gran parte de eso está impulsado por políticas gubernamentales e inversiones que se centran en la tecnología. Gran parte proviene de la industria nuclear. E inevitablemente, algunos provienen de empresarios que intentan construir una tecnología que esperan que despegue de manera importante, lo que les hará a ellos y a sus inversores una gran cantidad de dinero.

Los reactores modulares pequeños no lograrán economías de escala de fabricación, no serán más rápidos de construir, renunciarán a la eficiencia de escalamiento vertical, no serán más baratos, no son adecuados para sitios de carbón remoto o brownfield, aún enfrentan costos de seguridad muy grandes, seguirá siendo costoso y lento de desmantelar, y aún requerirá límites de seguro de responsabilidad. No resuelven ninguno de los problemas que pretenden mientras eligen intencionalmente ser menos eficientes de lo que podrían ser. Han existido desde la década de 1950 y no son mejores ahora de lo que eran entonces.

La mayor parte de la atención y la financiación están mal orientadas en el mejor de los casos y, en el peor de los casos, son activamente hostiles a la acción climática.

Primero, exploremos brevemente el mundo de los pequeños reactores nucleares modulares (SMNR) o reactores pequeños y medianos (SMR). El acrónimo más común es SMR, pero verá ambos.

Como dice en la caja, son dispositivos de generación nuclear, específicamente generación térmica de fisión nuclear. Eso significa que utilizan emisiones de calor de material fisible para calentar un líquido que crea vapor que impulsa las turbinas de vapor para generar electricidad. Técnicamente, son como una planta de generación de carbón, pero con el calor proporcionado por la descomposición del uranio en lugar de la quema de materia vegetal enterrada durante mucho tiempo.

Hay algunas diferencias entre ellos y los reactores de generación nuclear tradicionales. El más importante es que son más pequeños, de ahí el "pequeño" y el "mediano" en los nombres. Van desde 0.068 MW a 500 MW de capacidad, y la Asociación Internacional de Energía Atómica utiliza pequeños para hasta 300 MW y medianos para hasta 700 MW.

A pesar de los rumores, esta no es una tecnología nueva. La primera planta de generación nuclear fue un dispositivo ruso de 5 MW que entró en funcionamiento en 1954. Se han construido cientos de pequeños reactores para buques de propulsión nuclear y como fuentes de neutrones. Este es un terreno bien pisado. La mayoría de las innovaciones que se promocionan se consideraron inicialmente hace décadas.

Tabla de tipos de SMNR por estado por autor con datos de la Asociación Nuclear Mundial

En las siete décadas desde que se puso en marcha el primer SMR, se han diseñado, desarrollado y, rara vez, construido 57 diseños y conceptos diferentes. La mayoría de los que se construyen, están haciendo lo que hacen los reactores nucleares, envejeciendo sin que se construyan otros nuevos para reemplazarlos.

Tabla de SMR en funcionamiento y en construcción por autor con datos de la Asociación Nuclear Mundial

Los modelos rusos son plantas de energía para los rompehielos del extremo norte, que se están considerando para su despliegue en tierra en ciudades siberianas remotas del norte, al final de su vida útil. Los -reactores- indios son 14 pequeñas variantes de CANDU en funcionamiento, la mayoría de ellos con décadas de antigüedad. El chino también está llegando al final de su vida útil de 40 años.

El modelo argentino ha estado en construcción intermitentemente durante más de una década con paros laborales, mucha grandilocuencia política y problemas monetarios. Puede que nunca vea la luz del día.

El HTR-PM chino, en construcción durante la última década, es el único con tecnología remotamente nueva. Si se pone en servicio, se espera que sea el primer reactor de generación IV en funcionamiento.

Tipos de tecnología SMNR, tabla por autor con datos de la Asociación Nuclear Mundial

Y para ser claros, esto no es una tecnología, son muchas tecnologías. A lo largo de las décadas, se han presentado 57 variantes de 18 tipos. Ninguno de los tipos puede considerarse dominante.

Las afirmaciones sobre los SMR no resisten el escrutinio

Los defensores de los SMR suelen hacer un subconjunto -de pros- con las siguientes afirmaciones:

• Son mas seguros
• Se pueden fabricar en instalaciones de fabricación centralizadas a escala, por lo que serán más baratos.
• Pueden proporcionar energía limpia para instalaciones o comunidades remotas
• Se pueden implementar en sitios abandonados de generación de carbón abandonados.
• Se pueden construir más rápido

Pero ninguno de estos son realmente buenos argumentos

Primero, la energía nuclear tradicional ya es segura, principalmente debido a las características de seguridad pasiva en la mayoría de los reactores operativos y a la mucha atención a la gestión y las operaciones. Chernobyl fue un mal diseño. Lo de Fukushima fue por las muy malas decisiones operativas y de ubicación tomadas. Esas decisiones operativas y de ubicación han tenido como resultado un costo que probablemente sea de alrededor de un billón de dólares estadounidenses para la economía japonesa en general, cuando se cuentan todas las facturas. Los SMR no son inmunes a la mala ubicación y las malas decisiones operativas, pero la industria ha aprendido algunas lecciones que puede intentar que no se repitan. 

Las preocupaciones de seguridad no son la razón por la que la energía nuclear está fallando en el mercado, la economía es la razón por la que la energía nuclear está fallando en el mercado.

En segundo lugar, para que se activen las economías de escala, una planta de fabricación tiene que construir cientos o miles o millones de lo mismo y tener un mercado futuro proyectado para cientos o miles más. El sector está plagado de 18 tipos diferentes de tecnologías y muchos diseños son competidores dentro de esos tipos. No existe una tecnología única coherente que domine el sector. Cada país involucrado en la investigación de SMR tiene sus propias tecnologías preferidas y sus propias empresas a las que apoyar.

Para que cualquiera de estos diseños tenga economías de escala, varios países importantes tendrían que unirse, decidir sobre una sola tecnología específica, formar una empresa conjunta con el fabricante y comprometerse a construir e implementar solo esa tecnología. Esta no es una solución basada en el mercado, no está alineada con las estrategias geopolíticas de los países, por lo que ninguno de estos diseños escalará más allá de quizás las 14 unidades del antiguo diseño indio derivado de CANDU.

Rusia se toma en serio el asunto de los rompehielos y los pequeños reactores aterrizados, pero Rusia no va a formar un mercado global para ellos. Podrían construir algunos en comunidades del extremo norte, con preocupaciones predecibles. 

China es el único país que está haciendo una expansión significativa de la generación nuclear, y ya se está acercando a variantes de tecnología de dos dígitos, una condición de falla. 

Estados Unidos podría volver a centrarse en los pequeños PWR, pero no existe una voluntad política en particular ni a nivel federal para impulsar eso.

Sin fabricación a escala, sin reducciones de costes. La esperanza expresada por NuScale es reducir su costo de generación a solo el doble del costo mayorista actual de la generación eólica y solar, alrededor de $ 65 por MWh.

En tercer lugar, tanto las comunidades remotas como las plantas de generación de carbón industrializado tienen importantes riesgos de seguridad. Dado que las tecnologías y los combustibles nucleares están muy proscritos y limitados debido a los objetivos estratégicos de la no proliferación nuclear, y dado que el material radiactivo concentrado es muy deseable para los terroristas para -fabricar- las bombas sucias, toda la cadena de suministro, operativa y de residuos requiere importantes círculos de defensa superpuestos.

Estos requisitos no desaparecen porque los reactores nucleares sean más pequeños.

Asignación por reactor de todos los costos de seguridad para la flota estadounidense. Tabla  del autor publicada en 2021.

Y estos costos de seguridad son grandes y, en su mayoría, están ocultos en subsidios federales, estatales y municipales. Las áreas remotas aún requieren estos costos de seguridad adicionales, y probablemente serán más altos simplemente debido a los desafíos adicionales de asegurar áreas remotas con altos costos de transporte. Los sitios de generación de carbón industrial no se vuelven más viables económicamente con actualizaciones masivas de seguridad y tecnologías no probadas.

Sin economías de escala, no habrá un despliegue rápido de SMR 

Deben ser unidades estandarizadas que se puedan enviar. En este momento, las unidades en construcción y Nu Scale están en camino de una mediana de una década para la construcción. Nu Scale promete 12 unidades en operación para 2029, pero el rescate de $ 1.4 mil millones que recibió después de que varios municipios se alejaran de los costos crecientes y del cronograma, no sugieren que -esta promesa- sea realista.

¿Existen otros problemas con los SMR?

Sí, sí hay, tres.

Primero, no aprovechan la escala vertical. Como ya se discutió, es muy poco probable que se logren economías de escala de fabricación debido a la gran cantidad de tecnologías competidoras, y la falta de un imperativo estratégico para resolver ese problema. Pero además de ese desafío de escalado horizontal, tampoco se escalan verticalmente. Las unidades de generación térmica se vuelven más eficientes a medida que crecen, hasta cierto punto. Es por eso que la mayor parte de la generación nuclear y de carbón se acerca más, por caldera o reactor, a un GW de capacidad, no a un tercio de eso. 

Existen razones técnicas para esto, pero mucho de esto tiene que ver con el diámetro óptimo de las tuberías para una transferencia de fluido y vapor más eficiente en comparación con los materiales necesarios para ellas. Las tuberías de mayor diámetro mueven mucho más fluido sin casi tanto material. Los SMR renuncian a esas eficiencias de escala vertical. 

Curiosamente, Terrapower de Gates está diseñando un reactor de capacidad de 1.200 MW, por lo que parece haber recibido el memorando de escala vertical. Por supuesto, eso simplemente los vuelve a poner en el mismo problema de costos que los reactores normales.

En segundo lugar, el desmantelamiento de un reactor nuclear es una empresa de 100 años de mil millones de dólares. Eso ha sido demostrado empíricamente por los reactores en proceso de desmantelamiento en varios países. La retención estadounidense representa aproximadamente un tercio de esos costos, por lo que el pago de impuestos estará en el anzuelo para el resto, por alrededor de $ 70 mil millones. 

Los SMR requerirán la misma duración y costos de limpieza proporcionales. Tomando el despliegue de Nu Scale, se prevé que haya 12 reactores de 60 MW para un total de 720 MW de capacidad. Eso sugiere -un gasto- en el rango de $ 720 millones para limpieza. Aunque estoy seguro de que los defensores de SMR esperan que los reactores vuelvan a ser un sitio de procesamiento centralizado para el desmantelamiento, ningún país del mundo ha logrado construir un depósito centralizado de desechos nucleares, por lo que esta premisa es muy poco probable.

En tercer lugar, ningún reactor nuclear se pone en servicio únicamente con seguros privados. Cada país con una flota de generación nuclear ha promulgado una legislación que limita la responsabilidad privada en algún nivel, y coloca cualquier responsabilidad por encima de ese nivel, sobre los hombros de los contribuyentes. 

En los Estados Unidos, en la actualidad, eso son $ 13 mil millones para todo el sector, es decir, alrededor de $ 131 millones por reactor. Estos suenan como números grandes, pero como se señaló anteriormente, el pasivo total de Fukushima está en el rango de los billones de dólares. El número de países que desean suscribirse a ese pasivo se está reduciendo a nivel mundial, no creciendo.

Entonces, ¿quién aboga por los SMR y por qué?

En la actualidad, vemos fondos destinados a SMR en los presupuestos federales de Canadá y EE UU, $ 150 millones en Canadá y 10 veces más en los EE UU, principalmente para investigación y desarrollo con la excepción de más de mil millones para NuScale para, en teoría, construir algo. 

En Canadá, cuatro provincias (Alberta, Ontario, New Brunswick y Saskatchewan) han unido fuerzas en un consorcio SMR. Terrapower de Bill Gates ha recibido otros $ 80 millones, al igual que X-Energy del Departamento de Energía de EE UU.

Las condiciones de falla de los reactores modulares pequeños son obvias. La falta de un mercado significativo es obvia. La falta de capacidad para crear un ganador claro es obvia. Los costos de seguridad son obvios. La falta de escalamiento vertical a la eficiencia térmica es obvia. Los riesgos de seguridad y los costos asociados son obvios. Las implicaciones del límite del seguro de responsabilidad civil son obvias. Entonces, ¿por qué se destina todo este dinero y energía a los SMR? Hay dos razones principales, y solo una de ellas es defendible.

Empecemos por la peor de ellas. Las provincias canadienses que se centran en los SMR afirman que lo están haciendo como una parte importante de sus soluciones al cambio climático. Todos son gobiernos conservadores. Solo una de esas provincias tiene una flota nuclear, aunque New Brunswick tiene un reactor viejo, costoso y a punto de retirarse, así como un historial de desperdicio de dinero en malas ideas energéticas, como las máquinas de movimiento perpetuo de hidrógeno de Joi Scientific. Una de las provincias, Ontario, ha sido activamente hostil a la energía renovable, con la administración actual cortando 758 contratos de energías renovables y legislando la falta de recurso como un acto muy temprano después de las elecciones.

Entonces, ¿por qué están haciendo esto? Porque les permite aplazar la acción climática gubernamental mientras da la apariencia de acción climática. Pueden complacer a sus partidarios menos inteligentes y sabios al afirmar que las energías renovables no son adecuadas para su propósito, mientras que tampoco hacen nada sobre el problema real porque los SMR aún no existen en una forma moderna, implementable y operativa.

La otra razón principal también vuelve a las energías renovables. Hace 15 años era una posición discutible sostener que las energías renovables eran demasiado caras, causarían problemas de confiabilidad de la red y que la energía nuclear en grandes cantidades era necesaria. Eso ha sido refutado para ambos por 15 años de fallas en las implementaciones nucleares, pero lo que es más importante, por la caída de los costos y la confiabilidad probada de la red con generación renovable. Ahora casi todos los analistas serios están de acuerdo en que las energías renovables pueden entregar económicamente el 80% de la energía de la red requerida, pero todavía hay un debate de analistas creíbles sobre el 20% restante.

Mark Z. Jacobson y su equipo de Stanford están en el centro de este debate. Desde finales de la década de 2000, han estado publicando estudios regulares de mayor alcance y sofisticación sobre la tesis del 100% de energías renovables para 2050. 

La publicación de 2015 experimentó muchos retrocesos. En ese momento, mi evaluación del desacuerdo fundamental fue que las personas que publicaron una crítica pensaban que el último 20% sería demasiado caro, y que tanto la captura y el secuestro nuclear como el de carbono serían componentes necesarios y escalados. Como nota al margen, algunos de estos mismos analistas ahora dicen que el último 10% del problema es el desafío, lo que indica un problema con su tesis.

Personalmente, hice varios cálculos matemáticos, analicé la confiabilidad de la red y los datos de transformación de todo el mundo, y analicé los requisitos de servicios auxiliares, y creo que Jacobson y su equipo tienen razón. Además, dado que todos estamos de acuerdo en que las energías renovables son las adecuadas para -resolver- el 80% del problema, deberíamos implementarlas lo más rápido posible.

Sin embargo, es muy razonable hacer una apuesta adicional o dos para garantizar la cobertura del último 10-20%. No me importan los dólares de investigación gastados en SMR, que es todo lo que asciende a la mayoría de los gastos de SMR, fuera del rescate de NuScale (que se agrega al rescate de Ohio de $ 1.3 mil millones, que se agrega a los $ 1.7 mil millones anuales para subsidios federales abiertos, que se suman al subsidio de seguridad oculto anual de $ 4 mil millones que se agregan al subsidio de limpieza no financiado de $ 70 mil millones, que se agregan a la obligación del contribuyente no cargada y no financiada). Gastar unas pocas decenas de millones de dólares en países ricos para asegurar que tenemos ese último 20% puenteado es razonable.

Pero las personas que afirman que los SMR son la principal o única respuesta a la generación de energía no saben de qué están hablando, están disimulando activamente o están retrasando intencionalmente la acción climática.

El artículo original se puede leer en Medium / The Future is Electric

Una versión de este artículo se publicó anteriormente en CleanTechnica.

Sobre el autor: Michael Barnard

Estratega jefe, en TFIE Strategy Inc. para preparación comercial y técnica para el futuro. Top Writer en Quora desde 2013, publica en CleanTechnica, Forbes, Quartz y más. Autor de 4 libros.