Las tecnologías nucleares avanzadas y su papel en la transición energética

Transición Energética

Image: Freepik.com

Por Maciej Kolaczkowski

Gerente, Industria de Soluciones Energéticas Avanzadas, Foro Económico Mundial

• La energía nuclear está experimentando un renacimiento, pero persisten las preocupaciones en torno a la seguridad y el costo.
• Las tecnologías nucleares avanzadas pueden ayudar a abordar estas preocupaciones, pero algunas están apenas en las primeras etapas de realización.
• La ampliación de las soluciones energéticas avanzadas podría respaldar la transición energética.

El papel de la energía nuclear en la consecución de un futuro de cero emisiones netas, entre otras fuentes de energía limpia, ha sido un tema polémico. A medida que se proyecta que la demanda de energía aumentará, en particular la demanda de energía limpia las 24 horas del día, los 7 días de la semana, la energía nuclear está experimentando un renacimiento a medida que los países y las industrias se dan cuenta de que las fuentes renovables por sí solas no podrán satisfacer esta demanda.

La energía nuclear produce alrededor del 10% de la electricidad mundial, según la Agencia Internacional de la Energía (AIE). Genera más energía libre de carbono que la eólica y la solar juntas. Sin embargo, algunos aún tienen preocupaciones sobre la seguridad y el costo. Otro gran desafío con la energía nuclear es la gestión de sus desechos. El combustible gastado es radiactivo durante miles de años, pero se puede almacenar de manera efectiva en contenedores subterráneos o sobre el suelo.

Los diferentes tipos de tecnologías nucleares avanzadas

Las tecnologías nucleares avanzadas abarcan desde la fusión y los reactores modulares pequeños (SMR, por sus siglas en inglés) hasta los combustibles nucleares y la gestión de residuos, y pueden ayudar a abordar algunas de las preocupaciones en torno a la seguridad y los costos. Si bien la fusión nuclear suele calificarse como el santo grial de la energía, también se encuentra en las primeras etapas de realización. En cambio, los SMR están avanzando rápidamente hacia su implementación comercial. Otras áreas en las que la innovación avanza rápidamente incluyen el combustible nuclear y la gestión de residuos: el combustible avanzado permite que las plantas existentes y las nuevas generen más energía libre de carbono al tiempo que aumentan la seguridad; los nuevos enfoques de gestión de residuos pueden reducir el volumen y reutilizar parte de lo que queda.

Dada la diferencia en la madurez y el nivel de desarrollo de estas tecnologías, analicemos el estado de cada una y las perspectivas esperadas.

La fusión nuclear

La fusión nuclear recibe mucha atención pública debido a su fantástico potencial. La fusión imita el proceso que alimenta al sol, creando energía masiva sin emisiones de carbono ni residuos radiactivos de larga duración. Según la Asociación Nuclear Mundial, la fusión ofrece una fuente de energía casi infinita con emisiones cercanas a cero.

A diferencia de la energía nuclear tradicional (fisión), que divide los átomos, la fusión une átomos más pequeños para formar otros más pesados. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se combinan para formar helio, liberando mucha más energía que la fisión.

Sin embargo, actualmente el principal obstáculo es lograr que la fusión produzca más energía de la que consume. Según el Departamento de Energía de Estados Unidos, las reacciones de fusión son difíciles de sostener debido al calor y la presión extremos necesarios para fusionar los átomos. Muchos expertos creen que la fusión aún está a dos o tres décadas de ser comercialmente viable, aunque algunas empresas emergentes aspiran a tener plantas en funcionamiento en la década de 2030. La IA está ayudando a los investigadores a acelerar el progreso de la fusión mediante el modelado y el análisis de sistemas complejos.

Los pequeños reactores modulares

Los pequeños reactores modulares (SMR) son otra área prometedora de la energía nuclear avanzada. Utilizan tecnología de fisión, por lo que no son tan innovadores como la fusión, pero están más cerca de convertirse en una realidad. Muchos expertos e inversores predicen que los SMR estarán operativos en 2030.

El Organismo Internacional de Energía Atómica afirma que hay más de 80 diseños de SMR en desarrollo en todo el mundo, destinados a la electricidad, la calefacción, la desalinización del agua y el vapor industrial.

Los SMR que utilizan métodos de construcción modular prometen ser más pequeños, más sencillos y más rápidos de construir que las plantas convencionales a gran escala. También prometen importantes beneficios en cuanto a características de seguridad pasiva mejoradas. Además, los reactores de neutrones rápidos pueden utilizar el combustible gastado de las centrales eléctricas existentes y proporcionar una solución sostenible al problema de los residuos.

Los SMR también podrían ayudar a descarbonizar la industria pesada debido a su capacidad para ubicarse muy cerca de la fuente de demanda. Por lo tanto, se pueden instalar en áreas remotas que carecen de infraestructura de red.

Los Residuos

Las nuevas tecnologías también pueden ayudar a abordar el problema de los residuos nucleares. La cantidad de residuos es relativamente pequeña porque el combustible nuclear es muy denso y se necesita muy poco para producir inmensas cantidades de electricidad. En promedio, los residuos de un reactor que abastece las necesidades de electricidad de una persona durante un año serían aproximadamente del tamaño de un ladrillo. Sólo 5 gramos de estos residuos son de alto nivel, aproximadamente el mismo peso que una hoja de papel. Pero incluso con su pequeño tamaño, los residuos siguen siendo una preocupación clave para el público, ya que pueden tardar miles de años en descomponerse.

Las empresas emergentes innovadoras están desarrollando formas de reducir el volumen y la toxicidad de los residuos nucleares. Algunas afirman que pueden reducir el tiempo que tardan en descomponerse de medio millón de años a menos de 500 años.

¿Cómo pueden estas tecnologías impulsar la transición energética?

Los inversores están invirtiendo dinero en estas tecnologías nucleares avanzadas y están progresando rápidamente. Pero llevarlas al mercado requerirá abordar las preocupaciones sobre los costos, la seguridad y los desechos.

El Foro Económico Mundial se ha asociado con las partes interesadas de todo el ecosistema nuclear, incluidos los desarrolladores de tecnología, las instituciones financieras, las empresas de servicios públicos, los grandes consumidores de energía y las organizaciones gubernamentales, y pronto publicará un Marco para acelerar el despliegue de reactores nucleares avanzados y pequeños modulares. El marco pretende ser una herramienta de coordinación para que los líderes de todo el ecosistema nuclear se alineen en acciones y estrategias para acelerar el despliegue de reactores nucleares avanzados y SMR en nueve áreas prioritarias.

Al mismo tiempo, el Foro también está trabajando para apoyar un enfoque más integrado de las soluciones energéticas, incluida la energía nuclear avanzada, los combustibles limpios, el hidrógeno y la eliminación de carbono. Ninguna tecnología resolverá la crisis energética por sí sola; será necesaria una combinación de soluciones. Diferentes regiones, industrias y empresas tendrán sus propias estrategias, pero deben trabajar juntas.

Las plataformas como la comunidad de Soluciones energéticas avanzadas del Foro pueden ayudar a acelerar esta cooperación y acelerar el despliegue de nuevas tecnologías de décadas a años, como los combustibles limpios y el hidrógeno, la energía nuclear avanzada, el almacenamiento y la eliminación de carbono.

La comunidad involucra a líderes de la industria que impulsan segmentos de vanguardia del sistema energético para dar forma a la visión y la narrativa de la industria de soluciones energéticas avanzadas, respaldar asociaciones entre innovadores, grandes empresas energéticas, usuarios de energía e inversores, e informar la formulación de políticas. Ayuda a aumentar la confianza pública en las soluciones energéticas avanzadas, la preparación tecnológica, la demanda y los argumentos comerciales, al tiempo que permite colaboraciones e informa las políticas.

El artículo original se puede leer en ingles en WEF

Artículo traducido por L. Domenech