LA ENERGÍA NUCLEAR EN LA ENCRUCIJADA

LA ENERGÍA NUCLEAR EN LA ENCRUCIJADA
Carlos Vélez Ocón
(trabajo realizado con el apoyo del Instituto de Investigaciones Eléctricas)
La energía nuclear después de Fukushima
En marzo de 2011 tuvo lugar un fuerte sismo en la costa noreste de Japón, al que siguió
un maremoto que multiplicó los daños materiales y elevó la cifra de muertos y
desaparecidos a más de 25 mil. Los daños causados por estos fenómenos a la central
nuclear Fukushima Dai-ichi, la contaminación resultante y la evacuación de la
población cercana a la central, han causado un gran impacto en la opinión pública
mundial y se han traducido, en varios países, en la decisión de reevaluar sus programas
nucleoeléctricos, o incluso de proceder al paro definitivo de sus centrales nucleares.
Ocho meses después del terremoto, los trabajos para controlar la situación en
Fukushima ya estaban dando resultados. Se había logrado estabilizar la refrigeración de
los reactores 1, 2 y 3 que, como se recordará, sufrieron daños importantes en sus
núcleos y la temperatura en el fondo de las vasijas de presión era ya inferior a los
100°C. Las albercas de combustible gastado contaban con enfriamiento estable. Se
estaba terminando la construcción de una cubierta protectora para el edificio de la
unidad 1 y se estaban diseñando cubiertas similares para los edificios 3 y 4, ya que estos
tres edificios habían resultados muy dañados por explosiones de hidrógeno. La enorme
cantidad de agua contaminada que se había acumulado en los sótanos y ductos de los
edificios, como resultado de las acciones de emergencia para enfriar los reactores,
descendía continuamente. Se estaban diseñando barreras para disminuir la
contaminación de las aguas subterráneas y del mar y continuaba la remoción de
escombros radiactivos. Por otra parte, el gobierno japonés había reorganizado los
organismos reguladores y los había concentrado en la Agencia de Seguridad Nuclear e
Industrial, en el Ministerio de Medio Ambiente.
Antes de marzo de 2011, Japón era uno de los países con mayor dependencia de la
energía nuclear y contaba con una industria de manufacturas nucleares entre las
primeras del mundo, al punto de que los gigantes norteamericanos Westinghouse y
General Electric habían pasado a depender en gran medida de la tecnología japonesa y
de los lazos corporativos con las compañías Mitsubishi, Toshiba y Hitachi. Japón
contaba con 54 unidades nucleares en operación que generaban casi el 30% de la
electricidad que se consumía en el país; en particular, tenía tres unidades en operación,
una terminada y otra más en construcción, de la llamada Generación III+, como
avanzada de un ambicioso programa para generar en el año 2030 más del 50% de la
electricidad con centrales nucleares.
Como era natural, la población japonesa reaccionó con temor y desconfianza a lo
ocurrido en Fukushima y dudó de la seguridad de las centrales nucleares en su territorio
e incluso de la conveniencia del uso de la energía nuclear en un país tan expuesto a
fenómenos naturales violentos. A consecuencia de esta reacción y de sus consecuencias
políticas, en octubre de 2011 sólo funcionaban en Japón 10 reactores de los 54
instalados, lo que ha obligado a tener restricciones en el suministro eléctrico, que han
sido tolerables gracias a los ahorros de energía que realizaron los japoneses con
disciplina y espíritu de solidaridad. De esos 10 reactores en funcionamiento, 4 deberán
ser parados antes del fin de 2011 para pasar las inspecciones rutinarias y el resto lo
serán por la misma causa a principios del 2012, por lo que, a menos que se autorice la
operación de aquellos reactores que pasaron con éxito las “pruebas de estrés”, Japón
cesará de generar electricidad de origen nuclear antes del verano de 2012. Con esta
perspectiva, el abandono permanente de la energía nuclear, decisión que tomó el pasado
gobierno, está siendo cuestionado por razones económicas y ambientales, en un país
desprovisto de recursos energéticos tradicionales y aparentemente con un potencial
limitado de energías renovables.
Como resultado del accidente de Fukushima, los países con centrales nucleares y sus
organismos reguladores se han dado a la tarea de examinar la seguridad de sus
instalaciones, especialmente en el caso de situaciones extremas, tales como terremotos,
inundaciones, incendios, interrupción del suministro eléctrico externo, etc., con
parámetros más graves que los supuestos en el diseño. En particular, la Unión Europea
(UE) ordenó la realización de pruebas de estrés en los 143 reactores situados en sus 27
estados miembros, a los que hay que añadir 53 reactores de otros países europeos no
miembros de la UE y de países no europeos, cuyos gobiernos han decidido aplicar las
mismas pruebas de estrés aprobadas en la UE. Este proceso terminará a finales de abril
de 2012, cuando las conclusiones se presenten al Consejo Europeo.
En los Estados Unidos, la Comisión Nuclear Reguladora estableció a finales de marzo
último dos fuerzas de tarea, la primera para recomendar, en el plazo de unos tres meses,
acciones que pudieran requerirse como resultado del análisis de los acontecimientos en
Fukushima y otra que dispondrá de un plazo mucho más largo para tener el panorama
completo y detallado del accidente de Fukushima, de las medidas tomadas y de sus
resultados. La primera fuerza de tarea rindió su informe a mediados de julio, en el que
se hacen 12 recomendaciones y se especifican una serie de acciones para ejecutarlas. No
es éste el lugar para analizar ese informe, pero es importante señalar que esas
recomendaciones y acciones no han significado impedimento para que las centrales
nucleares de los Estados Unidos continúen operando, ni se han traducido en retrasos
apreciables en los procesos de licenciamiento de nuevas centrales.
Un balance de las decisiones anunciadas por diferentes países, en relación con el uso de
la energía nuclear para la generación de electricidad, como consecuencia del accidente
de Fukushima, sería el siguiente:
Países con centrales nucleares que han decidido no construir más y cerrar las existentes:
Alemania, Bélgica y Suiza, las que de acuerdo con los calendarios aprobados no
generarán electricidad por medios nucleares después de 2022, 2025 y 2040,
respectivamente. En esta categoría se encontraría también Japón, si se confirman los
planes del gobierno anterior de prescindir totalmente de la energía nucleoeléctrica.
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Países con centrales nucleares que han decidido continuar con su programa de
construcción de más centrales: Argentina, Brasil, Bulgaria, Canadá, China, Estados
Unidos, Finlandia, Francia, Holanda, India, Irán, Lituania, Paquistán, Reino Unido,
República Checa, República de Corea, Rumanía, Rusia, Sudáfrica y Ucrania.
Países con centrales nucleares que están reevaluando sus programas de construcciones
nucleares: Hungría y Taiwán. México ha anunciado que no construirá más centrales
nucleares en el futuro previsible y que su expansión eléctrica estará basada en gas
natural.
Países con centrales nucleares que no han anunciado planes de más construcciones o de
cierres anticipados: Armenia, Eslovaquia, Eslovenia, España y Suecia.
País que ha renunciado a iniciar un programa nuclear: Italia.
Países sin centrales nucleares que han iniciado el proceso para construirlas: Bangladesh,
Bielorrusia, Emiratos Árabes Unidos, Jordania, Polonia, Turquía, Vietnam.
Las fuentes de energía
En el comienzo, el hombre no contaba más que con su fuerza muscular para realizar
trabajo. Hace diez mil años o menos, con la domesticación de algunos animales, agregó
la fuerza de éstos a la suya propia. La energía solar ha sido siempre fuente de calor y luz
para el hombre y la mayor parte de los seres vivos.
El primer aprovechamiento tecnológico de otras fuentes de energía fue el uso de
corrientes de agua y del viento en molinos y en la navegación. Lo que así se utiliza es la
energía cinética de las moléculas en movimiento. Una molécula de agua, al caer
libremente de una altura de un metro, adquiere una energía cinética de
aproximadamente dos microelectrón-volts.
El uso del fuego puso a la disposición del hombre la energía de la combustión, esto es,
energía química resultado de la interacción de los electrones exteriores del átomo. Sin
embargo, pasaron muchos milenios antes de que la combustión tuviera una repercusión
tecnológica importante, con la invención de la máquina de vapor en el siglo XVIII. En
las reacciones químicas, la energía liberada es del orden del electrón-volt por reacción,
esto es, un millón de veces superior a la energía cinética de una molécula. El proceso
que se inició con la máquina de vapor fue tan portentoso, en lo económico, en lo social
y en lo político, que ha sido llamado “la Revolución Industrial”.
Con el descubrimiento de la radiactividad por Becquerel en 1896, se abrió el mundo de
las reacciones nucleares. En éstas, intervienen las partículas constitutivas del núcleo
atómico y las energías liberadas son ahora del orden del megaelectrón-volt, otra vez un
factor de un millón, con respecto a las energías químicas.
Además de la concentración de energía, hay otra diferencia importante entre las
energías eólica e hidráulica, por una parte, y la química y la nuclear, por otra. Una
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molécula de agua al pasar por una turbina, o una molécula de nitrógeno al rebotar en la
vela de un barco, no cambian de identidad, siguen siendo la misma molécula. En la
combustión o en la fisión y fusión nucleares, por el contrario, las sustancias químicas o
las especies nucleares resultantes son diferentes a las originales, de modo que se
producen residuos, químicos o nucleares. Al ser las reacciones nucleares un millón de
veces más energéticas que la combustión, por unidad de masa, los residuos producidos
en las centrales nucleares son mucho menores que los generados en centrales térmicas,
lo que hace posible su confinamiento prácticamente total, cosa que no sucede, hasta
ahora, con el principal producto de la combustión, el bióxido de carbono.
El carbón es el principal combustible fósil en el mundo y varios de los países
emergentes cuentan con él para su desarrollo. De los cinco países agrupados en las
siglas BRICS (Brasil, Rusia, India, China y Sudáfrica), sólo Brasil carece de reservas
considerables de carbón. Otros países con yacimientos importantes de este energético
son Estados Unidos, Canadá y Australia, por lo que es poco probable que el consumo de
carbón decline rápidamente. Por eso tan urgente el desarrollo de tecnologías económicas
y seguras para la captura y almacenamiento del principal causante del calentamiento
global, el dióxido de carbono.
El combustóleo juega un papel cada vez menor en la producción de electricidad, ya que
las refinerías se diseñan y operan para maximizar la producción de combustibles
líquidos destinados al transporte.
El gas natural, en cambio, ha tenido a nivel mundial y especialmente en México un
crecimiento fulgurante en la generación eléctrica. Las centrales de ciclo combinado
tienen corto tiempo de construcción, bajo costo de capital y alta eficiencia
termodinámica, ventajas que más que han compensado la pronunciada volatilidad en el
precio del gas que se ha experimentado históricamente. El reciente auge de la extracción
de gas de formaciones de lutitas (o esquistos, o pizarras) mediante la fractura hidráulica,
ha resultado en un aumento muy considerable de las reservas de gas en todo el mundo,
una producción creciente por este método y un descenso muy apreciable del precio en
los mercados. La tecnología de “fracking”, como se le conoce en inglés, no está exenta
de críticas, porque puede contaminar las aguas subterráneas y pudiera inducir pequeños
sismos. Es de esperarse, dada su importancia, que se encontrarán soluciones
ambientalmente aceptables para poder explotar tan grandes reservas.
Aunque menos contaminante que el carbón por unidad de electricidad producida, la
mayor dependencia del gas natural requerirá aplicar a este combustible las medidas de
captura y almacenamiento del gas carbónico. Por otra parte, en los procesos de
producción y transporte habrá que extremar las precauciones para evitar la liberación de
metano, gas que, aunque menos longevo en la atmósfera que el bióxido de carbono, es
mucho más efectivo que éste como gas de efecto invernadero. Probablemente los
precios no vuelvan a la volatilidad de antaño, pero una sustitución masiva del carbón
por gas producirá casi inevitablemente un aumento de precios que, en el largo plazo,
también serán arrastrados al alza por el inevitable encarecimiento del petróleo.
La producción de electricidad se inició en el mundo con turbinas hidráulicas y la
hidroelectricidad representa todavía, en muchos países, una fuente importante de
energía eléctrica, o incluso la principal, como en Brasil. Para paliar la variabilidad en el
régimen pluvial, se recurrió a grandes presas que permitían un almacenamiento
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interestacional o incluso plurianual. Las grandes presas tienen un impacto ambiental
considerable y frecuentemente consecuencias sociales negativas, por lo que su
construcción ha suscitado la oposición de amplios sectores. La hidroelectricidad, en la
medida en que se vayan agotando los sitios favorables, irá perdiendo importancia
relativa en la generación eléctrica mundial.
Generalmente se distingue entre la energía eólica, y la utilización directa de la radiación
solar, con celdas fotoeléctricas, o con instalaciones termosolares que concentran la
radiación solar para producir el calentamiento de un fluido de trabajo. Generadores
eólicos y fotoceldas son fuentes intermitentes, pero en la variante termosolar se puede
lograr una producción eléctrica estable durante períodos del orden del día. La energía
eólica ha tenido un gran desarrollo en las últimas dos décadas y podría considerarse una
tecnología madura, a diferencia de la energía solar propiamente dicha, en la que se
realiza un gran esfuerzo de investigación para bajar el costo y mejorar la eficiencia de
las celdas fotovoltaicas. Para que estas energías puedan representar más de un 25-30%
de la electricidad total producida, se requerirá el desarrollo de formas de
almacenamiento que compensen las variaciones de la radiación solar a lo largo del día,
las variaciones climáticas y las estaciones del año.
Otra manifestación de la energía solar es la producción de biomasa que puede quemarse
para producir electricidad. La contribución neta al efecto invernadero es nula y, si se
captura el bióxido de carbono resultante, negativa. El principal problema de cultivar
biomasa en gran escala para la generación eléctrica es que se utilizaría tierra y agua que
podría usarse para la producción de alimentos. Por eso se ha pensado en la utilización de
algas marinas, previamente modificadas genéticamente para mejorar sus propiedades
como combustible.
La geotermia es una fuente de energía que lleva utilizándose desde hace tiempo en
varios países, entre ellos México. Se trata de una fuente renovable que genera
electricidad de base y que no produce gases de efecto invernadero, aunque sí tiene
efectos ambientales importantes, entre ellos la emisión de sulfuro de hidrógeno. En su
forma tradicional, la geotermia requiere la conjunción de agua y roca caliente, con
intercambio de calor y producción de vapor. Potencialmente, podrían obtenerse grandes
cantidades de energía de la corteza terrestre, si se fractura roca caliente y se recircula
agua por ella para extraer el calor.
El mar siempre ha fascinado al hombre por su manifestación de fuerza. Parte
proveniente del sol, parte energía gravitatoria, la energía del mar suscita mucho interés.
Ya en el siglo XIX se pensó en aprovechar la diferencia de temperatura entre el agua
superficial y aguas más profundas, en muchos lugares del orden de 20-25°C, para la
producción de electricidad. Desde hace tiempo (el primer experimento en la bahía de
Matanzas, Cuba, se construyó en 1930), ha continuado el interés de varios países en
centrales térmicas oceánicas.
Mejor suerte ha corrido la utilización de las mareas: la central de La Rance, en Francia,
de 240 MW, en funcionamiento desde 1967, ha sido recientemente sobrepasada por una
central maremotriz de 254 MW en Corea del Sur. Una alternativa, con mucho menor
impacto ambiental, es la utilización de las corrientes producidas por las mareas para
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accionar molinos, anclados en el fondo del mar, de aspecto similar al de los
aerogeneradores en uso.
También se está pensando en generar electricidad con la energía del oleaje que azota
continuamente varios litorales en el mundo. Varios modelos de estas instalaciones
flotantes serán probados en una zona especialmente reservada para experimentar con
estos prototipos, en la costa de Escocia.
Las energías asintóticas
Se definen las fuentes asintóticas de energía como aquéllas que serían capaces de
satisfacer las necesidades energéticas de la humanidad durante centenares o miles de
años. Se han identificado cuatro energías asintóticas: la energía solar en todas sus
manifestaciones, la energía geotérmica y la energía nuclear en sus dos variantes, la
fisión y la fusión. Ninguna de las cuatro produce gases de efecto invernadero.
La magnitud de la energía que recibimos del Sol abre perspectivas inimaginables sobre
las posibilidades de conversión de esta energía y su aprovechamiento final. En el
mediano plazo, la dependencia que tenemos de la electricidad y de los combustibles
líquidos no permite el uso exclusivo de la energía solar, sin la introducción previa de
sistemas de almacenamiento masivo de energía y el desarrollo de procesos para la
obtención de carburantes para el transporte.
La energía geotérmica es una energía prácticamente inagotable, ya que aprovecharía el
calor contenido en la Tierra. La extracción masiva de calor de la corteza terrestre
requiere la creación de intercambiadores de calor adecuados. En el pasado se propuso
formar cavidades en la roca utilizando para ello explosivos nucleares, pero seguramente
también se pueden emplear técnicas desarrolladas para la producción de hidrocarburos.
En el uso de la geotermia en gran escala habría que considerar la posible producción de
sismos por los cambios producidos en la corteza.
En su forma actual, la fisión nuclear no calificaría como energía asintótica. Los
reactores de neutrones térmicos que se usan para la producción de electricidad
“queman” únicamente el 0.5-0.6% del uranio utilizado para la fabricación del
combustible, lo que significa que, si nos limitamos a aquel uranio que puede producirse
a menos de US$130/kg, las reservas mundiales probadas de uranio son del orden de 3
millones de toneladas, que al ritmo de consumo actual se agotarían en 60 años. Si se
recicla el combustible gastado, la eficiencia sube a 2%, con lo que el plazo, con las
reservas conocidas, se elevaría a 200 años. Para que la fisión nuclear se convierta en un
recurso durable, se necesita el uso de reactores reproductores, o de cría, que producen
más nucleidos fisionables que los que consumen. De ese modo, se obtiene plutonio 239
o uranio 233, a partir de uranio 238 o torio 232 respectivamente, y se podrían
aprovechar económicamente los vastos recursos de uranio y torio que hay en la litosfera
y en el agua de mar.
La cuarta energía asintótica, la fusión nuclear, ha seguido un camino muy distinto a la
fisión nuclear. La fusión nuclear fue postulada, como el origen de la energía producida
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en el Sol, varios años antes de que la fisión nuclear fuera descubierta en 1938. El uso de
la fisión en explosivos fue precedido por la obtención de reacciones controladas de
fisión en la “pila atómica” de Fermi, en la Universidad de Chicago, en 1942. Las
primeras bombas de fisión, de uranio y de plutonio, en 1945, fueron seguidas en 1952
por la primer “bomba de hidrógeno”. Más de medio siglo más tarde, todavía no se ha
obtenido una producción neta de energía mediante reacciones controladas de fusión.
Quizás podamos explicarnos estas diferencias si observamos que las características de
nuestro planeta permitieron la existencia de un reactor natural de fisión, el de Oklo, que
funcionó espontáneamente, en forma intermitente, durante más de 100 mil años, hace 2
mil millones de años, mientras que las condiciones para la fusión son más propias de las
estrellas.
El interés de la fusión radica en la posibilidad de utilizar el deuterio que existe en el
agua, en la proporción de 0.015% del hidrógeno, o sea 34 gramos por tonelada, de modo
que los océanos nos podrían suministrar energía durante millones de años. Los reactores
de fusión en funcionamiento o en construcción utilizan la fusión de núcleos de deuterio
y tritio (D-T), la reacción más fácil de lograr. El tritio se obtiene mediante la irradiación
con neutrones de litio, por lo que la disponibilidad de este elemento se vuelve el factor
limitante, pero aun así se prevé que se podría producir energía de fusión durante más de
mil años. Una vez establecida la energía de fusión sobre la base de la reacción D-T, es
inconcebible que no se pudiera recurrir a la reacción D-D, ésta prácticamente
inagotable. Una ventaja importante de los reactores de fusión, si se comparan con los de
fisión, es que no requieren de una masa crítica, por lo que son radicalmente más
seguros, aunque tengan también problemas de protección radiológica y sobre todo de
proliferación nuclear, por ser favorables para la producción de material fisionable.
El principal proyecto de fusión termonuclear que hay en el mundo es el ITER
(International Thermonuclear Experimental Reactor), en construcción en Cadarache,
Francia. Tras varios retrasos y aumentos de presupuesto, se espera que esté concluido en
2025, con un costo de 16 mil millones de dólares y que produzca 500 MW durante
pulsos de 500 segundos, con una alimentación de 50 MW. Por su magnitud e
importancia, en ITER participan la Unión Europea, China, India, Japón, la República de
Corea, Rusia y los Estados Unidos. Dependiendo de la experiencia que se tenga con la
operación de ITER, el siguiente paso sería la construcción de una planta de
demostración, o bien de una central a escala industrial, de unos 3-4 mil MW térmicos.
La fusión nuclear controlada ha suscitado desde el comienzo ilusión y esperanza. En
sucesivas conferencias científicas, se ha pronosticado su realización comercial en 50
años, con lo que esta cifra casi se ha vuelto una nueva “constante física”. En la
primavera de 1989, tuvimos la fiebre de la “fusión fría”, desatada por el anuncio de
experimentos en que se obtenían reacciones de fusión con deuterio, a temperatura
ambiente. Todo esto indica la persistencia del sueño humano de disponer de una fuente
de energía inagotable, barata y segura.
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Evolución de las tecnologías nucleares
Las tecnologías nucleares usadas actualmente para la generación eléctrica son en gran
parte el resultado de la evolución de reactores para la producción de plutonio para la
fabricación de explosivos nucleares, o para la propulsión de navíos de guerra. En el
primer caso, algunos países utilizaron reactores de uranio natural moderados por grafito
y enfriados por gas, de los que se han derivado los reactores enfriados por gas, de alta
temperatura. En el caso de la propulsión naval, el tipo de reactor finalmente
seleccionado fue el reactor moderado y enfriado por agua ligera a presión, hoy en uso
generalizado para la producción de electricidad. Otro tipo de reactor de agua ligera para
centrales nucleares es el reactor de agua en ebullición, asociado inicialmente con la
marca General Electric. Los canadienses desarrollaron el concepto CANDU, reactor
moderado y enfriado por agua pesada, que tiene el atractivo de poder usar uranio natural
como combustible. Muchos otros tipos de reactores, con diferentes características de
combustible, moderador, refrigerante, o espectro de neutrones, fueron propuestos e
incluso construidos a nivel de prototipo o planta de demostración, para después ser
abandonados. La principal excepción son los reactores de cría, de varios tipos, que
tienen el interés de producir más material fisionable del que consumen, como ya se ha
mencionado.
En el año 2000, varios países, liderados por los EE.UU., iniciaron una revisión de las
tecnologías nucleares, basada en los aspectos tecnológicos y económicos
fundamentales. En el año 2001 se constituyó formalmente un foro internacional
(Generation IV International Forum, o GIF) con los países Argentina, Brasil, Canadá,
Estados Unidos de América, Francia, Japón, Reino Unido, República de Corea y
Sudáfrica, a los que se sumaron posteriormente Suiza, Euratom, China y Rusia. Después
de un amplio escrutinio, se seleccionaron seis sistemas de energía nuclear para su
desarrollo, basándose, entre otros, en los siguientes criterios: mayor seguridad nuclear,
dificultad de distraer materiales nucleares que podrían ser usados en explosivos,
minimización de los residuos, utilización eficiente de los recursos naturales, menor
costo de construcción y operación, resistencia a ataques terroristas. Se estima que la
operación comercial de estas nuevas centrales nucleares podría tener lugar, en general, a
partir de 2030, aunque algunas podrían adelantarse a esa fecha.
A continuación se enumeran los seis sistemas en desarrollo. Es interesante observar que,
a diferencia de la situación actual, dominada por los reactores de neutrones térmicos,
moderados y enfriados por agua, de los seis sistemas sólo uno es un reactor refrigerado
por agua en condiciones supercríticas, que además podría funcionar con un espectro de
neutrones rápidos.
Reactores de neutrones térmicos:
VHTR, reactor de muy alta temperatura, moderado por grafito y enfriado por helio, 600
MWt (tamaño de referencia).
SCWR, refrigerado por agua en condiciones supercríticas, 1700 MWe. Podría también
funcionar con neutrones rápidos.
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Reactor de neutrones epitérmicos:
MSR, reactor de sales fundidas, homogéneo, 1000 MWe.
Reactores de neutrones rápidos:
GFR, enfriado por helio, 300-600 MWe.
SFR, enfriado por sodio, en tamaños 150-500 MWe, ó 500-1500 MWe.
LFR, enfriado por plomo, en tamaños 50-150 MWe, 300-400 MWe, ó 1200 MWe.
Con la preocupación mundial por el calentamiento del globo terráqueo y la tendencia al
aumento, en promedio, de los precios de los combustibles fósiles, los principales
fabricantes de reactores nucleares se abocaron al desarrollo de reactores refrigerados
por agua, bautizados como la generación III+, que servirían de transición hasta la
comercialización de los reactores de la generación IV. Para aprovechar las economías
de escala, se proyectaron reactores aún más grandes, con sistemas de seguridad más
elaborados, aunque haciendo un mayor uso de las leyes naturales para no depender
tanto, en caso de accidente, de la actuación de sistemas electromecánicos y de la
intervención de los operadores humanos. El ataque terrorista del 11 de septiembre de
2001 en los Estados Unidos aumentó las exigencias de seguridad, en particular en lo
referente a impactos de aeronaves de gran tamaño. El resultado ha sido el diseño de
centrales nucleares de capacidades entre 1100 y 1700 MWe, con un costo que excede en
algunos casos los 5 mil dólares de los Estados Unidos por kW instalado. Aun así, varios
países están procediendo al licenciamiento y construcción de estas centrales de
generación III+.
Es pronto para saber la influencia que tendrá el accidente de Fukushima en la evolución
de la tecnología nuclear. Es posible que tenga el efecto de acelerar el desarrollo de los
reactores de la generación IV. Es posible también que favorezca la introducción de los
reactores modulares pequeños (SMR, por sus siglas en inglés), especialmente aquéllos
que por su construcción resulten más resistentes a fenómenos naturales o a eventos
provocados por el hombre. Dos de estos reactores, ambos desarrollados por fabricantes
estadounidenses, están en las fases preliminares de licenciamiento o certificación con la
Comisión Nuclear Reguladora de los Estados Unidos: el mPower, de agua a presión, en
unidades de 125 MWe, de Backok and Wilcox y el reactor de agua a presión de 200
MWe, de Westinghouse.
El futuro
En este planeta habitamos 7 mil millones seres humanos y relativamente pronto, en
2030, seremos ya 9 mil millones. Se estima que, en la actualidad, mil quinientos
millones de personas carecen de electricidad y 3 mil millones tienen como única fuente
de energía la biomasa tradicional. La demanda de energía crece a un ritmo de 1.3%
anual y aumentará 40% en los próximos 25 años.
De acuerdo con datos de la Naciones Unidas, las emisiones globales de carbono han
aumentado 25% desde 2000. Los incrementos más notables han tenido lugar en China y
en la India, 100% y 50% respectivamente. Si en la reunión de Durban, Sudáfrica, que
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tendrá lugar en diciembre de 2011, no se aprueban medidas efectivas para limitar la
emisión de gases de efecto invernadero, se vuelve cada vez más difícil que el aumento
de la temperatura global no exceda de 2°C, el incremento que se ha fijado como
“tolerable”.
Es necesario que la sociedad tenga un suministro de energía asegurado, al alcance de
todos los seres humanos y respetuoso del medio ambiente, del aire y del agua en
particular y que garantice la mitigación del cambio climático. Al respecto, se puede
mencionar algunas cifras: se estima que las inversiones necesarias en el sector
energético serán del orden del 1.4% del producto global bruto, anualmente, en 2030; el
sistema energético es responsable de aproximadamente el 60% de las emisiones de
gases de efecto invernadero y para el año 2050 deberían reducirse a la cuarta parte de
las actuales; las emisiones de CO2 provenientes del transporte, actualmente el 25% del
total, podrían aumentar un 80% de aquí al 2050, por lo que deben ser reducidas
drásticamente, sobre todo en el transporte de pasajeros.
En el futuro previsible, el uso de la electricidad y la movilidad proporcionada por los
medios de transporte irán en aumento a nivel mundial. La electricidad tiene entre sus
características que puede ser obtenida a partir de un gran número de energías y que
presenta una demanda variable que debe ser satisfecha instantáneamente. El transporte,
en sus diversas formas, utiliza sobre todo el motor de combustión, que depende de los
combustibles líquidos.
Con los conocimientos actuales y combinando inteligentemente las tecnologías
disponibles, especialmente la energía nuclear y las renovables, sería posible construir un
sistema energético global, de baja intensidad de carbono, que satisfaga a la vez la
demanda de electricidad variable y las necesidades de combustible líquidos, a un costo
asequible.
Las centrales nucleares funcionan mejor y son más económicas si se mantienen a plena
potencia nuclear, aunque la entrega de electricidad al sector eléctrico sea variable. Una
forma de utilizar la electricidad sobrante es en plantas de ósmosis inversa para la
producción de agua potable. Esta electricidad también puede servir para bombear agua
en centrales de rebombeo, una forma de almacenar energía que ya se usa en gran escala
en los sistemas eléctricos. Para aprovechar el calor excedente que resultaría al disminuir
la generación eléctrica, se han propuesto, principalmente, dos formas de
almacenamiento, la producción de hidrógeno mediante electrólisis de alta temperatura,
para su utilización posterior en celdas de combustible y el almacenamiento del calor en
rocas, para su aprovechamiento en centrales geotérmicas. Además, la operación de las
centrales nucleares con generación eléctrica variable, permitiría un uso mucho mayor de
las energías renovables intermitentes en la producción de electricidad.
Los automóviles híbridos y eléctricos tendrán una penetración cada vez mayor en el
sector del transporte, pero no puede preverse el reemplazo de los combustibles líquidos
en todas las aplicaciones. En un período de transición, el calor producido en plantas
nucleares puede ser utilizado en los procesos de extracción de petróleo no convencional,
lo que resultaría en un impacto ambiental mucho menor. El calor nuclear serviría
también para la densificación de la biomasa previamente a su transporte a las
biorrefinerías y en la operación de éstas, lo que disminuiría la emisión de CO2 en la
producción de biocombustibles. Puede mencionarse que el costo de los combustibles
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líquidos tiene un límite superior, dado por el costo de producción del combustible
sintetizado a partir de CO2, extraído del aire, y de agua, que es del orden de 2 a 3 veces
el costo de la electricidad, por unidad de energía calórica, comparado con el costo
aproximadamente igual que tienen actualmente.
La experiencia muestra que las previsiones tecnológicas raramente se cumplen y que
desarrollos insospechados llegan a tener consecuencias enormes en muy poco tiempo.
Sin embargo, los cambios en el sector energético y particularmente en el sector eléctrico
han sido tradicionalmente lentos, por la magnitud de las inversiones involucradas y por
la conveniencia de diversificar las fuentes de energía. Hoy en día, se recurre a la
hidroelectricidad, al carbón, al petróleo, al gas, a la geotermia, a la energía nuclear, a la
biomasa, al viento, al sol y a las mareas, para asegurar el suministro de electricidad en
forma flexible y económica. Lo más probable es que se siga usando la misma mezcla de
energías, aunque posiblemente veamos un ritmo más acelerado de sustitución de unas
energías por otras, para tratar de limitar la emisión de gases de efecto invernadero y así
frenar el cambio climático.
Una solución extrema pero que se ha llegado a proponer, es satisfacer todas las
necesidades de energía con viento y sol únicamente. Se trata de una solución posible
pero ¿a qué precio? Sería además inconcebible que la humanidad renunciara al uso de
sus dos grandes descubrimientos en materia de energía: el fuego y la energía nuclear.
Bibliografía
Vélez Ocón, C. (1997), Cincuenta años de energía nuclear en México, 1945-1995,
Programa Universitario de Energía, Universidad Nacional Autónoma de México.
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