Los reactores de torio se han propuesto durante mucho tiempo como una alternativa más limpia y segura a la energía nuclear convencional, y ahora un nuevo estudio ruso ha agregado otro beneficio potencial a la mezcla.
Científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk (TPU) proponen un nuevo diseño de reactor de torio que puede quemar plutonio apto para armas, produciendo energía y energía térmica al mismo tiempo que elimina los desechos nucleares. El plutonio para armas (plutonio-239) es uno de los peligrosos subproductos radioactivos de la energía nuclear, y con una vida media de más de 24,000 años, es complicado almacenarlo y eliminarlo.
La sustancia todavía está cargada con energía potencial, pero reutilizarla requiere un procesamiento químico que puede ser costoso y complicado. Ingresa torio. Este elemento es más abundante en la naturaleza, más limpio y potencialmente más eficiente que el uranio, por lo que los reactores de torio se han propuesto durante mucho tiempo como una alternativa viable a los reactores nucleares convencionales. Desafortunadamente, las propiedades que lo hacen atractivo también plantean nuevos obstáculos. Una vez que las cosas se cocinan en un reactor nuclear, la reacción en cadena puede seguir retroalimentando.
Los neutrones golpean el núcleo de los átomos de la fuente de combustible (generalmente uranio), rompiéndolo en sus componentes y liberando energía en un proceso conocido como fisión. Se liberan más neutrones junto con la energía, que a su vez puede usarse para fisionar otros átomos.
El problema es que ese ciclo autosostenible también puede conducir a la desventaja más devastadora de la energía nuclear. Si los operadores pierden el control de esa reacción en cadena o no la mantienen fría de manera adecuada, puede producirse una fusión, lo que provocará desastres como los vistos en Chernobyl y Fukushima.
Por sí mismo, el torio no puede sostener ese circuito de retroalimentación. Eso significa que no se saldrá de control por sí solo, pero para producir energía, todavía requiere algún otro material radiactivo. Y ahí es donde entra el estudio de TPU. Los investigadores rusos planean usar plutonio apto para armas para alimentar esa reacción, dándole al reactor los beneficios de seguridad del torio y al mismo tiempo eliminando los desechos nucleares.
Según el equipo, el reactor puede quemar casi todo el plutonio, y el material de desecho que se produce es una mezcla de grafito, plutonio y otros productos de descomposición que ya no representan un riesgo nuclear. “Se acumularon grandes cantidades de plutonio apto para armas en la era soviética”, dice Sergey Bedenko, autor del estudio.
“El costo de almacenamiento de este combustible es enorme y hay que deshacerse de él. En los EE. UU., Se lo procesa y quema químicamente, y en Rusia se quema en los reactores. Sin embargo, aún queda una cierta cantidad de plutonio, y debe eliminarse en los vertederos de desechos radiactivos. Nuestra tecnología mejora este inconveniente ya que permite quemar el 97 por ciento del plutonio apto para uso armado.
Cuando se desecha todo el plutonio apto para uso armamentista, será posible usar uranio-235 o uranio 233 en reactores de torio “.
El reactor de torio propuesto tiene otras ventajas también. La planta requiere una energía de entrada relativamente baja, de 60 MWt, lo que puede hacer que sea hasta un 50 por ciento más eficiente que otros reactores. El calor residual también se puede aprovechar para la desalinización del agua o para producir combustible de hidrógeno, de acuerdo con los investigadores. “La principal ventaja de tales plantas será su multifuncionalidad”, dice Bedenko.
“En primer lugar, disponemos de manera eficiente de uno de los combustibles radiactivos más peligrosos en los reactores de torio, en segundo lugar, generamos energía y calor, en tercer lugar, con su ayuda, será posible desarrollar la producción de hidrógeno industrial”.
Los reactores de torio se han discutido casi tanto como la energía nuclear, pero la tecnología nunca se desarrolló con éxito. El renovado enfoque en la energía respetuosa con el medio ambiente en los últimos tiempos ha visto a los científicos comenzar a experimentar con la energía nuclear basada en torio de nuevo después de 40 años, y este último desarrollo podría dar un nuevo impulso para ponerlo en marcha.
La investigación fue publicada en la revista Annals of Nuclear Energy.
Fuente: Universidad Politécnica de Tomsk
