¿Cuáles son los nuevos reactores del futuro?
A fondo

¿Cuáles son los nuevos reactores del futuro?

La innovación es la fuerza motora para un continuo desarrollo de las tecnologías nucleares que conducirán a nuevos reactores con capacidades aún superiores a las actuales. Estos avances comprenden no sólo plantas de generación eléctrica, sino también instalaciones para la producción de calor a alta temperatura, calefacción, hidrógeno y desalación de agua de mar.

En la industria nuclear, el conocimiento científico y la tecnología avanzan continuamente, provocando que los requisitos y normas sobre seguridad evolucionen en base a los nuevos conocimientos y a la experiencia adquirida. La industria nuclear es uno de los sectores industriales más avanzados en tecnología, comparable a la industria aeronáutica y aeroespacial.

Los reactores nucleares se clasifican por la evolución tecnológica incorporada en sus diseños, dando lugar a distintos grupos o generaciones:

  • Centrales de generación I: Constituida por los primeros prototipos iniciales, construidos a lo largo de las décadas de los años 50 y 60 del pasado siglo.
  • Centrales de generación II: Constituida por las centrales nucleares construidas en las décadas de los años 70, 80 y 90 del pasado siglo. Representan la mayor parte de los reactores actualmente en funcionamiento en el mundo.
  • Centrales de generación III y III+: Constituida por las centrales cuyo diseño es el resultado de un desarrollo de las centrales de generación II y que reúnen “mejoras evolutivas”, basadas en la experiencia adquirida en las centrales nucleares actuales. Estos adelantos afectan sobre todo a los sistemas de seguridad, a la fiabilidad, a la operabilidad y a la estandarización de los diseños. Hoy en día, las centrales nucleares en construcción son de generación III.
  • Centrales de generación IV: Constituida por una serie de proyectos, programas e iniciativas para el desarrollo y prueba de varios sistemas nucleares muy innovadores. Ofrecen ventajas con respecto a las centrales nucleares actuales en los campos de la sostenibilidad, la economía, la seguridad, la fiabilidad, la no proliferación y la protección física. Estas centrales se encuentran, en su mayoría, en fase de diseño y su desarrollo plantea grandes desafíos, especialmente en aspectos de materiales y combustibles. Se espera puedan estar en operación comercial en los próximos 15 a 25 años.

La mayor parte de los reactores nucleares en funcionamiento son de generación II. Actualmente, se construyen de tipo III/III+ y se trabaja en el desarrollo de la generación IV

Centrales nucleares de generación III y III+

La generación III y III+ son reactores con una mejora evolutiva de la generación II. Incluyen sistemas de seguridad pasivos, cuya acción se debe a fenómenos físicos naturales, tales como la convección natural y la gravedad, que actúan por sí mismos cuando la central se desvía de su modo normal de operación, sin que nada los tenga que activar. No necesitan ningún tipo de energía eléctrica externa.

Actualmente se construyen reactores de tercera generación, pudiéndose subdividir en dos grupos distintos:

  • Reactores evolutivos de agua en ebullición. Incluyen el ABWR (Advanced 
 Boiling Water Reactor) de Toshiba y GE, además del BWR 90+ de 
 Westinghouse, el reactor pasivo ESBWR de GE y el reactor simplificado SWR-
 1000 de Areva (actualmente Orano).
  • Reactores avanzados de agua a presión. Incluyen el AP-600, y el AP-1000 de Westinghouse, los evolutivos PWR System 80+ de Westinghouse, APWR de Mitsubishi y EPR Europeo de Areva (actualmente Orano).

Centrales nucleares de generación IV

La generación IV está compuesta por una serie de diseños genéricos, que se espera puedan estar en operación comercial en los próximos 30 o 40 años. Suponen un gran avance, ya que pretenden desarrollar nuevos diseños sin olvidar las lecciones aprendidas de la experiencia acumulada de los reactores de las anteriores generaciones. Se parte del establecimiento de los siguientes principios:

  • Sostenibilidad: Deben promover la disponibilidad de sistemas a largo plazo y el aprovechamiento de combustible para la producción de electricidad en todo el mundo, minimizando el volumen y el periodo de gestión de los residuos radiactivos.
  • Economía: Deben ofrecer más ventajas económicas que otras fuentes de energía durante el ciclo de vida operativa y equiparar su nivel de riesgo financiero con el de otros proyectos energéticos.
  • Seguridad y fiabilidad: Los diseños deben reducir al mínimo la probabilidad y magnitud de daños en el núcleo del reactor y eliminar la necesidad de adoptar medidas de emergencia fuera del emplazamiento.
  • Resistencia a la proliferación y protección física: Deben constituir la vía menos deseable y atractiva para la utilización de los materiales para usos no pacíficos de la energía nuclear.

Una de las novedades de la generación IV es que los diseños pueden no estar exclusivamente orientados a la producción de energía eléctrica, sino que algunos tendrían otras aplicaciones como la generación de hidrógeno, grandes sistemas de transporte o, simplemente, generación de calor.

Existen dos iniciativas internacionales para desarrollar estos diseños avanzados que podrían funcionar hacia el año 2030 y que cumplirían con los principios establecidos:

  • GIF (Generation IV International Forum). Participan Estados Unidos y Francia, además de otros países occidentales y de Extremo Oriente, y que coordina la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE).
  • INPRO (International Project on Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles). Promovida por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) y en el que participan la Unión Europea, Rusia y otros países.

Los principales diseños de reactores de generación IV que se están desarrollando son los siguientes:

  • Reactor rápido refrigerado por gas (GFR).
  • Reactor de muy alta temperatura (VHTR).
  • Reactor supercrítico refrigerado por agua (SCWR).
  • Reactor rápido refrigerado por sodio (SFR).
  • Reactor rápido refrigerado por aleación de plomo (LFR).
  • Reactor de sales fundidas (MSR).

Reactores modulares pequeños (SMR)

Como uno de los desarrollos del programa INPRO del OIEA en el año 2009, y paralelamente en 2011 como iniciativa del Departamento de Energía del Gobierno de Estados Unidos, se ha puesto en marcha el desarrollo de una nueva familia de reactores nucleares denominados Reactores Modulares Pequeños (Small Modular Reactors, en su denominación inglesa) con potencias eléctricas de alrededor de 300 MWe, que se espera puedan entrar en operación en 2025-2030.

Los Reactores Modulares Pequeños (SMR) facilitan la producción de electricidad en zonas aisladas o de difícil acceso

Estas son algunas de sus ventajas más destacadas:

  • Modularidad: Los grandes componentes del sistema se pueden desarrollar en fábricas y trasladarlos al emplazamiento de la instalación reduciendo así los tiempos de construcción con la ventaja de que pueden añadirse nuevos módulos a medida que exista un incremento en la demanda.
  • Menor necesidad de capital en la inversión inicial.
  • Reducción de los costes de construcción.
  • Flexibilidad en la elección del emplazamiento. Son especialmente apropiados para mercados eléctricos pequeños, zonas aisladas, emplazamientos con superficie o refrigeración limitada, o para aplicaciones industriales singulares.
  • Aumento de eficiencia al poder acoplarse con otras fuentes de energía incluyendo renovables y térmicas fósiles.