El gobernador Youngkin quiere un pequeño reactor modular. ¿Qué es eso exactamente?

Central nuclear North Anna de Dominion Energy en el condado de Louisa. (Ned Oliver/Virginia Mercury)

En el lapso de dos meses, el gobernador republicano Glenn Youngkin dejó en claro que quiere que Virginia sea líder en el uso de la tecnología nuclear, específicamente al tener un pequeño reactor modular operativo en el suroeste de Virginia en la próxima década.

Anunció por primera vez el nuevo enfoque en la presentación de su plan de energía estatal, un documento que todos los gobernadores de Virginia deben redactar por ley, a principios de octubre. Luego se apoyó en él al proponer un fondo de $ 10 millones para esfuerzos de innovación energética, la mitad del cual se dedicaría al despliegue de un SMR.

Los críticos del plan energético de Youngkin se apresuraron a decir que los pequeños reactores modulares están en pañales en comparación con las tecnologías de energía renovable ya implementables y escalables.

La generación nuclear ha existido durante décadas, pero los SMR son una forma avanzada emergente de la tecnología, y se espera que los primeros tres se implementen en diferentes partes del país para fines de la década.

Si bien Virginia ha tenido dos plantas nucleares tradicionales en funcionamiento durante años, los reactores nucleares más pequeños son únicos en su funcionamiento y el combustible que utilizan. Sin embargo, muchas de las preocupaciones que surgen con la tecnología nuclear, como los desechos, los requisitos operativos y los costos, también acompañan a los SMR.

Los SMR están diseñados para ser una forma de generación nuclear "plug and play" en el sentido de que pueden fabricarse en una fábrica y luego instalarse en un sitio, según un informe de agosto encargado por la Asociación Nacional de Comisionados Reguladores de Servicios Públicos.

Mientras que muchos de los grandes reactores nucleares actuales del país se construyeron para generar entre 300 y más de 1000 megavatios, los SMR están destinados a generar entre 20 y 300 megavatios de potencia en una capacidad de carga base. También hay microrreactores, que generan entre 1 y 20 megavatios de potencia, que son aproximadamente el 1% del tamaño de los modelos de reactores tradicionales.

Youngkin propondrá financiación para pequeños reactores nucleares modulares

Los reactores nucleares generan calor a través de la fisión, o el choque de átomos entre sí. Este proceso se lleva a cabo utilizando elementos combustibles de varillas rellenas de pastillas de uranio.

Los átomos de uranio se pueden dividir fácilmente. Cuando los átomos se dividen, se crean isótopos radiactivos. El uranio se encuentra comúnmente en rocas de todo el mundo, pero el tipo específico que se usa en la producción de energía nuclear, el U-235, es raro.

Una vez que se ha generado calor, se puede utilizar para producir vapor que hace girar turbinas para generar electricidad principalmente de dos formas: a través de reactores de agua en ebullición o reactores de agua a presión. En el primero, el agua se hierve para producir vapor. En este último, el vapor se produce mediante el intercambio de calor de un circuito principal de agua que viaja a través del núcleo a alta presión a un segundo circuito de menor presión.

Los reactores tradicionales usan agua para sus procesos, pero los reactores avanzados como los SMR pueden usar sales fundidas, metales líquidos como sodio o plomo, o gases como helio o dióxido de carbono. Estos enfoques les permiten operar a temperaturas más altas, con tasas de eficiencia más altas y potencialmente menos desechos radiactivos.

Además de ser más eficientes que la energía nuclear tradicional, los SMR están siendo respaldados por el gobierno federal porque ofrecen ciertas características de seguridad que no requieren operadores, según Alice Caponiti, subsecretaria adjunta del Departamento de Energía de EE. UU.

Los SMR funcionan con una forma enriquecida de uranio, un mineral que alguna vez se extrajo en los Estados Unidos pero que ahora se obtiene principalmente a nivel internacional. En 2020, poco más de una cuarta parte de las compras de uranio para reactores estadounidenses provinieron de Canadá y Kazajstán, con un 19 % adicional de Rusia, un 13 % de Australia y un 9 % de Uzbekistán, según NARUC.

El desastre nuclear de Fukushima en 2011 provocó la cancelación de muchos proyectos de reactores nuevos, lo que creó un exceso de oferta mundial de uranio. Las fuentes de energía en competencia, como el gas natural y el viento, también provocaron que varias compañías mineras en los EE. UU. detuvieran permanentemente sus operaciones.

En la actualidad, EE. UU. solo tiene dos minas de uranio en funcionamiento en Wyoming, una planta en Utah y una planta de enriquecimiento en Nuevo México. Una planta de conversión, que adapta el combustible para los reactores, en Ohio se reiniciará el próximo año, descubrió NARUC.

Mientras que la flota nuclear actual se basa en lo que se conoce como "uranio de bajo enriquecimiento", los reactores avanzados como los SMR se basan en "uranio de bajo enriquecimiento de alto ensayo" o HALEU. Este tipo de combustible tiene una mayor concentración de uranio que permite que los reactores operen de manera más eficiente. Actualmente, Rusia es el único país que tiene capacidades de enriquecimiento HALEU disponibles comercialmente.

Una vez que los gránulos de uranio se apilan en barras que se agrupan para formar un conjunto de combustible, los camiones los transportan a los sitios del reactor donde los conjuntos permanecen en contenedores hasta que se necesitan, según la Administración de Información de Energía de EE. UU. El uranio es solo levemente radiactivo en este punto.

Dominion Energy, que opera las únicas dos plantas nucleares de Virginia, dijo en su plan de recursos integrados para 2022 que la compañía tiene la intención de agregar un pequeño reactor modular a su flota para 2032.

Scott Miller, gerente de comunicaciones nucleares y relaciones con los medios de Dominion, dijo que "todo indica que, en este momento, el uranio para los futuros SMR provendrá de las mismas fuentes de la cadena de suministro que proporcionan uranio para la flota existente".

Lightbridge, con sede en Virginia, está trabajando para desarrollar una fuente de combustible nuclear avanzada que pueda operar a una temperatura más fría que la que requiere el combustible estándar.

El combustible nuclear debe tratarse después de su uso para permitir la descomposición y el enfriamiento radiactivos de manera segura.

Ese proceso comienza almacenando el combustible en piscinas enfriadas con agua durante unos cinco a siete años, detalla el informe de NARUC. Luego se transporta a grandes contenedores de concreto de acero inoxidable para su almacenamiento.

Debido a que EE. UU. no tiene un depósito permanente para el combustible nuclear usado, los contenedores deben almacenarse en el lugar. Un video de los procesos nucleares de Dominion Energy muestra cómo se almacena el combustible en grandes estructuras.

"Surry y North Anna han estado almacenando su combustible nuclear gastado durante 50 años de manera segura", dijo Miller.

Un plan para almacenar combustible gastado de forma permanente en Yucca Mountain en Nevada se detuvo debido al rechazo del estado.

"Todo el combustible que hemos producido hasta la fecha podría caber en el tamaño de un campo de fútbol, ​​de tres metros de altura", dijo Caponiti.

Pero mientras los impulsores promocionan las eficiencias de los SMR, un trabajo de investigación determinó que los desechos que crean son "más voluminosos y química/físicamente reactivos" que los generados por los reactores nucleares tradicionales.

Un portavoz del DOE dijo que se está trabajando en un sistema para la eliminación final del combustible y cómo manejar futuros combustibles SMR gastados.

El gobierno federal ha contratado a tres empresas para poner en funcionamiento pequeños reactores modulares para fines de la década.

Estos incluyen un reactor de agua ligera de NuScale en Idaho, un reactor enfriado por sodio de TerraPower en Wyoming y un reactor enfriado por gas de X-Energy en Washington. Se espera que todos estén operativos para 2029.

Según un informe del Consorcio de Energía Nuclear de Virginia, hay más de 60 operaciones nucleares de la industria privada en el estado que trabajan en ingeniería, fabricación, seguridad, dotación de personal o infraestructura. Uno de ellos es BWX Technologies, con sede en Lynchburg, que participará en la construcción de un pequeño reactor modular de GE en Canadá para finales de la década.

Se desconoce cómo participará la compañía para alcanzar el objetivo de Youngkin, dijo el presidente y director ejecutivo Rex Geveden en una entrevista con Mercury, ya que "no se seleccionó ningún reactor, ni arquitectura, ni selección de tipo de tecnología". Pero estará en algún lugar de la cadena de suministro, agregó.

A pesar de esos planes, Geoff Fettus, abogado de programas nucleares, climáticos y de energía limpia del Consejo de Defensa de los Recursos Naturales, dijo que es escéptico de que un SMR pueda estar operativo en Virginia dentro de una década.

"Especialmente, no creemos que esté operativo en una capacidad de mercado libre esta década o tal vez la próxima", dijo Fettus, considerando la competencia con "energías renovables más baratas, seguras, rápidas y limpias".

NARUC estimó que los costos de capital de los SMR son más baratos que los de otros reactores nucleares avanzados y convencionales, en alrededor de $ 5969 por kilovatio por hora, en comparación con alrededor de $ 6432 o $ 7740, respectivamente.

Además, la reutilización de plantas de carbón en desuso para SMR puede generar ahorros, ya que la energía nuclear requiere mucha menos superficie que la solar o la eólica.

"Muchos nuevos diseños de reactores nucleares avanzados actualmente en desarrollo no requieren agua para enfriar el reactor y, por lo tanto, no están sujetos al acceso y disponibilidad de agua de ríos, lagos u océanos cercanos", agregó el informe de NARUC.

Sin embargo, si bien las SMR son más rentables que las plantas de combustibles fósiles para operar, los costos asociados con proyectos recientes en Carolina del Sur, Georgia e Idaho han generado preocupaciones.

NuScale dice que puede generar energía a $58 por megavatio-hora, pero algunos estiman que los costos de energía de SMR podrían llegar a $200 por megavatio-hora.

Geveden reconoció que los proyectos de reactores avanzados "pueden no ser tan baratos como la energía eólica y solar al principio, pero se vuelven más competitivos cuando se evalúan durante la vida útil de la planta".

Aún así, Walton Shepherd, director de políticas de Virginia con el NRDC, dijo que la tecnología SMR simplemente no es necesaria.

"En el día más caluroso del verano todavía tenemos un exceso de capacidad adicional del 20% más allá de lo que necesitamos", dijo Shepherd. "La noción de que debemos buscar esta tecnología de energía actualmente inexistente para satisfacer una necesidad que ya se ha satisfecho, es como construir una nave espacial de Marte para conducir hasta la tienda de comestibles de la esquina".

Esta historia ha sido actualizada para corregir la ortografía del nombre de Alice Caponiti.

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por Charlie Paullin, Virginia Mercury 7 de noviembre de 2022

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Charles Paullin cubre energía y medio ambiente para Mercury. Anteriormente trabajó para el Northern Virginia Daily en el norte del valle de Shenandoah y para el New Britain Herald en el centro de Connecticut. Nativo de Alexandria, Charles se graduó de la Universidad de Hartford y inicialmente quería cubrir deportes. Ha recibido varios premios de la Virginia Press Association por su cobertura del crimen, el gobierno local y la política estatal.