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Una central nuclear ( CN ) [1] o central atómica ( CPA ) es una central térmica en la que la fuente de calor es un reactor nuclear . Como es habitual en las centrales térmicas, el calor se utiliza para generar vapor que impulsa una turbina de vapor conectada a un generador que produce electricidad . En septiembre de 2023 [actualizar], el Organismo Internacional de Energía Atómica informó que había 410 reactores nucleares en funcionamiento en 32 países de todo el mundo y 57 reactores nucleares en construcción. [2] [3] [4]
La construcción de una planta de energía nuclear suele llevar entre cinco y diez años, lo que puede generar costos financieros significativos, dependiendo de cómo se financien las inversiones iniciales. [5] Debido a este alto costo de construcción y a los menores costos de operación, mantenimiento y combustible, las plantas nucleares se utilizan generalmente para la generación de carga base , porque esto maximiza las horas en las que se puede amortizar el costo fijo de la construcción. [6]
Las centrales nucleares tienen una huella de carbono comparable a la de las energías renovables , como los parques solares y eólicos , [7] [8] y mucho menor que la de los combustibles fósiles , como el gas natural y el carbón . Las centrales nucleares se encuentran entre los modos más seguros de generación de electricidad, [9] comparables a las centrales solares y eólicas. [10]
La primera vez que se utilizó el calor de un reactor nuclear para generar electricidad fue el 21 de diciembre de 1951, en el Reactor Reproductor Experimental I , para alimentar cuatro bombillas. [11] [12]
El 27 de junio de 1954, la primera central nuclear del mundo destinada a generar electricidad para una red eléctrica , la central nuclear de Óbninsk , comenzó a funcionar en Óbninsk , en la Unión Soviética . [13] [14] [15] La primera central eléctrica a gran escala del mundo, Calder Hall en el Reino Unido , se inauguró el 17 de octubre de 1956 y también estaba destinada a producir plutonio . [16] La primera central eléctrica a gran escala del mundo dedicada exclusivamente a la producción de electricidad fue la central atómica de Shippingport en Pensilvania , Estados Unidos, que se conectó a la red el 18 de diciembre de 1957.
La conversión en energía eléctrica se produce de forma indirecta, como en las centrales térmicas convencionales. La fisión en un reactor nuclear calienta el refrigerante del reactor. El refrigerante puede ser agua o gas, o incluso metal líquido, según el tipo de reactor. El refrigerante del reactor pasa entonces a un generador de vapor y calienta el agua para producir vapor. El vapor presurizado suele alimentarse a una turbina de vapor de varias etapas . Una vez que la turbina de vapor ha expandido y condensado parcialmente el vapor, el vapor restante se condensa en un condensador. El condensador es un intercambiador de calor que está conectado a un lado secundario, como un río o una torre de refrigeración . A continuación, el agua se bombea de nuevo al generador de vapor y el ciclo comienza de nuevo. El ciclo agua-vapor corresponde al ciclo Rankine .
El reactor nuclear es el corazón de la central. En su parte central, el núcleo del reactor produce calor debido a la fisión nuclear. Con este calor, se calienta un refrigerante que se bombea a través del reactor y, de esta manera, se extrae energía del reactor. El calor de la fisión nuclear se utiliza para generar vapor, que pasa por turbinas , que a su vez alimentan los generadores eléctricos.
Los reactores nucleares suelen depender del uranio para alimentar la reacción en cadena. El uranio es un metal muy pesado que abunda en la Tierra y se encuentra en el agua del mar, así como en la mayoría de las rocas. El uranio natural se encuentra en dos isótopos diferentes : el uranio-238 (U-238), que representa el 99,3%, y el uranio-235 (U-235), que representa aproximadamente el 0,7%. El U-238 tiene 146 neutrones y el U-235 tiene 143 neutrones.
Los distintos isótopos tienen comportamientos diferentes. Por ejemplo, el U-235 es fisible, lo que significa que se divide fácilmente y emite mucha energía, lo que lo hace ideal para la energía nuclear. Por otro lado, el U-238 no tiene esa propiedad a pesar de ser el mismo elemento. Los distintos isótopos también tienen vidas medias diferentes . El U-238 tiene una vida media más larga que el U-235, por lo que tarda más en desintegrarse con el tiempo. Esto también significa que el U-238 es menos radiactivo que el U-235.
Como la fisión nuclear genera radiactividad, el núcleo del reactor está rodeado por un escudo protector. Este confinamiento absorbe la radiación y evita que el material radiactivo se libere al medio ambiente. Además, muchos reactores están equipados con una cúpula de hormigón para proteger el reactor tanto de accidentes internos como de impactos externos. [17]
El propósito de la turbina de vapor es convertir el calor contenido en vapor en energía mecánica. La sala de máquinas con la turbina de vapor suele estar estructuralmente separada del edificio principal del reactor. Está alineada de manera que se evite que los desechos de la destrucción de una turbina en funcionamiento vuelen hacia el reactor. [ cita requerida ]
En el caso de un reactor de agua a presión, la turbina de vapor está separada del sistema nuclear. Para detectar una fuga en el generador de vapor y, por lo tanto, el paso de agua radiactiva en una etapa temprana, se instala un medidor de actividad para rastrear el vapor de salida del generador de vapor. Por el contrario, los reactores de agua en ebullición hacen pasar agua radiactiva a través de la turbina de vapor, por lo que la turbina se mantiene como parte del área radiológicamente controlada de la central nuclear.
El generador eléctrico convierte la potencia mecánica suministrada por la turbina en potencia eléctrica. Se utilizan generadores síncronos de corriente alterna de polos bajos de alta potencia nominal. Un sistema de refrigeración extrae el calor del núcleo del reactor y lo transporta a otra zona de la central, donde la energía térmica se puede aprovechar para producir electricidad o para realizar otro trabajo útil. Normalmente, el refrigerante caliente se utiliza como fuente de calor para una caldera, y el vapor presurizado procedente de ella impulsa uno o más generadores eléctricos accionados por turbinas de vapor . [18]
En caso de emergencia, se pueden utilizar válvulas de seguridad para evitar que las tuberías revienten o que el reactor explote. Las válvulas están diseñadas de modo que puedan derivar todos los caudales suministrados con un pequeño aumento de la presión. En el caso del BWR , el vapor se dirige a la cámara de supresión y allí se condensa. Las cámaras de un intercambiador de calor están conectadas al circuito de refrigeración intermedio.
El condensador principal es un gran intercambiador de calor de carcasa y tubo de flujo cruzado que toma vapor húmedo, una mezcla de agua líquida y vapor en condiciones de saturación, del escape de la turbina-generador y lo condensa nuevamente en agua líquida subenfriada para que pueda ser bombeada de regreso al reactor por las bombas de condensado y agua de alimentación. [19] [ cita completa requerida ]
En el condensador principal, el escape de la turbina de vapor húmedo entra en contacto con miles de tubos por los que fluye agua mucho más fría en el otro lado. El agua de refrigeración normalmente proviene de un cuerpo de agua natural, como un río o un lago. La central nuclear de Palo Verde , situada en el desierto a unos 97 kilómetros (60 millas) al oeste de Phoenix, Arizona, es la única instalación nuclear que no utiliza un cuerpo de agua natural para enfriarse, sino que utiliza aguas residuales tratadas del área metropolitana de Phoenix. El agua procedente del cuerpo de agua de refrigeración se bombea de vuelta a la fuente de agua a una temperatura más cálida o vuelve a una torre de refrigeración donde se enfría para más usos o se evapora en vapor de agua que sube por la parte superior de la torre. [20]
El nivel de agua en el generador de vapor y en el reactor nuclear se controla mediante el sistema de agua de alimentación. La bomba de agua de alimentación tiene la función de tomar el agua del sistema de condensado, aumentar la presión y forzarla a entrar en los generadores de vapor, en el caso de un reactor de agua a presión , o directamente en el reactor, en el caso de los reactores de agua en ebullición .
El suministro continuo de energía a la planta es fundamental para garantizar un funcionamiento seguro. La mayoría de las centrales nucleares requieren al menos dos fuentes distintas de energía externa para lograr redundancia. Estas suelen proporcionarse mediante varios transformadores que están suficientemente separados y pueden recibir energía de varias líneas de transmisión. Además, en algunas centrales nucleares, el generador de turbina puede alimentar las cargas de la central mientras esta se encuentra en funcionamiento, sin necesidad de energía externa. Esto se logra mediante transformadores de servicio de la central que aprovechan la energía de la salida del generador antes de que llegue al transformador elevador.
Las centrales nucleares generan aproximadamente el 10% de la electricidad mundial, proveniente de unos 440 reactores en todo el mundo. Se las reconoce como un importante proveedor de electricidad con bajas emisiones de carbono , ya que representan aproximadamente una cuarta parte del suministro mundial en esta categoría. En 2020, la energía nuclear se situó como la segunda fuente más importante de energía con bajas emisiones de carbono, representando el 26% del total. [21] Las instalaciones de energía nuclear están activas en 32 países o regiones, [22] y su influencia se extiende más allá de estas naciones a través de redes de transmisión regionales, especialmente en Europa. [23]
En 2022, las centrales nucleares generaron 2545 teravatios-hora (TWh) de electricidad, una ligera disminución respecto de los 2653 TWh producidos en 2021. Trece países generaron al menos una cuarta parte de su electricidad a partir de fuentes nucleares. Cabe destacar que Francia depende de la energía nuclear para aproximadamente el 70% de sus necesidades de electricidad, mientras que Ucrania , Eslovaquia , Bélgica y Hungría obtienen aproximadamente la mitad de su energía de la energía nuclear. Se prevé que Japón , que anteriormente dependía de la energía nuclear para más de una cuarta parte de su electricidad, reanude niveles similares de utilización de energía nuclear. [21] [22]
En los últimos 15 años, Estados Unidos ha visto una mejora significativa en el desempeño operativo de sus plantas de energía nuclear, mejorando su utilización y eficiencia, agregando la producción equivalente a 19 nuevos reactores de 1000 MWe sin construcción real. En Francia, las plantas de energía nuclear todavía producen más del sesenta por ciento de la generación total de energía de este país en 2022. Si bien un objetivo anterior apuntaba a reducir la participación en la generación de electricidad nuclear a menos del cincuenta por ciento para 2025, este objetivo se pospuso a 2035 en 2019 y finalmente se descartó en 2023. Rusia sigue exportando la mayor cantidad de plantas de energía nuclear del mundo, con proyectos en varios países: a julio de 2023, Rusia estaba construyendo 19 de los 22 reactores construidos por proveedores extranjeros; [24] sin embargo, algunos proyectos de exportación se cancelaron debido a la invasión rusa de Ucrania . [25] Mientras tanto, China sigue avanzando en materia de energía nuclear: con 25 reactores en construcción a finales de 2023, China es el país con más reactores construidos al mismo tiempo en el mundo. [24] [26]
El desmantelamiento nuclear es el desmantelamiento de una central nuclear y la descontaminación del lugar hasta que ya no se requiere protección contra la radiación para el público en general. La principal diferencia con el desmantelamiento de otras centrales nucleares es la presencia de material radiactivo que requiere precauciones especiales para su extracción y traslado seguro a un depósito de residuos.
El desmantelamiento implica muchas acciones administrativas y técnicas, que incluyen la limpieza de la radiactividad y la demolición progresiva de la central. Una vez que se desmantela una instalación, ya no debería haber ningún peligro de accidente radiactivo ni de que las personas que la visiten puedan sufrirlo. Una vez que una instalación ha sido completamente desmantelada, queda liberada del control reglamentario y el titular de la licencia de la central ya no tiene responsabilidad por su seguridad nuclear.
En términos generales, las centrales nucleares fueron diseñadas originalmente para una vida útil de unos 30 años. [27] [28] Las centrales más nuevas están diseñadas para una vida útil de 40 a 60 años. [29] El reactor Centurión es una clase futura de reactor nuclear que se está diseñando para durar 100 años. [30]
Uno de los principales factores limitantes del desgaste es el deterioro del recipiente de presión del reactor bajo la acción del bombardeo de neutrones, [28] sin embargo, en 2018 Rosatom anunció que había desarrollado una técnica de recocido térmico para los recipientes de presión del reactor que mejora el daño por radiación y extiende la vida útil entre 15 y 30 años. [31]
Las centrales nucleares se utilizan principalmente para la carga base por razones económicas. El coste del combustible de las operaciones de una central nuclear es menor que el de las centrales de carbón o gas. Dado que la mayor parte del coste de una central nuclear es el coste de capital, no se consigue prácticamente ningún ahorro si se hace funcionar a una capacidad inferior a la plena. [32]
En Francia , las centrales nucleares se utilizan habitualmente en modo de seguimiento de carga a gran escala, aunque "se acepta generalmente que no se trata de una situación económica ideal para las centrales nucleares". [33] La Unidad A de la central nuclear alemana de Biblis, ahora desmantelada, fue diseñada para modular su producción en un 15% por minuto entre el 40% y el 100% de su potencia nominal. [34]
Rusia ha liderado el desarrollo práctico de centrales nucleares flotantes , que pueden transportarse a la ubicación deseada y, en ocasiones, reubicarse o trasladarse para facilitar su desmantelamiento. En 2022, el Departamento de Energía de los Estados Unidos financió un estudio de investigación de tres años sobre la generación de energía nuclear flotante en alta mar. [35] En octubre de 2022, NuScale Power y la empresa canadiense Prodigy anunciaron un proyecto conjunto para llevar al mercado una planta flotante basada en un pequeño reactor modular norteamericano . [36]
La economía de las centrales nucleares es un tema controvertido, y las inversiones multimillonarias dependen de la elección de una fuente de energía. Las centrales nucleares suelen tener altos costos de capital, pero bajos costos directos de combustible, con los costos de extracción, procesamiento, uso y almacenamiento del combustible gastado como costos internalizados. [37] Por lo tanto, la comparación con otros métodos de generación de energía depende en gran medida de suposiciones sobre los plazos de construcción y la financiación de capital para las centrales nucleares. Las estimaciones de costos tienen en cuenta el desmantelamiento de la central y los costos de almacenamiento o reciclaje de residuos nucleares en los Estados Unidos debido a la Ley Price Anderson .
Con la perspectiva de que todo el combustible nuclear gastado pueda reciclarse potencialmente mediante el uso de futuros reactores, se están diseñando reactores de cuarta generación para cerrar por completo el ciclo del combustible nuclear . Sin embargo, hasta ahora, no ha habido ningún reciclaje real en masa de residuos de una central nuclear, y todavía se utiliza el almacenamiento temporal in situ en casi todas las plantas debido a problemas de construcción de repositorios geológicos profundos . Solo Finlandia tiene planes de almacenamiento estables, por lo tanto, desde una perspectiva mundial, los costos de almacenamiento de residuos a largo plazo son inciertos.
Dejando de lado los costos de construcción o de capital, las medidas para mitigar el calentamiento global , como un impuesto al carbono o el comercio de emisiones de carbono , favorecen cada vez más la economía de la energía nuclear. Se espera lograr mayores eficiencias mediante diseños de reactores más avanzados: los reactores de Generación III prometen ser al menos un 17% más eficientes en el consumo de combustible y tienen menores costos de capital, mientras que los reactores de Generación IV prometen mayores ganancias en la eficiencia del combustible y reducciones significativas en los desechos nucleares.
En Europa del Este, varios proyectos que llevan mucho tiempo en marcha están teniendo dificultades para encontrar financiación, en particular Belene en Bulgaria y los reactores adicionales en Cernavodă en Rumania , y algunos posibles patrocinadores se han retirado. [38] Cuando hay gas barato disponible y su suministro futuro es relativamente seguro, esto también plantea un problema importante para los proyectos nucleares. [38]
El análisis de la economía de la energía nuclear debe tener en cuenta quién asume los riesgos de las incertidumbres futuras. Hasta la fecha, todas las centrales nucleares en funcionamiento han sido construidas por empresas de servicios públicos estatales o reguladas , en las que muchos de los riesgos asociados a los costos de construcción, el rendimiento operativo, el precio del combustible y otros factores eran asumidos por los consumidores, no por los proveedores. [39] Muchos países han liberalizado ahora el mercado de la electricidad , en el que estos riesgos y el riesgo de que surjan competidores más baratos antes de que se recuperen los costos de capital son asumidos por los proveedores y operadores de las centrales, en lugar de por los consumidores, lo que lleva a una evaluación significativamente diferente de la economía de las nuevas centrales nucleares. [40]
Tras el accidente nuclear de Fukushima en Japón en 2011 , es probable que aumenten los costos de las centrales nucleares en funcionamiento y de las nuevas, debido a los mayores requisitos de gestión del combustible gastado in situ y a las mayores amenazas de base de diseño. [41] Sin embargo, muchos diseños, como el AP1000 actualmente en construcción, utilizan sistemas pasivos de refrigeración de seguridad nuclear, a diferencia de los de Fukushima I , que requerían sistemas de refrigeración activos, lo que elimina en gran medida la necesidad de gastar más en equipos de seguridad de respaldo redundantes.
Según la Asociación Nuclear Mundial , a marzo de 2020:
La empresa nuclear estatal rusa Rosatom es el mayor actor del mercado internacional de energía nuclear y construye plantas nucleares en todo el mundo. [43] Si bien el petróleo y el gas rusos fueron objeto de sanciones internacionales después de la invasión rusa a gran escala de Ucrania en febrero de 2022, Rosatom no fue objeto de sanciones. [43] Sin embargo, algunos países, especialmente en Europa, redujeron o cancelaron las plantas de energía nuclear planificadas que Rosatom iba a construir. [43]
Los diseños de reactores nucleares modernos han tenido numerosas mejoras de seguridad desde los reactores nucleares de primera generación. Una planta de energía nuclear no puede explotar como un arma nuclear porque el combustible para los reactores de uranio no está lo suficientemente enriquecido , y las armas nucleares requieren explosivos de precisión para forzar el combustible a un volumen lo suficientemente pequeño como para volverse supercrítico. La mayoría de los reactores requieren un control continuo de la temperatura para evitar una fusión del núcleo , lo que ha ocurrido en algunas ocasiones por accidente o desastre natural, liberando radiación y haciendo que el área circundante sea inhabitable. Las plantas deben ser defendidas contra el robo de material nuclear y el ataque de aviones militares enemigos o misiles. [44]
Los accidentes más graves hasta la fecha han sido el accidente de Three Mile Island de 1979 , el desastre de Chernóbil de 1986 y el desastre nuclear de Fukushima Daiichi de 2011 , correspondientes al inicio de la operación de los reactores de segunda generación .
El profesor de sociología Charles Perrow afirma que los sistemas de reactores nucleares complejos y estrechamente acoplados de la sociedad están sujetos a fallos múltiples e inesperados. Estos accidentes son inevitables y no se pueden evitar mediante el diseño. [45] Un equipo interdisciplinario del MIT ha estimado que, dado el crecimiento esperado de la energía nuclear entre 2005 y 2055, se esperarían al menos cuatro accidentes nucleares graves en ese período. [46] El estudio del MIT no tiene en cuenta las mejoras en seguridad desde 1970. [47] [48]
La energía nuclear funciona bajo un marco de seguros que limita o estructura las responsabilidades por accidentes de acuerdo con el Convenio de París sobre Responsabilidad de Terceros en Materia de Energía Nuclear , la Convención suplementaria de Bruselas y la Convención de Viena sobre Responsabilidad Civil por Daños Nucleares . [49] Sin embargo, los estados con la mayoría de las centrales nucleares del mundo, incluidos los EE. UU., Rusia, China y Japón, no son parte de las convenciones internacionales de responsabilidad nuclear.
El debate sobre la energía nuclear acerca del despliegue y uso de reactores de fisión nuclear para generar electricidad a partir de combustible nuclear para fines civiles alcanzó su punto máximo durante los años 1970 y 1980, cuando "alcanzó una intensidad sin precedentes en la historia de las controversias tecnológicas" en algunos países. [51]
Los defensores de la energía nuclear sostienen que es una fuente de energía sostenible que reduce las emisiones de carbono y puede aumentar la seguridad energética si su uso sustituye la dependencia de los combustibles importados. [52] [ cita completa requerida ] Los defensores plantean la idea de que la energía nuclear prácticamente no produce contaminación del aire, en contraste con la principal alternativa viable de los combustibles fósiles. Los defensores también creen que la energía nuclear es la única vía viable para lograr la independencia energética para la mayoría de los países occidentales. Destacan que los riesgos de almacenar residuos son pequeños y se pueden reducir aún más utilizando la última tecnología en reactores más nuevos, y el historial de seguridad operativa en el mundo occidental es excelente en comparación con los otros tipos principales de centrales eléctricas. [53] [ cita completa requerida ]
Los opositores dicen que la energía nuclear plantea muchas amenazas a las personas y al medio ambiente, [ ¿quién? ] [ palabras equívocas ] y que los costos no justifican los beneficios. Las amenazas incluyen riesgos para la salud y daños ambientales por la minería , procesamiento y transporte de uranio, el riesgo de proliferación de armas nucleares o sabotaje, y el problema de los desechos nucleares radiactivos . [54] [55] [56] Otro problema ambiental es la descarga de agua caliente al mar. El agua caliente modifica las condiciones ambientales para la flora y fauna marinas. También sostienen que los propios reactores son máquinas enormemente complejas donde muchas cosas pueden salir mal y salen mal, y ha habido muchos accidentes nucleares graves . [57] [58] Los críticos no creen que estos riesgos puedan reducirse mediante nueva tecnología , [59] a pesar de los rápidos avances en los procedimientos de contención y métodos de almacenamiento.
Los opositores argumentan que, cuando se consideran todas las etapas de la cadena de combustible nuclear que requieren un uso intensivo de energía , desde la extracción de uranio hasta el desmantelamiento nuclear , la energía nuclear no es una fuente de electricidad con bajas emisiones de carbono, a pesar de la posibilidad de refinamiento y almacenamiento a largo plazo que se alimenta mediante una instalación nuclear. [60] [61] [62] Los países que no contienen minas de uranio no pueden lograr la independencia energética mediante las tecnologías de energía nuclear existentes. Los costos de construcción reales a menudo superan las estimaciones, y los costos de gestión del combustible gastado son difíciles de definir. [ cita requerida ]
El 1 de agosto de 2020, los Emiratos Árabes Unidos pusieron en marcha la primera planta de energía nuclear de la región árabe. La Unidad 1 de la planta de Barakah , en la región de Al Dhafrah de Abu Dhabi, comenzó a generar calor el primer día de su puesta en marcha, mientras que las tres unidades restantes se están construyendo. Sin embargo, el director de Nuclear Consulting Group, Paul Dorfman, advirtió que la inversión de la nación del Golfo en la planta es un riesgo que "desestabiliza aún más la volátil región del Golfo, daña el medio ambiente y aumenta la posibilidad de proliferación nuclear". [63]
Las centrales nucleares no producen gases de efecto invernadero durante su funcionamiento. Las centrales nucleares más antiguas, como las que utilizan reactores de segunda generación , producen aproximadamente la misma cantidad de dióxido de carbono durante todo el ciclo de vida de las centrales nucleares, con un promedio de unos 11 g/kWh, que la energía generada por el viento , que es aproximadamente 1/3 de la solar , 1/45 de la del gas natural y 1/75 de la del carbón . [64] Los modelos más nuevos, como el HPR1000 , producen incluso menos dióxido de carbono durante toda su vida útil, tan solo 1/8 de las centrales que utilizan reactores de segunda generación, con 1,31 g/kWh. [65]
Sin embargo, las centrales nucleares tienen otros impactos ambientales, como los desechos radiactivos , la radiación ionizante y el calor residual . Las plantas de energía atómica a gran escala pueden emitir calor residual a los cuerpos naturales de agua , lo que afecta a los organismos acuáticos. [66] La extracción de combustible nuclear , incluido el uranio o el torio , puede influir negativamente en el medio ambiente cercano al sitio de la mina. [67] Aunque el método actual de eliminación de desechos nucleares de las centrales nucleares en enterramientos profundos generalmente se considera seguro, los accidentes durante el transporte de desechos nucleares aún pueden resultar en la fuga de contaminantes nucleares. [68]
Los accidentes nucleares a gran escala , como Chernóbil o Fukushima , liberan grandes cantidades de material radiactivo a la naturaleza, dañando a las criaturas y a las personas. [69] [70] Las soluciones incluyen una mejor capacitación regulatoria y operativa, la reducción de la radiactividad en los organismos de la superficie mediante enterramiento profundo u otro tratamiento de contaminantes radiactivos en el lugar del accidente y la creación de zonas de exclusión permanentes. [71]
En marzo de 2024, se están construyendo aproximadamente 60 reactores nucleares para centrales eléctricas en todo el mundo, con una capacidad total de 64 GW, [72] con otros 110 en las etapas de planificación. La mayoría de estos reactores, ya sea en construcción o planificados, están ubicados en Asia . En los últimos años, la puesta en servicio de nuevos reactores se ha visto compensada aproximadamente por el desmantelamiento de los más antiguos. En las últimas dos décadas, mientras que 100 reactores comenzaron a operar, 107 fueron retirados. [73]
Una coalición internacional está impulsando la investigación y el desarrollo de seis tecnologías de reactores nucleares de Generación IV . El Foro Internacional de Generación IV (GIF), iniciado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos en 2000 y establecido formalmente en 2001, es una plataforma de colaboración para 13 países donde la energía nuclear es significativa o crucial para las necesidades energéticas futuras. Este colectivo, que incluye miembros fundadores como Argentina, Brasil, Canadá, Francia, Japón, Corea del Sur, Sudáfrica, el Reino Unido y los Estados Unidos, junto con miembros más nuevos como Suiza, China, Rusia, Australia y la Unión Europea a través de Euratom, se centra en compartir conocimientos de investigación y desarrollo en lugar de construir reactores, con el objetivo de establecer normas regulatorias multinacionales para estas tecnologías nucleares de próxima generación. [24] [74]
En 2002, el GIF seleccionó seis tecnologías de reactores después de dos años de revisar alrededor de 100 conceptos, que representan el futuro de la energía nuclear. Entre estos seis diseños, tres de ellos son reactores de neutrones rápidos , todos ellos funcionando a temperaturas más altas que los modelos actuales. Estos reactores están diseñados para ser más sostenibles, económicos, seguros y fiables, y también para resistir la proliferación nuclear. Cuatro diseños han sido probados exhaustivamente en aspectos de diseño, proporcionando una base para futuras investigaciones y una posible operación comercial antes de 2030. [24] [74]
La primera y única central nuclear del mundo que puso en funcionamiento comercial reactores Gen IV es la central nuclear de Shidao Bay . El reactor es un reactor refrigerado por gas de alta temperatura , comenzó su proceso de construcción el 21 de septiembre de 2014, [75] comenzó a generar energía el 20 de diciembre de 2021, [76] y se puso en funcionamiento comercial el 12 de diciembre de 2023. [77]
Otra dirección en desarrollo para las plantas de energía nuclear es la fusión nuclear. La investigación sobre la fusión nuclear y la física del plasma ha logrado avances significativos, con más de 50 países contribuyendo a este campo y recientemente logrando la primera ganancia científica de energía en un experimento de fusión. Se están explorando diversos diseños y metodologías, incluidas máquinas basadas en imanes como stellarators y tokamaks, así como láser, dispositivos lineales y enfoques avanzados de combustible; el cronograma para el despliegue exitoso de la energía de fusión depende de la colaboración global, el ritmo de desarrollo de la industria y el establecimiento de la infraestructura nuclear necesaria para respaldar esta futura fuente de energía. [78]
El montaje del ITER , la mayor instalación internacional de fusión, comenzó en 2020 en Francia, lo que marca un paso crucial para demostrar la viabilidad de la energía de fusión. Con experimentos que comenzarán en la segunda mitad de esta década y experimentos de máxima potencia programados para 2036, el ITER tiene como objetivo allanar el camino para las plantas de energía DEMO , que los expertos creen que podrían estar operativas en 2050. Al mismo tiempo, las empresas privadas están aprovechando décadas de investigación financiada con fondos públicos para avanzar en la tecnología de fusión, lo que sugiere que la energía de fusión comercial podría convertirse en una realidad incluso antes de mediados del siglo XXI. [78] Muchos países que participan en el proyecto ITER también están desarrollando sus propios modelos de reactores de fusión y plantas de energía. En China, los investigadores están desarrollando un nuevo reactor llamado Reactor de prueba de ingeniería de fusión de China (CFETR) destinado a construir una planta de energía de fusión comercial práctica para 2050. [79]
Una turbina eólica terrestre recién construida hoy produce alrededor de nueve gramos de CO2 por cada kilovatio hora (kWh) que genera ... una nueva planta marina en el mar emite siete gramos de CO2 por kWh ... las plantas de energía solar emiten 33 gramos de CO2 por cada kWh generado ... el gas natural produce 442 gramos de CO2 por kWh, la energía a partir de carbón duro 864 gramos y la energía a partir de lignito, o carbón pardo, 1034 gramos ... la energía nuclear representa alrededor de 117 gramos de CO2 por kWh, considerando las emisiones causadas por la minería de uranio y la construcción y operación de reactores nucleares.
