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Una central nuclear ( CN ) [1] es una central térmica en la que la fuente de calor es un reactor nuclear . Como es típico 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], la Agencia 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]
Las plantas nucleares se utilizan muy a menudo para carga base, ya que sus costos de operación, mantenimiento y combustible se encuentran en el extremo inferior del espectro de costos. [4] Sin embargo, la construcción de una central nuclear suele durar entre cinco y diez años, lo que puede generar costes financieros importantes, dependiendo de cómo se financien las inversiones iniciales. [5]
Las centrales nucleares tienen una huella de carbono comparable a la de las energías renovables como los parques solares y los parques eólicos , [6] [7] 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, [8] comparables a las centrales solares y eólicas. [9]
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 , alimentando cuatro bombillas. [10] [11]
El 27 de junio de 1954, la primera central nuclear del mundo capaz de generar electricidad para una red eléctrica , la central nuclear de Óbninsk , comenzó a funcionar en Óbninsk , en la Unión Soviética . [12] [13] [14] 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 . [15] La primera central eléctrica a gran escala del mundo dedicada exclusivamente a la producción de electricidad fue la central atómica Shippingport en Pensilvania , Estados Unidos, que se conectó a la red el 18 de diciembre de 1957.
La conversión a energía eléctrica se realiza 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. Luego, el refrigerante del reactor pasa a un generador de vapor y calienta agua para producir vapor. A continuación, el vapor presurizado suele alimentarse a una turbina de vapor de varias etapas . Una vez que la turbina de vapor se 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 enfriamiento . Luego, el agua se bombea nuevamente al generador de vapor y el ciclo comienza nuevamente. El ciclo agua-vapor corresponde al ciclo de Rankine .
El reactor nuclear es el corazón de la estación. En su parte central, el núcleo del reactor produce calor debido a la fisión nuclear. Con este calor, se calienta un refrigerante a medida que se bombea a través del reactor y, por tanto, se extrae energía del reactor. El calor de la fisión nuclear se utiliza para generar vapor, que circula a través de 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 de mar y 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.
Diferentes isótopos tienen diferentes comportamientos. Por ejemplo, el U-235 es fisible, lo que significa que se divide fácilmente y desprende mucha energía, lo que lo hace ideal para la energía nuclear. En cambio el U-238 no tiene esa propiedad a pesar de ser el mismo elemento. Los diferentes 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.
Dado que la fisión nuclear genera radiactividad, el núcleo del reactor está rodeado por un escudo protector. Esta contención absorbe la radiación y evita que se libere material radiactivo al medio ambiente. Además, muchos reactores están equipados con una cúpula de hormigón para proteger el reactor tanto contra accidentes internos como contra impactos externos. [dieciséis]
La función de la turbina de vapor es convertir el calor contenido en el vapor en energía mecánica. La sala de máquinas con la turbina de vapor suele estar estructuralmente separada del edificio del reactor principal. Está alineado para evitar que los restos de la destrucción de una turbina en funcionamiento vuelen hacia el reactor. [ cita necesaria ]
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 tanto, el paso de agua radiactiva en una fase temprana, se monta 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 energía mecánica suministrada por la turbina en energía eléctrica. Se utilizan generadores síncronos de CA de polo bajo de alta potencia nominal. Un sistema de refrigeración extrae calor del núcleo del reactor y lo transporta a otra zona de la estación, donde la energía térmica puede aprovecharse para producir electricidad o realizar otros trabajos útiles. Normalmente, el refrigerante caliente se utiliza como fuente de calor para una caldera, y el vapor presurizado impulsa uno o más generadores eléctricos impulsados por turbinas de vapor . [17]
En caso de emergencia, se pueden utilizar válvulas de seguridad para evitar que las tuberías exploten o que el reactor explote. Las válvulas están diseñadas para que puedan obtener todos los caudales suministrados con poco aumento de 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 tubos de flujo cruzado que toma vapor húmedo, una mezcla de agua líquida y vapor en condiciones de saturación, del escape del generador de turbina y lo condensa nuevamente en agua líquida subenfriada para que pueda ser bombeado de regreso al reactor por las bombas de condensado y agua de alimentación. [18] [ se necesita cita completa ]
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 una masa de agua natural, como un río o un lago. La estación de generación nuclear Palo Verde , ubicada en el desierto a unos 97 kilómetros (60 millas) al oeste de Phoenix, Arizona, es la única instalación nuclear que no utiliza una masa de agua natural para enfriar, sino que utiliza aguas residuales tratadas del área metropolitana de Phoenix. área. El agua proveniente del cuerpo de agua de enfriamiento se bombea de regreso a la fuente de agua a una temperatura más cálida o regresa a una torre de enfriamiento donde se enfría para más usos o se evapora en vapor de agua que se eleva por la parte superior de la torre. [19]
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 tarea de tomar el agua del sistema de condensado, aumentar la presión y forzarla hacia los generadores de vapor (en el caso de un reactor de agua a presión ) o directamente al 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. Por lo general, estos son proporcionados por múltiples transformadores que están suficientemente separados y pueden recibir energía de múltiples líneas de transmisión. Además, en algunas centrales nucleares, el generador de turbina puede alimentar las cargas de la estación mientras ésta está en línea, sin requerir energía externa. Esto se logra mediante transformadores de servicio de la estación que obtienen energía de la salida del generador antes de que llegue al transformador elevador.
Las centrales nucleares generan aproximadamente el 10% de la electricidad mundial, procedente de unos 440 reactores en todo el mundo. Se les reconoce como un importante proveedor de electricidad con bajas emisiones de carbono y representa aproximadamente una cuarta parte del suministro mundial en esta categoría. En 2020, la energía nuclear era la segunda fuente de energía baja en carbono, representando el 26% del total. [20] Las instalaciones de energía nuclear están activas en 32 países o regiones, [21] y su influencia se extiende más allá de estas naciones a través de redes de transmisión regionales, especialmente en Europa. [22]
En 2022, las centrales nucleares generaron 2.545 teravatios-hora (TWh) de electricidad, una ligera disminución con respecto a los 2.653 TWh producidos en 2021. Trece países generaron al menos una cuarta parte de su electricidad a partir de fuentes nucleares. En particular, Francia depende de la energía nuclear para aproximadamente el 70% de sus necesidades eléctricas, mientras que Ucrania , Eslovaquia , Bélgica y Hungría obtienen alrededor de la mitad de su energía de la energía nuclear. Se prevé que Japón , que anteriormente dependía de la energía nuclear para obtener más de una cuarta parte de su electricidad, reanudará niveles similares de utilización de energía nuclear. [20] [21]
En los últimos 15 años, Estados Unidos ha visto una mejora significativa en el desempeño operativo de sus centrales nucleares, mejorando su utilización y eficiencia, agregando la producción equivalente a 19 nuevos reactores de 1000 MWe sin construcción real. En Francia, las centrales nucleares seguirán produciendo más del sesenta por ciento de la generación total de energía del país en 2022. Si bien un objetivo anterior apuntaba a reducir la cuota de generación de electricidad nuclear a menos del cincuenta por ciento para 2025, este objetivo se pospuso hasta 2035 en 2019 y finalmente se descartó. en 2023. Rusia sigue exportando la mayor cantidad de centrales nucleares del mundo, con proyectos en varios países: en julio de 2023, Rusia estaba construyendo 19 de los 22 reactores construidos por proveedores extranjeros; [23] sin embargo, algunos proyectos de exportación fueron cancelados debido a la guerra entre Rusia y Ucrania. [24] Mientras tanto, China continúa avanzando en energía nuclear: con 25 reactores en construcción a finales de 2023, China es el país con más reactores construidos en el mundo. [23] [25]
El desmantelamiento nuclear es el desmantelamiento de una central nuclear y la descontaminación del sitio hasta un estado que ya no requiere protección contra la radiación para el público en general. La principal diferencia con el desmantelamiento de otras centrales eléctricas es la presencia de material radiactivo que requiere precauciones especiales para eliminarlo y reubicarlo de manera segura en un depósito de desechos.
El desmantelamiento implica muchas acciones administrativas y técnicas. Incluye toda la limpieza de radiactividad y demolición progresiva de la estación. Una vez que una instalación sea clausurada, ya no debería haber ningún peligro de accidente radiactivo ni para las personas que la visiten. 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 es responsable de su seguridad nuclear.
En términos generales, las centrales nucleares fueron diseñadas originalmente para una vida útil de unos 30 años. [26] [27] Las estaciones más nuevas están diseñadas para una vida útil de 40 a 60 años. [28] El reactor Centurion es una clase futura de reactor nuclear que se está diseñando para durar 100 años. [29]
Uno de los principales factores limitantes del desgaste es el deterioro de la vasija de presión del reactor bajo la acción del bombardeo de neutrones; [27] sin embargo, en 2018 Rosatom anunció que había desarrollado una técnica de recocido térmico para las vasijas de presión del reactor que mejora el daño por radiación y extiende la vida útil al entre 15 y 30 años. [30]
Las estaciones nucleares se utilizan principalmente para carga base debido a consideraciones económicas. El costo del combustible para las operaciones de una central nuclear es menor que el costo del combustible para el funcionamiento de plantas de carbón o gas. Dado que la mayor parte del costo de una planta de energía nuclear es costo de capital, casi no se ahorra dinero al operarla a menos de su capacidad total. [31]
Las centrales nucleares se utilizan habitualmente a gran escala en modo de seguimiento de carga en Francia, aunque "en general se acepta que no es una situación económica ideal para las centrales nucleares". [32] La unidad A de la ahora desmantelada central nuclear alemana Biblis fue diseñada para modular su producción un 15% por minuto entre el 40% y el 100% de su potencia nominal. [33]
Rusia ha liderado el desarrollo práctico de centrales nucleares flotantes , que pueden transportarse al lugar deseado y ocasionalmente 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. [34] En octubre de 2022, NuScale Power y la empresa canadiense Prodigy anunciaron un proyecto conjunto para llevar al mercado una planta flotante norteamericana basada en un pequeño reactor modular . [35]
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, y los costos de extracción, procesamiento, uso y almacenamiento del combustible gastado están internalizados. [36] 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 los costos de desmantelamiento de estaciones y almacenamiento o reciclaje de desechos nucleares en los Estados Unidos debido a la Ley Price Anderson .
Con la perspectiva de que todo el combustible nuclear gastado pueda reciclarse mediante el uso de futuros reactores, se están diseñando reactores de cuarta generación para cerrar completamente el ciclo del combustible nuclear . Sin embargo, hasta ahora no ha habido ningún reciclaje real a granel de residuos de una central nuclear, y el almacenamiento temporal in situ todavía se utiliza en casi todas las instalaciones debido a problemas de construcción de depósitos geológicos profundos . Sólo Finlandia tiene planes estables de almacenamiento de residuos, por lo que, desde una perspectiva mundial, los costos del almacenamiento de residuos a largo plazo son inciertos.
Dejando a un 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 términos de combustible y tener costos de capital más bajos, mientras que los reactores de Generación IV prometen mayores ganancias en eficiencia de combustible y reducciones significativas en los desechos nucleares.
En Europa del Este, varios proyectos establecidos desde hace mucho tiempo están luchando por encontrar financiación, en particular Belene en Bulgaria y los reactores adicionales en Cernavodă en Rumania , y algunos posibles patrocinadores se han retirado. [37] Cuando hay gas barato disponible y su suministro futuro es relativamente seguro, esto también plantea un problema importante para los proyectos nucleares. [37]
El análisis de la economía de la energía nuclear debe tener en cuenta quién asume los riesgos de incertidumbres futuras. Hasta la fecha, todas las centrales nucleares en funcionamiento fueron desarrolladas por empresas de servicios públicos estatales o reguladas , donde muchos de los riesgos asociados con los costos de construcción, el rendimiento operativo, el precio del combustible y otros factores recaían en los consumidores y no en los proveedores. [38] Muchos países han liberalizado el mercado de la electricidad, donde 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 estaciones y no por los consumidores, lo que lleva a una evaluación significativamente diferente de la economía de las nuevas Estaciones de energía nuclear. [39]
Tras el accidente nuclear de Fukushima en 2011 en Japón , es probable que aumenten los costos de las centrales nucleares nuevas y actualmente en funcionamiento, debido a los mayores requisitos de gestión del combustible gastado in situ y a las elevadas amenazas a las bases de diseño. [40] 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 en el mercado internacional de la energía nuclear y construye plantas nucleares en todo el mundo. [42] Mientras que el petróleo y el gas rusos estuvieron sujetos a sanciones internacionales después de la invasión rusa a gran escala de Ucrania en febrero de 2022, Rosatom no fue objeto de sanciones. [42] Sin embargo, algunos países, especialmente en Europa, redujeron o cancelaron las plantas de energía nuclear planificadas que iban a ser construidas por Rosatom. [42]
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 , que ha ocurrido en algunas ocasiones por accidentes o desastres naturales, liberando radiación y volviendo inhabitable el área circundante. Las plantas deben defenderse contra el robo de material nuclear y los ataques de aviones militares o misiles enemigos. [43]
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 , correspondiente al inicio de la operación de los reactores de generación II .
El profesor de sociología Charles Perrow afirma que los complejos y estrechamente acoplados sistemas de reactores nucleares de la sociedad forman parte de fallos múltiples e inesperados. Estos accidentes son inevitables y no se pueden diseñar para evitarlos. [44] Un equipo interdisciplinario del MIT ha estimado que, dado el crecimiento previsto de la energía nuclear entre 2005 y 2055, se esperarían al menos cuatro accidentes nucleares graves en ese período. [45] El estudio del MIT no tiene en cuenta las mejoras en seguridad desde 1970. [46] [47]
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 Civil en Materia de Energía Nuclear , el convenio complementario de Bruselas y la Convención de Viena sobre Responsabilidad Civil por Daños Nucleares . [48] Sin embargo, los estados con la mayoría de las centrales nucleares del mundo, incluidos Estados Unidos, Rusia, China y Japón, no son parte de los convenios internacionales sobre responsabilidad nuclear.
El debate sobre la energía nuclear sobre el despliegue y uso de reactores de fisión nuclear para generar electricidad a partir de combustible nuclear para fines civiles alcanzó su punto máximo durante las décadas de 1970 y 1980, cuando "alcanzó una intensidad sin precedentes en la historia de las controversias tecnológicas" en algunos países. [50]
Sus defensores argumentan que la energía nuclear es una fuente de energía sostenible que reduce las emisiones de carbono y puede aumentar la seguridad energética si su uso reemplaza la dependencia de combustibles importados. [51] [ cita completa necesaria ] Los defensores avanzan la noción de que la energía nuclear prácticamente no produce contaminación del aire, en contraste con la principal alternativa viable de los combustibles fósiles. Sus defensores también creen que la energía nuclear es el único camino viable para lograr la independencia energética para la mayoría de los países occidentales. Destacan que los riesgos de almacenar residuos son pequeños y pueden reducirse aún más utilizando la última tecnología en reactores más nuevos, y que el historial de seguridad operativa en el mundo occidental es excelente en comparación con otros tipos importantes de centrales eléctricas. [52] [ cita completa necesaria ]
Quienes se oponen dicen que la energía nuclear plantea muchas amenazas a las personas y al medio ambiente, [ ¿quién? ] [ palabras de comadreja ] y que los costos no justifican los beneficios. Las amenazas incluyen riesgos para la salud y daños ambientales derivados de la extracción, el procesamiento y el transporte de uranio , el riesgo de proliferación o sabotaje de armas nucleares y el problema de los desechos nucleares radiactivos . [53] [54] [55] Otro problema medioambiental es la descarga de agua caliente al mar. El agua caliente modifica las condiciones ambientales para la flora y fauna marina. También sostienen que los reactores en sí son máquinas enormemente complejas en las que muchas cosas pueden salir mal, y de hecho lo hacen, y ha habido muchos accidentes nucleares graves . [56] [57] Los críticos no creen que estos riesgos puedan reducirse mediante nueva tecnología , [58] 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 consumen mucha energía, desde la extracción de uranio hasta el desmantelamiento de la energía 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 al ser alimentada por una energía nuclear. instalación. [59] [60] [61] Aquellos países que no contienen minas de uranio no pueden lograr la independencia energética a través de las tecnologías de energía nuclear existentes. Los costos reales de construcción a menudo exceden las estimaciones y los costos de gestión del combustible gastado son difíciles de definir. [ cita necesaria ]
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 lanzamiento, mientras que las 3 unidades restantes están en construcción. Sin embargo, el director del Nuclear Consulting Group, Paul Dorfman, advirtió que la inversión de la nación del Golfo en la planta representa un riesgo de "desestabilizar aún más la volátil región del Golfo, dañar el medio ambiente y aumentar la posibilidad de proliferación nuclear". [62]
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 una media de unos 11 g/kWh, la misma cantidad de energía generada por el viento , que es aproximadamente 1 /3 de solar y 1/45 de gas natural y 1/75 de carbón . [63] Los modelos más nuevos, como el HPR1000 , producen incluso menos dióxido de carbono durante toda su vida operativa, tan solo 1/8 de las centrales eléctricas que utilizan reactores de generación II de 1,31 g/kWh. [64]
Sin embargo, existen otros impactos ambientales para las centrales nucleares, como los desechos radiactivos , la radiación ionizante y el calor residual . Las plantas de energía atómica a gran escala podrían emitir calor residual a cuerpos de agua naturales , afectando a los organismos transportados por el agua. [65] La extracción de combustible nuclear , incluido el uranio o el torio , podría influir negativamente en el medio ambiente cercano al sitio minero. [66] Aunque el método actual de eliminación de residuos nucleares de las centrales nucleares en entierros profundos se considera generalmente seguro, los accidentes durante el transporte de residuos nucleares aún pueden provocar fugas de contaminantes nucleares. [67]
Los accidentes nucleares a gran escala , como los de Chernobyl o Fukushima , liberan grandes cantidades de material radiactivo a la naturaleza, dañando a criaturas y personas. [68] [69] Las soluciones incluyen una mejor capacitación regulatoria y operativa, la reducción de la radiactividad en los organismos de la superficie mediante el entierro profundo u otro tratamiento de los contaminantes radiactivos en el lugar del accidente y la creación de zonas de exclusión permanente. [70]
En marzo de 2024, se estaban construyendo aproximadamente 60 reactores nucleares para centrales eléctricas en todo el mundo, con una capacidad total de 64 GW, [71] y 110 adicionales en 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 aproximadamente compensada por el desmantelamiento de los más antiguos. En las últimas dos décadas, si bien 100 reactores comenzaron a funcionar, 107 fueron retirados. [72]
Una coalición internacional está avanzando en la investigación y el desarrollo de seis tecnologías de reactores nucleares de cuarta generación . El Foro Internacional Generación IV (GIF), iniciado por el Departamento de Energía de 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, Reino Unido y 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 estándares regulatorios multinacionales para estas tecnologías nucleares de próxima generación. [23] [73]
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. Se han probado exhaustivamente cuatro diseños en sus aspectos de diseño, lo que proporciona una base para futuras investigaciones y posibles operaciones comerciales antes de 2030. [23] [73]
La primera y única central nuclear del mundo que puso en uso 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, [74] comenzó a generar energía el 20 de diciembre de 2021, [75] y se puso en operación comercial el 12 de diciembre de 2023. [76 ]
Otra dirección en desarrollo para las centrales nucleares 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 al campo y recientemente logrando la primera ganancia científica de energía en un experimento de fusión. Se están explorando varios diseños y metodologías, incluidas máquinas basadas en imanes como estelares y tokamaks, así como enfoques láser, de dispositivos lineales y de combustible avanzados; El cronograma para el despliegue exitoso de la energía de fusión depende de la colaboración global, el ritmo del desarrollo de la industria y el establecimiento de la infraestructura nuclear necesaria para respaldar esta futura fuente de energía. [77]
El montaje de ITER , la instalación de fusión internacional más grande, comenzó en 2020 en Francia, lo que marca un paso crucial hacia la demostración de 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 pretende 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 experiencia pública. financió investigaciones 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. [77] 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), cuyo objetivo es construir una planta de energía de fusión comercial y práctica para 2050. [78]
Una turbina eólica terrestre de nueva construcción produce hoy 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 CO2 por cada kWh generado... el gas natural produce 442 gramos de CO2 por kWh, la energía de la hulla 864 gramos y la energía del lignito o lignito, 1034 gramos... la energía nuclear representa alrededor de 117 gramos de CO2 por kWh, considerando las emisiones provocadas por la minería de uranio y la construcción y operación de reactores nucleares.
