El país que quiere convertir sus playas en combustible nuclear

playa de India

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Image captionLas playas de India guardan cientos de miles de toneladas de torio.

Las playas tropicales de India probablemente traen a la mente palmeras salpicadas de sol, ardientes pescados al curry y mochileros con rastas.
Pero también guardan un sorprendente secreto.
Sus arenas son ricas en torio, un elemento químico que es considerado una alternativa más limpia y segura que los combustibles nucleares convencionales.
El país ha estado ansioso por explotar sus aproximadamente 300.000 a 850.000 toneladas de torio, probablemente las reservas más grandes del mundo, aunque el progreso ha sido lento.
Pero este esfuerzo está volviendo a llamar la atención, en medio del renovado interés en la tecnología.
En 2017, científicos holandeses pusieron en marcha el primer reactor experimental de torio en décadas, las nuevas empresas están promoviendo la tecnología en Occidente y el año pasado China se comprometió a gastar US$3.300 millones para desarrollar reactores que podrían funcionar con torio.
Los defensores de esta tecnología dicen que promete energía libre de carbono con desechos menos peligrosos, menor riesgo de colapso y más difícil de convertirse en armas con respecto a la energía nuclear convencional.
Sin embargo, los rápidos avances en energías renovables, un desarrollo costoso e interrogantes sobre qué tan seguras y limpias serían las futuras plantas, son señales de que su camino hacia la comercialización parece incierto.



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Image captionLos defensores del torio dicen que es menos peligroso que otros elementos que se utilizan en la producción de energía nuclear.

La búsqueda de torio en India está basada en condiciones históricas y geográficas únicas, lo cual le brinda un impulso considerable a esta misión.
Algunos consideran que es poco probable que esta búsqueda quijotesca tenga éxito, pero los científicos nucleares del país vislumbran una estrategia a largo plazo para la seguridad energética libre de carbono, en un país cuya población podría alcanzar los 1.700 millones de habitantes en 2060.
"Somos una nación hambrienta de energía", dice Srikumar Banerjee, exsecretario del Departamento de Energía Atómica de India (DAE). "Necesitamos confiar en materias primas autóctonas para la sostenibilidad a largo plazo de un país que va a albergar una quinta parte de la humanidad".
Hoy en día, todas las plantas nucleares comerciales funcionan con uranio, un hecho que se debe en parte a la geopolítica.
El desarrollo de la energía nuclear en Occidente estaba estrechamente vinculado al desarrollo de bombas atómicas y los productos derivados del uranio son mucho más fáciles de convertir en armas.
"En una época diferente, tal vez se hubiera tomado una decisión distinta y hubiéramos tomado la ruta del torio en la década de 1950… pero estamos donde estamos", dice Geoff Parks, ingeniero nuclear de la Universidad de Cambridge.



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Image captionHoy en día, todas las plantas nucleares comerciales funcionan con uranio.

La estrategia de India se guía por otros cálculos.
Los escasos depósitos de uranio del país convencieron al padre fundador de su programa nuclear, Homi Bhabha, de que cualquier estrategia a largo plazo debe pasar por el torio, su combustible más abundante.
Así es que se dio inicio a un programa de tres etapas que sigue siendo el elemento central de la política de energía nuclear de la India.
El torio no experimenta fisión espontánea (que el núcleo de un átomo se divida y libera energía que puede generar electricidad), por el contrario, se descompone muy lentamente, emitiendo radiación alfa que ni siquiera puede penetrar en la piel humana, por lo que los turistas no tienen que preocuparse por tomar el sol en playas llenas de torio.
Para convertir el torio en combustible nuclear debe combinarse con un material fisionable como el plutonio, que libera neutrones cuando ocurre la fisión.
Estos son capturados por los átomos de torio, convirtiéndolos en un isótopo fisionable de uranio llamado U233. Un isótopo es una variante de un elemento con un número diferente de neutrones.
"El torio es como la madera húmeda", dice Ratan Kumar Sinha, quien sucedió a Banerjee como secretario del DAE. Explica que la madera húmeda no es buena para iniciar un incendio, pero una vez que se coloca en un horno que quema madera seca, puede atrapar la chispa.



Ratan SinhaDerechos de autor de la imagenPALLAVA BAGLA
Image captionRatan Sinha dice que el torio es como la madera húmeda.

Las primeras dos etapas de la estrategia de India están dirigidas, por lo tanto, a convertir sus abundantes reservas de torio en material fisionable.
En la primera etapa, los reactores convencionales alimentados con uranio producen plutonio como un subproducto. La siguiente etapa combina esto con más uranio en reactores de "reproducción rápida", que generan más plutonio del que usan.
Eso se utiliza para construir más reactores reproductores, y una vez que la flota es lo suficientemente grande, cambian para convertir el torio en U233. La etapa final combina U233 con más torio para poner en marcha los reactores "reproductores térmicos" autosustentables, que pueden reabastecerse de combustible utilizando torio en bruto.
La visión de Bhabha, sin embargo, ha resultado ser un desafío.
El enfoque de Occidente en el uranio significa que India ha estado arando un surco solitario. Su programa de armas nucleares y su negativa a firmar el Tratado de No Proliferación Nuclear lo aislaron del comercio mundial de tecnología y combustible nuclear durante décadas.
El levantamiento de esas barreras, después del Acuerdo Civil Nuclear India-Estados Unidos de 2008, debería acelerar el progreso, dice Sinha.



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Image captionLa negativa de India a firmar el Tratado de No Proliferación Nuclear, lo aislaron del comercio mundial de tecnología y combustible nuclear.

Pero mientras que el país desarrolló reactores de agua pesada presurizada (PHWR, por sus siglas en inglés) impulsados con uranio en la década de 1970, la segunda etapa ha tardado en llegar.
Un reactor reproductor experimental que entró en funcionamiento en 1985, aún no ha alcanzado su capacidad de 40 MW para la cual fue diseñado.
El Prototipo de Reactor de Reproducción Rápida (PFBR, por sus siglas en inglés) de 500 MW, que sirve de modelo para una futura flota, está previsto que entre en funcionamiento en este año, pero la primera fecha oficial de lanzamiento fue 2010.
En otras palabras, está lejos de estar garantizado.
India también tendrá que acumular experiencia operativa antes de cualquier expansión, dice Banerjee, y llevará tiempo producir el combustible requerido, aproximadamente 10 años para duplicar el plutonio para construir otro reactor.
El proceso es aún más largo para el torio, por lo que se usará plutonio para construir la red antes de cambiarse a la conversión de torio. La extracción de U233 del torio también plantea desafíos abrumadores, ya que otro subproducto del ciclo del combustible es el U232, que emite rayos gamma altamente radioactivos.



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Image captionIndia necesita más experiencia operativa antes de ampliar su producción nuclear.

Los investigadores del Centro de Investigación Atómica de Bhabha (BARC) han demostrado el proceso de manera experimental, pero hacerlo a escala requerirá instalaciones con blindaje contra la radiación pesada y robótica compleja para aislar a los trabajadores.
El diseño del primer reactor de India que podría quemar torio está completo: el Reactor Avanzado de Agua Pesada (AHWR). Pero su construcción no es inminente y Sinha, quien dirigió el diseño, enfatiza que no es un plan para la tercera etapa.
Todavía necesitará recargas de material fisible y está más orientado a proporcionar experiencia con el ciclo del combustible y demostrar nuevas características de seguridad.
Un posible reactor de tercera etapa será un "reproductor térmico" autosuficiente que necesita U233 y torio para comenzar, pero que luego se puede repostar con torio natural.
El diseño específico de ese reactor todavía es una incógnita, pero el consenso es que los reactores que usan una mezcla de sal fundida como combustible y refrigerante son los más prometedores.
Este es un diseño que buscan los proponentes en Occidente y China, y la investigación y el desarrollo temprano ya están en marcha en India.



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Image captionIndia está invirtiendo grandes cantidades de dinero en su programa nuclear.

Incluso el establishment nuclear de India admite que es poco probable que el país genere energía sustancial a partir del torio antes de la década de 2050.
Otros son más optimistas. "Se ha hablado del torio desde hace 70 años y pienso que se seguirá hablando de él en el futuro", dice MV Ramana, profesor de la Universidad de British Columbia, Canadá, quien ha escrito un libro sobre la política nuclear de la India.
Ramana dice que la energía nuclear convencional ya no es convincente desde el punto de vista económico, así que agregarle el costo de desarrollar reactores apropiados para el torio y el complejo procesamiento de combustible es insostenible.
Los defensores dicen que las ventajas del torio superan estos costos, pero Ramana cree que exageran.
Un beneficio que se menciona frecuentemente es la seguridad, ya que los reactores de torio deberían ser menos propensos a los colapsos; pero Ramana dice que no se puede predecir posibles fallas hasta que se ejecuten modelos a gran escala.
"Chernóbil y Fukushima, y así sucesivamente, todos fueron accidentes que no debían suceder", agrega.
Si bien la presencia de U232 significa que los residuos de torio son más peligrosos a corto plazo, su mezcla particular de isótopos es menos peligrosa durante períodos más largos, debido a la cantidad y el tipo de radiación que libera.



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Image captionDesastres como los de Fukushima causan preocupación frente a los programas nucleares.

Eso significa que es probable que sea más fácil de manejar y almacenar a largo plazo, dice el ingeniero Parks, pero los beneficios son marginales y posiblemente de relevancia limitada, considerando que todavía no hemos encontrado una manera convincente de lidiar con los desechos nucleares existentes.
Quizás la ventaja más convincente es la dificultad de convertirlo en un arma, agrega. El U233 puede servir para fabricar bombas atómicas, pero el procesamiento complejo lo hace poco atractivo.
Sin embargo, ninguno de estos beneficios potenciales es lo que realmente está impulsando el programa de India, dice Ramamurti Rajaraman, profesor de física en la Universidad Jawaharlal Nehru, en Nueva Delhi.
"Es en parte orgullo institucional", dice.
El establishment nuclear es reacio a abandonar un programa emblemático de larga data. Pero lo que es más importante, el argumento de Bhabha sobre la autosuficiencia ha seguido siendo potente, añade, en particular tras el período de aislamiento nuclear del país.



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Image captionAnil Kakodkar está convencido de que el torio es parte del futuro de India.

India está tratando de satisfacer la creciente demanda energética mientras se despega de una adicción crónica al carbón.
Las energías renovables son sin duda parte de la imagen, dice Anil Kakodkar, quien es parte de la Comisión de Energía Atómica de la India. El país planea alcanzar los 175 GW de capacidad instalada de energía renovable para 2022.
Es el cuarto en el mundo por capacidad eólica instalada y el quinto por energía solar.
Pero el sol y el viento son demasiado intermitentes para alimentar a todo el país. "La energía nuclear es la única opción para una generación de energía a gran escala que no sea fósil", dice. "Y en el caso de India, tiene que ser esencialmente de torio".
Si la autosuficiencia es necesaria para la seguridad energética, está en discusión.
Cuando Bhabha ideó la estrategia de India, se creía que los depósitos globales de uranio eran más pequeños y se esperaba que la rápida expansión nuclear ejerciera presión sobre los suministros. Pero la capacidad nuclear global ha disminuido desde la década de 1990 y hay más uranio del que se creía.
William Nuttall, profesor de la Open University que se especializa en política energética, entiende cómo la perspectiva histórica de India puede hacer que el torio sea atractivo.
Pero hay pocas señales de una disminución inminente del uranio, por lo que los mercados globales proporcionan una ruta sostenible hacia la seguridad energética, dice.
También es completamente posible "descarbonizarse" sin recurrir a la energía nuclear. "La energía nuclear tiene atributos que significan que es beneficiosa con respecto al cambio climático y la seguridad energética, pero su caso no es manifiesto", dice.



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Image captionIndia podría podría alcanzar los 1.700 millones de habitantes en 2060.

Sin embargo, India no está poniendo todos sus huevos en la misma canasta. Además de su trabajo continuo en energía eólica y solar, el gobierno aprobó la construcción de 12 reactores de agua pesada que se sumarán a los 22 en operación y nueve en construcción.
También está explorando ofertas de reactores diseñados en el extranjero con Rusia, Francia y Estados Unidos. Pero dado su progreso hasta ahora, Parks piensa que el torio tiene sentido como una abastecimiento a largo plazo para la India.
"Deberían ser felicitados por haber tenido un plan y apegarse a él", agrega.
Incluso los científicos nucleares de India dudan de las perspectivas del torio en los países desarrollados. Con poco espacio para el consumo de energía y tecnología basada en uranio, tienen pocos incentivos para arriesgarse a cambiar de rumbo, dice Kakodkar.
La oportunidad está en el auge del consumo de energía en el mundo en desarrollo. Ahí, Kakodkar considera que la abundancia de torio y la resistencia a la proliferación convierten a este elemento en un prometedor proveedor de energía libre de carbono.








"Si realmente quieres avanzar hacia la energía libre de carbono, no veo cómo puede suceder sin la energía nuclear y no veo cómo la energía nuclear puede crecer sin el torio", agrega. "Entonces, alguien tiene que tomar la iniciativa".
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