La perspectiva de hacer que la basura sea útil siempre me resulta fascinante. Ya sean baterías usadas, paneles solares o combustible nuclear gastado, sacar partido de algo destinado a la eliminación parece un beneficio en todos los sentidos.
En energía nuclear, resolver qué hacer con los residuos siempre ha sido un desafío, dado que el material requiere un manejo cuidadoso. En un nuevo artículo, me adentré en la cuestión de qué supondrán los reactores nucleares avanzados para los residuos de combustible gastado. Nuevos refrigerantes, combustibles y la logística que están surgiendo en los diseños de las empresas podrían requerir algunos ajustes.
Mi investigación también ayudó a responder otra pregunta que me rondaba la cabeza: ¿Por qué el mundo no recicla más residuos nucleares?
Todavía queda mucho uranio utilizable en el combustible nuclear gastado cuando se extrae de los reactores. Un mayor aprovechamiento de este combustible gastado podría reducir tanto los residuos como la necesidad de extraer nuevo material, pero el proceso es costoso, complicado y no es 100 % efectivo.
Francia cuenta actualmente con el programa de reprocesamiento más grande y consolidado del mundo. La planta de La Hague, en el norte de Francia, tiene la capacidad de reprocesar aproximadamente 1.700 toneladas de combustible gastado cada año.
La planta utiliza un proceso llamado PUREX: el combustible gastado se disuelve en ácido y pasa por un procesamiento químico para extraer el uranio y el plutonio, que luego se separan. El plutonio se utiliza para fabricar combustible de óxidos mezclados (o MOX), que puede emplearse en una mezcla para alimentar reactores nucleares convencionales o solo como combustible en algunos diseños especializados. Y el uranio puede ser re-enriquecido y utilizado en combustible estándar de uranio de bajo enriquecimiento.
El reprocesamiento puede reducir el volumen total de residuos nucleares de alta actividad que requieren un manejo especial, afirma Allison Macfarlane, directora de la escuela de políticas públicas y asuntos globales de la Universidad de Columbia Británica y expresidenta de la NRC.
Sin embargo, hay un matiz importante. Actualmente, el referente para el almacenamiento permanente de residuos nucleares es un repositorio geológico, una instalación de almacenamiento subterráneo a gran profundidad. El calor, y no el volumen, es a menudo el factor limitante clave para la cantidad de material que puede depositarse en esas instalaciones, dependiendo del repositorio específico. Además, el combustible MOX gastado desprende mucho más calor que el combustible gastado convencional, afirma Macfarlane. Así que, incluso si el volumen es menor, el material podría ocupar el mismo espacio, o incluso más, en un repositorio.
También es complicado lograr que esto sea un verdadero ciclo cerrado: el uranio que se produce del reprocesamiento está contaminado con isótopos que pueden ser difíciles de separar, dice Macfarlane. Actualmente, Francia reserva esencialmente el uranio para un posible enriquecimiento futuro a modo de reserva estratégica. (Históricamente, también ha exportado parte a Rusia para su enriquecimiento). Y aunque el combustible MOX puede utilizarse en algunos reactores, una vez agotado, su reprocesamiento es técnicamente complejo. Por lo tanto, en el mejor de los casos, el combustible podría utilizarse dos veces, no infinitamente.
«Todo analista responsable entiende que, independientemente de lo que ocurra, por muy bueno que sea tu proceso de reciclaje, siempre se necesitará un repositorio geológico en última instancia», afirma Edwin Lyman, director de seguridad nuclear en la Unión de Científicos Preocupados.
El retratamiento también tiene sus inconvenientes, añade Lyman. Un riesgo proviene del plutonio generado en el proceso, el cual puede ser utilizado en armas nucleares. Francia gestiona ese riesgo con alta seguridad, y transformando rápidamente ese plutonio en combustible MOX.
El retratamiento también es bastante costoso, y el suministro de uranio no está limitado de forma significativa. «No hay ningún beneficio económico en el retratamiento en este momento», dice Paul Dickman, un exfuncionario del Departamento de Energía y de la NRC.
Francia asume el mayor coste que conlleva el reprocesamiento en gran medida por razones políticas, afirma. El país carece de recursos de uranio e importa actualmente su suministro. El reprocesamiento contribuye a asegurar su independencia energética: "Están dispuestos a pagar una prima de seguridad nacional".
Japón está construyendo actualmente una instalación de reprocesamiento de combustible gastado, aunque el proyecto se ha visto afectado por retrasos; su construcción comenzó en 1993 y su puesta en marcha estaba prevista originalmente para 1997. Ahora se espera que la instalación entre en funcionamiento en 2027.
Es posible que las nuevas tecnologías hagan más atractivo el reprocesamiento, y agencias como el Departamento de Energía deberían investigar a largo plazo sobre tecnologías de separación avanzadas, según Dickman. Algunas empresas que trabajan en reactores avanzados afirman que planean utilizar métodos de reprocesamiento alte ativos en su ciclo de combustible.
Este artículo es de The Spark, MIT Technology Review, la newsletter semanal sobre clima. Para recibirla en tu bandeja de entrada cada miércoles, suscríbete aquí.