Foto: El plutonio almacenado aquí, en el complejo nuclear Sellafield en el Reino Unido, podría servir de combustible para la próxima generación de energía nuclear.

La presión para reducir las reservas de plutonio del Reino Unido, junto con la concesión de generosas primas para la generación de energía nuclear, están resucitando un diseño de reactor de hace décadas, la tecnología PRISM de GE Hitachi, que son las siglas en inglés de Pequeño Módulo Innovador Reactor de Potencia de energía nuclear.

Desde la década de 1960, Reino Unido ha obtenido una gran cantidad de plutonio a través del reprocesado del combustible nuclear. El plan era procesarlo más para que pudiera reutilizarse como combustible en centrales nucleares, pero hacerlo resultó ser un desafío técnico demasiado grande y el proyecto quedó en suspenso. El mes pasado, la Autoridad de Desmantelamiento Nuclear del país (NDA por sus siglas en inglés) anunció formalmente que PRISM supone una alternativa "creíble".

Si PRISM consigue coger carrerilla resolviendo el problema del plutonio de Reino Unido, el diseño podría lograr un objetivo de tratamiento de residuos mucho más ambicioso: quemar no sólo el plutonio, sino todos los derivados transuránicos de larga vida que convierten el combustible nuclear gastado en un problema que dura 300.000 años.  Además, podría generar electricidad de bajas emisiones, con precios competitivos con otros reactores nucleares, afirma el presidente ingeniería nuclear en la Universidad de California en Berkeley (EEUU), Per Peterson.

PRISM toma como modelo un reactor experimental del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE por sus siglas en inglés) de 20 megavatios que funcionó de forma segura y fiable durante tres décadas en el Laboratorio Nacional Argonne. Tras una inversión de 77 millones de dólares (unos 55 millones de euros) financiados por el DOE para el diseño de PRISM, éste se envió a la Comisión Reguladora de la Energía Nuclear de Estados Unidos para una revisión preliminar a principios de la década de 1990, pero se dejó aparcado cuando el DOE se retiró del desarrollo de reactores rápidos.

Sin embargo, GE Hitachi nunca se rindió y ha seguido depurando el diseño. Hoy cree que las características distintivas del diseño de PRISM podrían hacer que fuera más barato y seguro que los reactores rápidos que ya se están desarrollando agresivamente China, India y Corea del Sur. Igual que la mayoría de los reactores rápidos, PRISM se refrigera con sodio fundido y no con el agua que se usa en los reactores comerciales convencionales. Pero, al contrario que la mayoría, PRISM es un pequeño reactor modular (ver "Los países en desarrollo aceleran su carrera nuclear"). Con un tamaño que es la quinta parte de un reactor convencional, es lo suficientemente pequeño como para que los componentes clave se puedan construir en fábricas y no necesariamente in situ, lo que acelera los tiempos de construcción y reduce los costes, explica el director técnico de PRISM en GE Hitachi, Eric Loewen.

Al contrario que las centrales nucleares convencionales, que necesitan electricidad para bombear agua y mantenerse frías, PRISM se enfría solo en caso de un fallo de corriente, lo que impediría fusiones como las de Fukushima.

El combustible poco frecuente que usa PRISM también añade a su seguridad pasiva, explica el gerente de ingeniería de reactores en el Laboratorio Nacional Argonne, Christopher Grandy. La mayoría de los reactores rápidos y los reactores nucleares comerciales usan óxidos combustibles cuya fisión aumenta según se van calentando. Pero PRISM usará una aleación metálica que se expande al calentarse, separando a los átomos en fisión y, por lo tanto, ralentizando la reacción en cadena. Este efecto se demostró en el reactor experimental de Argonne. "Apagaron las bombas y el reactor se apagó solo. No se puede hacer eso con un núcleo con óxido", afirma Grandy.

Por el momento estas ventajas no han servido para vender PRISM en EEUU. No se tuvo en cuenta el diseño en la concesión de subvenciones del DOE para desarrollo de pequeños reactores modulares.

Y PRISM tampoco fue la primera opción en el Reino Unido. La NDA británica había planeado, en un principio, mezclar plutonio y uranio para formar combustible cerámico mezcla de óxidos (MOX por sus siglas en inglés) para reactores convencionales. El problema, según Peterson, es que sólo Francia ha conseguido controlar los mortales aerosoles de plutonio creados por el proceso. "El reto técnico es tal que ningún otro país ha sido capaz de replicarlo".

La NDA cerró su planta fallida de fabricación de MOX que había costado 1.200 millones de libras (unos 995 millones de euros) en 2011. Loewen afirma que el método PRISM sería significativamente más barato que fabricar MOX.

GE Hitachi explica que la mejor forma de aprovechar el plutonio de Reino Unido es meterlo en un par de reactores PRISM en dos fases. En la primera los reactores quemarían elementos de combustible ricos en plutonio unos meses, aumentando su nivel de radioactividad con lo que el plutonio será más difícil de manejar y se reducirá su riesgo de seguridad. Cuando los reactores hayan trabajado con todas las reservas, los elementos de combustible se podrían pasar por el ciclo de los reactores de nuevo durante pases más largos, generando energía durante el resto de sus 60 años de vida útil.

Los ingresos por electricidad podrían ser lucrativos. El gobierno de Reino Unido hace poco garantizó a un desarrollador nuclear tarifas para su electricidad que serían casi el doble del precio de venta al por mayor medio del año pasado.

La NDA había rechazado los reactores PRISM previamente diciendo que tardarían mucho en ponerse en marcha. Esta vez GE ha conseguido convencer a la autoridad de que será capaz de construir los reactores más rápido, entre 14 y 18 años en vez de los más de 25 años que se habían previsto originalmente.

El químico atmosférico y director científico de Greenpeace U.K., Doug Parra, afirma que esta conversión de la NDA viene dada por la presión política por reducir el coste de la gestión de los residuos nucleares, que según Parr absorbe más de la mitad del gasto público en energía en Reino Unido. "Encontrar fuentes de ingresos de los activos existentes es un aliciente importante", sostiene.

Que GE Hitachi sea capaz de cumplir con lo prometido queda en el aire, dada la historia de escapes radioactivos y sobrecostes asociados con otras plantas de reprocesados, fabricación de combustible y reactores rápidos, afirma Parr.

La NDA aún estudia la posibilidad de usar la tecnología MOX. Afirma que necesitará de uno a dos años de estudios técnicos tanto de GE Hitachi como de los vendedores de las tecnologías MOX para tomar una decisión.

Si GE Hitachi recibe el visto bueno, sus próximos obstáculos serán los procesos paralelos de diseño detallado y permisos para los reactores. Esto último puede ser el mayor desafío, según Peterson. El Reino Unido clausuró su programa de reactores rápidos hace 20 años y su regulador nuclear tiene poca experiencia en temas como el uso de sodio fundido y combustibles metálicos. Como explica Peterson, "Los equipos y el personal ya se han jubilado. ¿Cómo reconstruyes esa capacidad?"