¿Escasez de materiales fisionables? Sí, pero ...

Pero con matizaciones. Entendemos por material fisionable al que es susceptible de ser aprovechado en un reactor de fisión como combustible. Esto es mucho más que desprender energía al romperse, que le puede suceder a cualquier núclido pesado (a partir de 55 nucleones la energía de enlace por nucleón comienza a descender), pues implica el control de un proceso en cadena de fisión. El material fisionable por antonomasia es el uranio-235 y el uranio-238 (mucho más abundante) previa transformación en plutonio-239 en un reactor nuclear.

Las reservas de uranio para las centrales actuales y manteniendo la tecnología actual -se desperdicia casi todo el uranio- se estima en más de 200 años, pero si el nº de reactores creciese de acuerdo al potencial existente, tales reservas serían de unos 50 años (del orden de las de petróleo y gas), no obstante un reactor de fisión además de producir electricidad es algo así como una fábrica de combustibles fisionables, pues es capaz de producir plutonio-239 (de ahí que algunos países puedan utilizar sus reactores civiles para producir bombas atómicas) a partir de uranio-238 y, eventualmente, a partir de torio (En proceso de investigación y con reservas similares a las de uranio.

Por tanto, es claro que existen reservas que garantizarían sin problema una nueva generación de centrales de fisión y que están abiertas líneas de trabajo e investigación muy avanzadas para que aumenten significativamente las reservas.

El siguiente artículo, de Foro Nuclear, abunda sobre la cuestión.

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Materiales fisionables y demanda a largo plazo

Cuando comienza a funcionar un elemento combustible en un reactor, casi toda la energía que produce procede de las fisiones del uranio-235 que, en los reactores modernos, está presente en una proporción del 3 al 4%, siendo el resto uranio-238, que no es fisionable por neutrones. Parte de los neutrones, sin embargo, son absorvidos por el uranio-238, dando lugar a plutonio-239, elemento fisonable que no existe en la naturaleza. Durante la estancia del elmento combustible en el reactor, las fisiones se producen en el uranio-235 que se va consumiendo y, en menor proporción, en el plutonio se va formando por las fisiones predominan sobre los núcleos fisionables en su competencia por los neutrones.

Un elemento combustible de un reactor típico PWR de 1250 MW contiene unos 500 kg de uranio enriquecido y produce, durante su estancia en el reactor, unos 170 millones de kWh. El reactor tiene unos 190 elementos combustibles y cada año se sustituyen unos 60 agotados por otros nuevos; el reactor genera en un año una energía eléctrica equivalente a la que producirían 3 millones de toneladas de carbón, o unos 1.500 trenes de carbón, que habrían producido en una central térmica casi 12,5 millones de toneladas de CO2.

Los elementos combustibles gastados que se extraen del reactor producen todavía calor y radiaciones, pero el combustible residual y los fragmentos de fisión producidos permanecen encerrados herméticamente en el interior de las vainas , por lo que pueden almacenarse en piscinas o en contenedores que permiten la disposición del calor y proporcionan blindaje para las radiaciones. Cuando los elementos combustibles se enfrían suficientemente se llevan a reelaborar o a su almacenamiento final. En todo caso, se trata de volúmenes muy pequeños en comparación con la energía producida.


A nivel global la demanda de energía crece a un ritmo acelerado. El consumo de energía per capita varía enormemente entre países industrializados y países en vías de desarrollo. El Consejo Mundial de la Energía predice para 2050 un consumo de unos 29.000 millones de toneladas de carbón (tec), para una población de 10.000 millones de habitantes. Con ello, el consumo medio por habitante sería todavía menor que el de España en 1990 (3,35 tec/habitante).

Para satisfacer esta fuerte demanda se cuenta con reservas suficientes a escala global, si bien repartidas de forma muy desigual. Al ritmo actual de consumo, y con la tecnología existente, las reservas de petróleo, gas natural y uranio durarían 42, 60 y 200 años, respectivamente. Las reservas de carbón, por su parte, pueden durar varios siglos. Sin embargo, aumenta la preocupación por el efecto invernadero y el subsiguiente calentamiento global, muy asociado al consumo de combustibles fósiles. En el futuro habrá que confiar cada vez más en las energías limpias, como las renovables (incluyendo la hidráulica) y la nuclear.

Los compromisos del Protocolo de Kioto no se están cumpliendo salvo en unos pocos países y será difícil que se cumplan sin una decidida política energética que proporcione incentivos a las energías limpias, incluyendo probablemente tasas a las emisiones de CO2. Las Directivas de la UE en materia energética se orientan en este sentido.

En todo caso, el aumento de demanda global lleva consigo un incremento en la demanda de electricidad que exigirá la construcción de un importante número de centrales. Los estudios del Consejo Mundial de la Energía, en el escenario más probable, asignan un papel preponderante a las energías renovables y a la energía nuclear, aunque la participación prevista de estas energías limpias no alcanza a sustituir a las fósiles en la cuantía suficiente para cumplir totalmente los compromisos de Kioto. La construcción de nuevas centrales nucleares que se postulan en el estudio alcanza 1.600.000 megavatios adicionales hasta 2050, o unas 40 unidades de 1000 MW cada año.

Las reservas de materias primas nucleares.

Con la tecnología y el consumo actual, las reservas de uranio, que se estiman hoy en unos 16 millones de toneladas, pueden durar más de 200 años. Sin embargo, con las estimaciones del Consejo Mundial de la Energía, hacia 2050 se habrá gastado la mitad de las reservas actuales y estimadas y sólo quedarán reservas para 25 años más. No obstante, el panorama es más alentador, porque los avances tecnológicos, que se prevén con bases muy firmes, aumentan estas reservas hasta cifras más que suficientes para satisfacer la demanda de minerales radiactivos hasta la llegada de la fusión nuclear, que dispondrá en su día de recursos ilimitados.

Unas cifras pueden aclarar estas ideas: Un kilogramo de uranio natural se convierte en el proceso de enriquecimiento en unos 170 gramos de uranio enriquecido y con la energía que produce éste se aprovecha sólo un 0,7% del contenido energético del uranio inicial. Esto es el resultado de que la mayoría de las fisiones se producen en el uranio-235, que representa sólo el 0,711% del uranio natural. El rendimiento energético se multiplicaría si pudiera aprovecharse el uranio-238, que constituye casi todo el uranio natural.

Utilización intensiva de los recursos de combustibles nucleares.

Aunque el único elemento fisionable que existe en la naturaleza es el uranio-235, el uranio-238, que es un material fértil, da lugar por absorción de neutrones, a plutonio, que es también fisionable y contribuye al funcionamiento del reactor. Los elementos fisionables que no se llegan a consumir pueden separarse de los combustibles gastados para ser reutilizados, mezclados con nuevo material fértil. Existen varias maneras de utilizar los materiales fértiles, con lo que se aumenta el rendimiento energético del uranio (o se utiliza el torio), incrementando considerablemente las reservas energéticas de los materiales radiactivos.

• Para utilizar el torio (otro material fértil) se utilizan inicialmente elementos combustibles en los que el torio está mezclado con uranio-235 o plutonio. Con este procedimiento pueden aprovecharse las reservas de torio, que son al menos tan abundantes como las del uranio. Esta clase de reactores no está aún comercializada, pero se investiga activamente en países, como India, con reservas abundantes de torio.

• Para utilizar más intensivamente las reservas de uranio se puede usar varias clases de reactores o ciclos de combustible.

- Mezcla de uranio natural con uranio muy enriquecido procedente de los arsenales militares y utilización en reactores normales.

- Mezcla de uranio natural con plutonio procedente de arsenales militares o de la reelaboración de los combustibles gastados, y utilización del combustible resultante, llamado MOX, en los reactores actuales, con pequeñas modificaciones. Estos combustibles se están utilizando ya, en proporciones aún modestas. Con ello se puede llegar a aumentar las reservas de uranio en un 35%.

- Reactores rápidos (sin moderador), que utilizan combustible de uranio natural con un enriquecimiento inicial más alto que los combustibles actuales. Estos reactores permitirán aumentar el rendimiento por un factor de 50, por lo menos, utilizando el llamado ciclo de reproducción. El hecho de que no se hayan comercializado aún estos reactores se debe a razones de no proliferación y, sobre todo, a que no se ha presentado aún una escasez de uranio, alejando así su necesidad.


Saludos.
La energía más limpia es la que no se consume.

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