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central nuclear

De arriba a abajo, de izquierda a derecha. Central nuclear de Saint-Alban en Francia Obninsk , la primera central nuclear del mundo Calder Hall , la primera planta a gran escala...

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De arriba a abajo, de izquierda a derecha.
  1. Central nuclear de Saint-Alban en Francia
  2. Obninsk , la primera central nuclear del mundo
  3. Calder Hall , la primera planta a gran escala
  4. Central nuclear de Shippingport , la primera planta de Estados Unidos.
  5. Kashiwazaki-Kariwa , antiguamente la planta más grande del mundo.
  6. Taishan , que alberga los núcleos de reactores individuales más grandes del mundo.
  7. Vogtle , la única central estadounidense con reactores construidos en el siglo XXI.
  8. El sarcófago de Chernóbil , construido para contener los efectos del desastre de 1986.

Una central nuclear ( CN ), [ 1 ] también conocida como central nuclear ( CN ), central generadora nuclear ( CGN ) o central atómica ( CA ), 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 . A partir de octubre de 2025 El Organismo Internacional de Energía Atómica informó que había 416  reactores nucleares en funcionamiento en 31  países de todo el mundo y 62 reactores nucleares en construcción. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

La mayoría de las centrales nucleares utilizan reactores térmicos con uranio enriquecido en un ciclo de combustible de paso único . El combustible se retira cuando el porcentaje de átomos que absorben neutrones es tan grande que ya no se puede mantener una reacción en cadena , normalmente tres años. Luego se enfría durante varios años en piscinas de combustible gastado en la propia central antes de ser transferido al almacenamiento a largo plazo. El combustible gastado, aunque de bajo volumen, es un residuo radiactivo de alta actividad . Si bien su radiactividad disminuye exponencialmente, debe aislarse de la biosfera durante cientos de miles de años, aunque las nuevas tecnologías (como los reactores rápidos ) tienen el potencial de reducir significativamente este tiempo. Dado que el combustible gastado sigue siendo mayoritariamente material fisionable, algunos países (por ejemplo, Francia y Rusia ) reprocesan su combustible gastado extrayendo elementos fisionables y fértiles para la fabricación de nuevo combustible, aunque este proceso es más caro que producir nuevo combustible a partir de uranio extraído . [ 5 ] Todos los reactores producen algo de plutonio-239 , que se encuentra en el combustible gastado, y debido a que el Pu-239 es el material preferido para las armas nucleares , el reprocesamiento se considera un riesgo de proliferación de armas .

La construcción de una central nuclear suele durar entre cinco y diez años, lo que puede generar costes financieros significativos, dependiendo de cómo se financien las inversiones iniciales. [ 6 ] Debido a este elevado coste de construcción y a los menores costes de operación, mantenimiento y combustible, las centrales nucleares se utilizan generalmente para la generación de carga base , ya que esto maximiza las horas durante las cuales se puede amortizar el coste fijo de construcción. [ 7 ]

Las centrales nucleares tienen una huella de carbono comparable a la de las energías renovables como las centrales solares y eólicas , [ 8 ] [ 9 ] 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, [ 10 ] comparables a las centrales solares y eólicas en términos de muertes por accidentes y contaminación atmosférica por teravatio-hora de electricidad. [ 11 ]

Historia

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 , para alimentar cuatro bombillas. [ 12 ] [ 13 ]

El 27 de junio de 1954, la primera central nuclear del mundo en generar electricidad para una red eléctrica , la Central Nuclear de Obninsk , comenzó a operar en Obninsk , en la Unión Soviética . [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] La primera central eléctrica a gran escala del mundo, Calder Hall en el Reino Unido , abrió sus puertas el 17 de octubre de 1956 y también estaba destinada a producir plutonio . [ 17 ] La primera central eléctrica a gran escala del mundo dedicada exclusivamente a la producción de electricidad fue la Central Atómica de Shippingport en Pensilvania , Estados Unidos, que se conectó a la red el 18 de diciembre de 1957. [ 18 ]

Componentes básicos

Sistemas

Reactor de agua en ebullición (BWR)

La conversión a energía eléctrica se produce indirectamente, como en las centrales térmicas convencionales. La fisión en un reactor nuclear calienta el refrigerante del reactor. Este refrigerante puede ser agua, gas o incluso metal líquido, según el tipo de reactor. El refrigerante del reactor se dirige entonces a un generador de vapor , donde calienta agua para producir vapor (en el caso de los reactores de agua a presión, PWR), o bien se convierte directamente en vapor dentro del reactor (en el caso de los reactores de agua en ebullición, BWR). El vapor a presión se alimenta generalmente a una turbina de vapor multietapa . Tras la expansión y condensación parcial del vapor en la turbina, el vapor restante se condensa en un condensador. El condensador es un intercambiador de calor conectado a un circuito secundario, como un río o una torre de refrigeración . El agua se bombea de nuevo al generador de vapor y el ciclo se repite. El ciclo agua-vapor corresponde al ciclo Rankine . [ 19 ] [ 20 ]

El reactor nuclear es el corazón de la central. En su parte central, el núcleo del reactor produce calor debido a la fisión nuclear. Este calor calienta un refrigerante al ser bombeado a través del reactor, extrayendo así la energía del mismo. El calor de la fisión nuclear se utiliza para generar vapor, que circula por las turbinas , las cuales, a su vez, alimentan los generadores eléctricos. [ 20 ]

Los reactores nucleares suelen utilizar uranio como combustible para la reacción en cadena. El uranio es un metal muy pesado, abundante en la Tierra, presente tanto en el agua de mar como en la mayoría de las rocas. El uranio natural se presenta en dos isótopos : uranio-238 (U-238), que representa el 99,3%, y uranio-235 (U-235), que representa aproximadamente el 0,7%. El U-238 tiene 146 neutrones y el U-235, 143 neutrones. [ 21 ]

Los distintos isótopos presentan comportamientos diferentes. Por ejemplo, el U-235 es fisionable, lo que significa que se divide fácilmente y libera mucha energía, lo que lo hace ideal para la energía nuclear. Por otro lado, el U-238 no posee esta propiedad a pesar de ser el mismo elemento. Los distintos isótopos también tienen diferentes vidas medias . 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. [ 22 ]

Dado que la fisión nuclear genera radiactividad, el núcleo del reactor está rodeado por un escudo protector. Este confinamiento absorbe la radiación e impide la liberación de material radiactivo al medio ambiente. Además, muchos reactores están equipados con una cúpula de hormigón para protegerlos tanto de daños internos como de impactos externos. [ 23 ]

Reactor de agua a presión (PWR)

La función de la turbina de vapor es convertir el calor contenido en el vapor en energía mecánica. La sala de máquinas, donde se encuentra la turbina de vapor, suele estar estructuralmente separada del edificio principal del reactor. Su diseño está orientado para evitar que los fragmentos resultantes de la destrucción de una turbina en funcionamiento salgan disparados hacia el reactor y los sistemas de seguridad importantes. [ 24 ]

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 lo tanto, el paso de agua radiactiva en una etapa temprana, se instala un medidor de actividad para monitorear el vapor de salida del generador. En cambio, en los reactores de agua en ebullición, el agua radiactiva pasa a través de la turbina de vapor, por lo que esta se mantiene dentro 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 baja polaridad y alta potencia nominal. Un sistema de refrigeración extrae el calor del núcleo del reactor y lo transporta a otra zona de la central, 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 resultante impulsa uno o más generadores eléctricos accionados por turbinas de vapor . [ 25 ]

En caso de emergencia, se pueden usar válvulas de seguridad para evitar que las tuberías revienten o que el reactor explote. Las válvulas están diseñadas para que se abran automáticamente y mantengan la presión por debajo de los límites de seguridad del reactor. [ 26 ] En el caso del BWR , el vapor se dirige a la cámara de supresión y se condensa allí. [ 27 ] Las cámaras de un intercambiador de calor están conectadas al circuito de enfriamiento 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, de los gases de escape de la turbina-generador y lo condensa de nuevo en agua líquida subenfriada para que pueda ser bombeada de vuelta al reactor por las bombas de condensado y de agua de alimentación. [ 28 ]

Algunos reactores nucleares utilizan torres de refrigeración para condensar el vapor que sale de las turbinas. Todo el vapor liberado nunca entra en contacto con la radiactividad.

En el condensador principal, los gases de escape de la turbina de vapor húmedo entran en contacto con miles de tubos por los que fluye agua mucho más fría en el otro extremo. El agua de refrigeración suele provenir de una fuente natural, como un río o un lago. La central nuclear de 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 fuente natural de agua para la refrigeración, sino aguas residuales tratadas del área metropolitana de Phoenix. El agua proveniente de la fuente de refrigeración se bombea de vuelta a la fuente a una temperatura más alta o regresa a una torre de refrigeración donde se enfría para otros usos o se evapora en vapor de agua que asciende por la parte superior de la torre. [ 29 ] 

El nivel de agua en el generador de vapor y en el reactor nuclear se controla mediante el sistema de alimentación de agua. La bomba de alimentación de agua se encarga de extraer el agua del sistema de condensado, aumentar la presión e impulsarla hacia los generadores de vapor —en el caso de un reactor de agua a presión— o directamente hacia el 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 de energía externas para garantizar la redundancia. Estas suelen provenir de varios transformadores suficientemente separados que pueden recibir energía de múltiples líneas de transmisión. Además, en algunas centrales nucleares, el turbogenerador puede alimentar las cargas de la planta mientras está en funcionamiento, sin necesidad de energía externa. Esto se logra mediante transformadores de servicio que toman energía de la salida del generador antes de que llegue al transformador elevador.

Estado operativo mundial

Central nuclear de Rooppur en Bangladesh por la noche.

Las centrales nucleares generan aproximadamente el 10 % de la electricidad mundial, proveniente de unos 440 reactores en todo el mundo. Se las reconoce como un importante proveedor de electricidad baja en carbono , representando cerca de una cuarta parte del suministro mundial en esta categoría. En 2020, la energía nuclear se situó como la segunda mayor fuente de energía baja en carbono, constituyendo el 26 % del total. [ 30 ] Las instalaciones nucleares están activas en 32 países o regiones, [ 31 ] y su influencia se extiende más allá de estas naciones a través de redes de transmisión regionales, especialmente en Europa. [ 32 ]

En 2022, las centrales nucleares generaron 2545 teravatios-hora (TWh) de electricidad, una ligera disminución con respecto a los 2653 TWh producidos en 2021. Trece países generaron al menos una cuarta parte de su electricidad a partir de fuentes nucleares. Cabe destacar que 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 fuentes nucleares. Se prevé que Japón , que anteriormente dependía de la energía nuclear para más de una cuarta parte de su electricidad, retome niveles similares de utilización de energía nuclear. [ 30 ] [ 31 ]

En los últimos 15 años, Estados Unidos ha visto una mejora significativa en el rendimiento operativo de sus centrales nucleares, mejorando su utilización y eficiencia, agregando una producción equivalente a 19 nuevos reactores de 1000 MWe sin construcción real. En Francia, las centrales nucleares todavía producen más del sesenta por ciento de la generación total de energía de este país en 2022. Si bien un objetivo anterior apuntaba a reducir la participación de la generación de electricidad nuclear a menos del cincuenta por ciento para 2025, este objetivo se pospuso a 2035 en 2019 y finalmente se descartó en 2023. Rusia continúa exportando la mayor cantidad de centrales nucleares del mundo, con proyectos en varios países: a julio de 2023, Rusia estaba construyendo 19 de los 22 reactores construidos por proveedores extranjeros; [ 33 ] sin embargo, algunos proyectos de exportación fueron cancelados debido a la invasión rusa de Ucrania . [ 34 ] Mientras tanto, China continúa avanzando en energía nuclear: con 25 reactores en construcción a finales de 2023, China es el país con más reactores en construcción simultáneamente en el mundo. [ 33 ] [ 35 ]

Desmantelamiento

El desmantelamiento nuclear consiste en el desmantelamiento de una central nuclear y la descontaminación del emplazamiento hasta un estado que ya no requiera protección contra la radiación para la población general. La principal diferencia con el desmantelamiento de otras centrales radica en la presencia de material radiactivo , cuya retirada y traslado seguro a un depósito de residuos exige precauciones especiales.

El desmantelamiento implica numerosas acciones administrativas y técnicas. Incluye la limpieza completa de la radiactividad y la demolición progresiva de la central. Una vez desmantelada una instalación, no debería existir ningún peligro de accidente radiactivo para las personas que la visiten. Tras su desmantelamiento completo, la instalación queda exenta de control regulatorio y el titular de la licencia deja de ser responsable de su seguridad nuclear.

Plazos y aplazamiento del desmantelamiento

En términos generales, las centrales nucleares fueron diseñadas originalmente para una vida útil de aproximadamente 30  años. [ 36 ] [ 37 ] Las centrales más nuevas están diseñadas para una vida útil operativa de 40 a 60 años. [ 38 ] El reactor Centurion es una futura clase de reactor nuclear que se está diseñando para durar 100 años. [ 39 ]

Uno de los principales factores limitantes del desgaste es el deterioro del recipiente de presión del reactor bajo la acción del bombardeo de neutrones, [ 37 ] sin embargo, en 2018 Rosatom anunció que había desarrollado una técnica de recocido térmico para recipientes de presión de reactores que mejora el daño por radiación y extiende la vida útil entre 15 y 30 años. [ 40 ]

Flexibilidad

Las centrales nucleares se utilizan principalmente para la carga base debido a consideraciones económicas. El costo del combustible para operar una central nuclear es menor que el de las centrales de carbón o gas. Dado que la mayor parte del costo de las centrales nucleares corresponde a costos de capital, prácticamente no se ahorra dinero al operarlas a menos de su capacidad máxima. [ 41 ]

Las centrales nucleares se utilizan habitualmente en modo de seguimiento de carga a gran escala en Francia, aunque «generalmente se acepta que esta no es una situación económica ideal para las centrales nucleares». [ 42 ] La unidad A de la central nuclear alemana de Biblis, ahora desmantelada, fue diseñada para modular su producción un 15 % por minuto entre el 40 % y el 100 % de su potencia nominal. [ 43 ]

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 Estados Unidos financió un estudio de investigación de tres años sobre la generación de energía nuclear flotante en alta mar. [ 44 ] En octubre de 2022, NuScale Power y la empresa canadiense Prodigy anunciaron un proyecto conjunto para comercializar una planta flotante norteamericana basada en un pequeño reactor modular . [ 45 ]

Ciencias económicas

La central nuclear de Bruce (Canadá), una de las mayores instalaciones de energía nuclear en funcionamiento del mundo .

Las centrales nucleares suelen tener altos costos de capital, pero bajos costos directos de combustible, ya que los costos de extracción, procesamiento, uso y almacenamiento del combustible gastado se consideran costos internalizados. [ 46 ] Por lo tanto, la comparación con otros métodos de generación de energía depende en gran medida de las 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 la central y de almacenamiento o reciclaje de residuos nucleares .

Central nuclear de Olkiluoto en Eurajoki , Finlandia. El complejo alberga uno de los reactores más potentes, conocido como reactor EPR.
Unidad 1 de la central nuclear de Cernavodă en Rumanía

El análisis de la economía de la energía nuclear debe tener en cuenta quién asume los riesgos de las 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 fueron asumidos por los consumidores en lugar de los proveedores. [ 47 ] Muchos países han liberalizado el mercado eléctrico, 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 las centrales en lugar de los consumidores, lo que lleva a una evaluación significativamente diferente de la economía de las nuevas centrales nucleares. [ 48 ] Cuando hay gas barato disponible y su suministro futuro es relativamente seguro, esto también plantea un problema importante para los proyectos nucleares. [ 49 ]

Seguridad y protección

Número hipotético de muertes a nivel mundial que habrían resultado de la producción de energía si la producción energética mundial se hubiera cubierto con una sola fuente, en 2014.

Los diseños modernos de reactores nucleares han experimentado numerosas mejoras de seguridad desde los reactores nucleares de primera generación. Una central nuclear no puede explotar como un arma nuclear porque el combustible para los reactores de uranio no está suficientemente enriquecido , [ 50 ] y las armas nucleares requieren explosivos de precisión para comprimir el material nuclear en un volumen lo suficientemente pequeño como para alcanzar la supercrítica. La mayoría de los reactores requieren un control continuo de la temperatura para evitar la fusión del núcleo , que ha ocurrido en algunas ocasiones debido a accidentes o desastres naturales, liberando radiación y haciendo inhabitable la zona circundante. Las centrales deben protegerse contra el robo de material nuclear y los ataques de aviones o misiles militares enemigos. [ 51 ]

Los accidentes más graves hasta la fecha han sido el accidente de Three Mile Island en 1979 , el desastre de Chernóbil en 1986 y el desastre nuclear de Fukushima Daiichi en 2011 , que coincidieron con el inicio de la operación de los reactores de segunda generación .

El profesor de sociología Charles Perrow afirma que los sistemas complejos y estrechamente interconectados de reactores nucleares de la sociedad están diseñados para presentar múltiples e inesperados fallos. Tales accidentes son inevitables y no se pueden evitar mediante el diseño. [ 52 ] 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. [ 53 ] El estudio del MIT no tiene en cuenta las mejoras en seguridad desde 1970. [ 54 ] [ 55 ]

Regulación y supervisión

La energía nuclear opera bajo un marco de seguros que limita o estructura las responsabilidades por accidentes de conformidad con el Convenio de París sobre Responsabilidad Civil de Terceros en el Ámbito de la Energía Nuclear , el Convenio Suplementario de Bruselas y el Convenio de Viena sobre Responsabilidad Civil por Daños Nucleares . [ 56 ] Sin embargo, los Estados que concentran 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.

Estados Unidos
En Estados Unidos, el seguro para incidentes nucleares o radiológicos está cubierto (para instalaciones con licencia hasta 2025) por la Ley de Indemnización de la Industria Nuclear Price-Anderson .
Reino Unido
En virtud de la política energética del Reino Unido, a través de su Ley de Instalaciones Nucleares de 1965, la responsabilidad por los daños nucleares causados ​​por un titular de una licencia nuclear británica está regulada. La Ley exige que el operador responsable abone una indemnización por daños de hasta 150 millones de libras esterlinas durante los diez años posteriores al incidente. Entre los diez y los treinta años siguientes, el Gobierno cumple con esta obligación. El Gobierno también es responsable de una responsabilidad transfronteriza adicional limitada (aproximadamente 300 millones de libras esterlinas) en virtud de convenios internacionales ( Convenio de París sobre la responsabilidad de terceros en el ámbito de la energía nuclear y Convenio de Bruselas complementario al Convenio de París). [ 57 ]

Controversia

La ciudad ucraniana de Pripyat , abandonada a causa del accidente nuclear ocurrido en la central nuclear de Chernóbil el 26 de abril de 1986, que se puede apreciar al fondo.

El debate sobre la energía nuclear, en relación con el despliegue y el uso de reactores de fisión nuclear para generar electricidad a partir de combustible nuclear con fines civiles, alcanzó su punto álgido durante las décadas de 1970 y 1980, cuando "alcanzó una intensidad sin precedentes en la historia de las controversias tecnológicas" en algunos países. [ 58 ]

Los 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 sustituye la dependencia de combustibles importados. [ 59 ] Los defensores promueven la idea de que la energía nuclear prácticamente no produce contaminación atmosférica, a diferencia de la principal alternativa viable: los combustibles fósiles. También creen que la energía nuclear es la única vía viable para lograr la independencia energética de la mayoría de los países occidentales. Enfatizan que los riesgos del almacenamiento de residuos son pequeños y pueden reducirse aún más mediante el uso de la tecnología más reciente en reactores más modernos, y que el historial de seguridad operativa en el mundo occidental es excelente en comparación con otros tipos importantes de centrales eléctricas. [ 60 ]

Los opositores afirman que la energía nuclear plantea numerosas amenazas para las personas y el medio ambiente, y que los costos no justifican los beneficios. Entre las amenazas se incluyen los riesgos para la salud y los 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 residuos nucleares radiactivos . [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] Otro problema ambiental de muchas centrales es el vertido de agua caliente en cuerpos de agua. El agua caliente modifica las condiciones ambientales para la flora y fauna marinas. También sostienen que los reactores son máquinas enormemente complejas donde muchas cosas pueden fallar, y de hecho fallan, y que se han producido numerosos accidentes nucleares graves . [ 64 ] [ 65 ]

Los opositores argumentan que cuando se consideran todas las etapas de alta energía de la cadena de combustible nuclear , desde la extracción de uranio hasta el desmantelamiento nuclear , la energía nuclear no es una fuente de electricidad baja en carbono a pesar de la posibilidad de refinamiento y almacenamiento a largo plazo alimentados por una instalación nuclear. [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] Aquellos países que no poseen 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 superan las estimaciones, [ 69 ] [ 70 ] y los costos de gestión del combustible gastado son difíciles de definir.

El 1 de agosto de 2020, los Emiratos Árabes Unidos inauguraron la primera central nuclear de la región árabe. La Unidad 1 de la central de Barakah, en la región de Al Dhafrah de Abu Dabi, comenzó a generar calor el primer día de su puesta en marcha, mientras que las tres unidades restantes se encuentran en construcción. Sin embargo, Paul Dorfman, director de Nuclear Consulting Group, advirtió que la inversión de la nación del Golfo en la central conlleva el riesgo de "desestabilizar aún más la volátil región del Golfo, dañar el medio ambiente y aumentar la posibilidad de proliferación nuclear". [ 71 ]

Impacto ambiental

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 su ciclo de vida, con un promedio de unos 11 g/kWh, que la energía generada por la energía eólica , que es aproximadamente 1/3 de la solar , 1/45 del gas natural y 1/75 del carbón . [ 72 ] Los modelos más nuevos, como el HPR1000 , producen incluso menos dióxido de carbono durante toda su vida útil, tan solo 1/8 de las centrales que utilizan reactores de segunda generación, con 1,31 g/kWh. [ 73 ]

Sin embargo, existen otros impactos ambientales para las centrales nucleares, como los residuos radiactivos , la radiación ionizante y el calor residual . Las centrales atómicas a gran escala podrían emitir calor residual en cuerpos de agua naturales , afectando a los organismos acuáticos. [ 74 ] La extracción de combustible nuclear , incluyendo uranio o torio , podría influir negativamente en el medio ambiente cerca del sitio de extracción. [ 75 ] Aunque el método actual de eliminación de residuos nucleares de centrales nucleares en enterramientos profundos se considera generalmente seguro, los accidentes durante el transporte de residuos nucleares aún pueden provocar fugas de contaminantes nucleares. [ 76 ]

Los accidentes nucleares a gran escala , como Chernóbil o Fukushima , liberan grandes cantidades de material radiactivo al medio ambiente, perjudicando a criaturas y personas. [ 77 ] [ 78 ] Las soluciones incluyen una mejor capacitación regulatoria y operativa, la reducción de la radiactividad en los organismos de la superficie mediante el enterramiento profundo u otro tratamiento de los contaminantes radiactivos en el lugar del accidente y la creación de zonas de exclusión permanentes. [ 79 ]

Desarrollo futuro

Proyectos en curso

A marzo de 2024, se estaban construyendo aproximadamente 60 reactores nucleares para centrales eléctricas en todo el mundo, con una capacidad total de 64  GW, [ 80 ] y otros 110 en fase de planificación. La mayoría de estos reactores, tanto en construcción como planificados, se ubican en Asia . En los últimos años, la puesta en marcha de nuevos reactores se ha visto compensada, en gran medida, por el desmantelamiento de los más antiguos. En las últimas dos décadas, mientras que 100 reactores entraron en funcionamiento, 107 fueron retirados. [ 81 ]

Central nuclear de última generación

Una coalición internacional está impulsando la investigación y el desarrollo de seis tecnologías de reactores nucleares de Generación IV . El Foro Internacional de Generación IV (GIF), iniciado por el Departamento de Energía de EE. UU. en 2000 y formalmente establecido 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 EE. UU., junto con miembros más recientes como Suiza, China, Rusia, Australia y la Unión Europea a través de Euratom, se centra en compartir conocimientos sobre investigación y desarrollo en lugar de construir reactores, con el objetivo de establecer estándares regulatorios multinacionales para estas tecnologías nucleares de próxima generación. [ 33 ] [ 82 ]

En 2002, GIF seleccionó seis tecnologías de reactores tras dos años de revisión de aproximadamente 100 conceptos, que representan el futuro de la energía nuclear. Entre estos seis diseños, tres son reactores de neutrones rápidos , todos ellos operando 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. Cuatro de los diseños han sido probados exhaustivamente en sus aspectos de diseño, proporcionando una base para futuras investigaciones y una posible operación comercial antes de 2030. [ 33 ] [ 82 ]

La primera y única central nuclear del mundo que puso reactores de cuarta generación en uso comercial es la central nuclear de la bahía de Shidao . El reactor es un reactor de alta temperatura refrigerado por gas , su construcción comenzó el 21 de septiembre de 2014, [ 83 ] comenzó a generar energía el 20 de diciembre de 2021, [ 84 ] y se puso en operación comercial el 12 de diciembre de 2023. [ 85 ]

Central eléctrica de fusión

Otra dirección en desarrollo para las centrales nucleares es la fusión nuclear. La investigación en fusión nuclear y física de plasmas ha logrado avances significativos, con más de 50 países contribuyendo al campo y alcanzando recientemente la primera ganancia de energía científica en un experimento de fusión. Se están explorando diversos diseños y metodologías, incluyendo máquinas basadas en imanes como estelaradores y tokamaks, así como enfoques láser, de dispositivos lineales y de combustible avanzado; el cronograma para el despliegue exitoso de la energía de fusión depende de la colaboración global, el ritmo de desarrollo de la industria y el establecimiento de la infraestructura nuclear necesaria para respaldar esta futura fuente de energía. [ 86 ]

El ensamblaje del ITER , la mayor instalación internacional de fusión, comenzó en 2020 en Francia, marcando un paso crucial hacia la demostración de la viabilidad de la energía de fusión. Con experimentos programados para comenzar en la segunda mitad de esta década y experimentos a plena potencia previstos para 2036, el ITER busca allanar el camino para las centrales eléctricas DEMO , que según los expertos podrían estar operativas para 2050. Simultáneamente, las empresas privadas están aprovechando décadas de investigación financiada con fondos públicos 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. [ 86 ] Muchos países que participan en el proyecto ITER también están desarrollando sus propios modelos de reactores y centrales eléctricas de fusión. En China, los investigadores están desarrollando un nuevo reactor llamado Reactor de Prueba de Ingeniería de Fusión de China (CFETR) con el objetivo de construir una central eléctrica de fusión comercial práctica para 2050. [ 87 ]

Véase también

Notas a pie de página

  1. ↑ Comunicado de prensa (16 de diciembre de 2020). "Nueva modificación del reactor ruso VVER-440 cargada en la central nuclear de Paks en Hungría" .
  2. ↑ "PRIS – Inicio" . Iaea.org . Consultado el 17 de agosto de 2023 .
  3. ↑ "Reactores nucleares mundiales 2007-08 y necesidades de uranio" . Asociación Nuclear Mundial . 9 de junio de 2008. Archivado del original el 3 de marzo de 2008. Consultado el 21 de junio de 2008 .
  4. ↑ "Centrales nucleares - tipos de reactores - Administración de Información Energética de EE. UU. (EIA)" . www.eia.gov . Consultado el 29 de mayo de 2024 .
  5. ↑ Bunn, Matthew (7 de junio de 2021). "Informe a las Academias Nacionales Comprometidas con los Reactores Avanzados y los Ciclos del Combustible: La Economía del Reprocesamiento y el Reciclaje frente a la Eliminación Directa del Combustible Nuclear Gastado" (PDF) . scholar.harvard.edu . Harvard, Centro Belfer para la Ciencia y los Asuntos Internacionales . Recuperado el 4 de julio de 2025 .
  6. ↑ Reducción de los costes de capital de las centrales nucleares . OCDE/NEA. 8 de febrero de 2000. doi : 10.1787/9789264180574-en . ISBN 978-92-64-17144-2Consultado el 20 de diciembre de 2021 .
  7. ↑ "Tabla A.III.1 − Parámetros de costo y rendimiento de tecnologías de suministro de electricidad seleccionadas" (PDF) . Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático . Consultado el 20 de diciembre de 2021 .
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