China consigue un hito histórico con su nuevo reactor nuclear ultraseguro

El primer reactor comercial de lecho de bolas del mundo ya está operativo y acaba de superar una prueba de seguridad crucial. En un simulacro de accidente, los investigadores de Universidad de Tsinghua, en China, han apagado completamente la energía de la planta y han comprobado cómo los sistemas pasivos de seguridad eran capaces de mantener controlado el núcleo sin necesidad de intervención externa.

El reactor arrancó sus operaciones en diciembre de 2021 y está situado en la bahía de Shidao, en la provincia de Shandong, al este de China. Cuenta con dos reactores de lecho de bolas conectados a una turbina de vapor de 210 MWe y, a diferencia de los reactores nucleares más antiguos, como los Reactores de Agua Presurizada (PWR), no necesitan ninguna fuente de energía para evitar la fusión de su núcleo en caso de accidente y corte de energía.

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Un sistema así hubiera evitado desastres como el de Fukushima en 2011. La planta nuclear japonesa tiene un diseño de los años 70 que en caso de emergencia activa unos generadores diesel que mantienen el sistema operativo. El problema es que esos generadores no soportaron el impacto del terremoto y posterior tsunami que los dejó inservibles e impidió que se evitara la fusión de los núcleos del reactor.

El nuevo reactor chino, sin embargo, es un diseño de IV generación. Su construcción corrió a cargo de la Universidad de Tsinghua, el Grupo Huaneng de China y la Compañía Nuclear Nacional de China, y está pensado para ser completamente seguro, de ahí que los ingenieros digan que los reactores de lecho de bolas son “a prueba de fusión”.

Cómo funciona

El diseño de este reactor está basado en el de la planta de energía alemana AVR, que funcionó durante dos décadas. En su momento también superó la misma prueba de seguridad que el reactor chino, solo que aquel era un reactor experimental, mientras que este es de uso comercial y ya está produciendo energía.

El nuevo reactor de la bahía de Shidao tiene un lecho de bolas de alta temperatura que está refrigerado por hélio. Este es un gas noble que permanece inerte y conserva su estado gaseoso a temperaturas por encima de los -150 °C. En lugar de calentar agua, este sistema calienta helio para producir energía y, al contrario del reactor de Fukushima, está diseñado para apagarse en caso de algún fallo en su funcionamiento.

Un reactor de lecho de bolas es como un gran contendor que en lugar de las barras de combustible de los sistemas tradicionales está lleno de pequeñas esferas. Estas esferas están hechas de uranio enriquecido, que produce la energía, carbono, que ayuda a controlar la reacción, y una capa protectora de carburo de silicio, que las protege.

Las esferas pueden soportar temperaturas de hasta 1,600 °C sin desintegrarse. Cuando el reactor está en funcionamiento, el calor que producen estas esferas hace que el helio se mueva por el reactor, aunque las bombas que normalmente ayudan a mover el gas estén apagadas.

A prueba de fusión

Las esferas están diseñadas de manera que pierden calor más rápidamente de lo que generan, lo que ayuda a mantener la temperatura bajo control de manera natural.

Además, el nuevo diseño se puede autorregular, haciendo que cuanto mayor es la temperatura, menor es la reacción que provoca. Cuando la temperatura del reactor aumenta, los átomos se mueven más rápido en el combustible, creando un efecto llamado ensanchamiento Doppler, donde los neutrones se mueven a diferentes velocidades. Esto significa que el combustible absorberá más neutrones rápidos, dejando menos para mantener la reacción.

En la prueba, los dos reactores fueron capaces de regular sus propias reacciones nucleares y mantenerse en temperaturas seguras, permitiendo que el núcleo se apagase en minutos. Tanto la reacción como la temperatura se estabilizaron en aproximadamente 35 horas y no se observó daño en el combustible nuclear. Los resultados de estas pruebas están detallados en un reciente estudio publicado en la revista Joule.

China: nueva potencia nuclear mundial

Al contrario de lo que sucede en muchos países europeos, incluido España, la apuesta de China por la energía nuclear es clara. Se estima que el país asiático invertirá cerca de 400 mil millones de euros en construir al menos 150 nuevos reactores durante la próxima década, más de los que el resto del mundo ha construido en los últimos 35. De esta manera, el país asiático adelantaría a EEUU y se convertiría en el primer generador de energía nuclear del mundo.

El presidente de la empresa estatal China General Nuclear Power Corp. aseguró en su momento que el objetivo del país asiático es obtener 200 gigavatios de este tipo de energía para 2035. Esto, según él, sería suficiente para abastecer a más de una docena de ciudades del tamaño de Pekín.