Un dicho popular dice que los perfumes más finos vienen en frascos pequeños. Aunque esta fórmula se usa para describir normalmente las virtudes no evidentes de las personas que tenemos baja estatura, en el mundo de la ciencia y la tecnología es igualmente válida, aunque mucho menos popular. Les propongo que la empecemos a utilizar con más frecuencia en ese contexto y les ofrezco aquí por lo menos una razón por la cuál, más pequeño –al menos en el mundo de la transformación de la energía– será posiblemente mejor para una sociedad más sostenible.
De los lugares comunes a una nueva revolución nuclear
Cuando uno piensa en una central de energía nuclear se le vienen a la cabeza –como casi todo lo que rodea lo nuclear– un montón de lugares comunes: enormes chimeneas grises que expulsan vapores blanquecinos –“seguramente contaminados de radiactividad” le dicen a uno al oído sus sesgos–, grandes extensiones de terreno cubiertas de edificios grises en los que pasan cosas “nucleares”, instalaciones enormes alejadas de centros urbanos –“y es mejor, no sea que ocurra otro Chernóbil”–, laboratorios industriales de última tecnología en las que los operarios hablan una lengua propia de países industrializados –“sólo ellos tienen la plata para construir eso”–.
Si uno está un poquito más informado tal vez se le venga a la cabeza un enorme edificio rectangular y sin ventanas con una gran estación eléctrica vecina y un patio lleno de tanques con residuos nucleares –“la energía nuclear está bien, el problema son esos residuos tan peligrosos que podrían acabar con el mundo” acotan otra vez, y con supuesta seguridad, los sesgos implícitos–.
Y así un largo etcétera.
Creo que no sería equivocado afirmar que la energía nuclear es la forma de transformación de energía [1] afectada por el mayor número de sesgos, y al mismo tiempo menos comprendida por la mayoría de las personas, incluso por aquellas de las que depende la transición energética y por tanto la sostenibilidad del planeta en tiempos de crisis [2].
¿Qué pasaría entonces si les dijera que estamos ante una verdadera revolución en la forma de construir, distribuir y utilizar reactores nucleares que, entre otras cosas, romperá con toda la imaginería que acompaña a la energía nuclear? ¿Me creerían si les digo que, gracias a esta revolución, en un futuro no muy lejano –la necesidad tiene cara de perro, como dice también la sabiduría popular– países tradicionalmente no nucleares como Colombia podrían recibir por barco un pedido de reactores nucleares por catálogo –en lugar de hechos a la medida– como si se tratará de un paquete que llega por Amazon o Alibaba –bueno, guardadas las proporciones–? ¿Seguirían leyendo está columna si les digo que no me extrañaría que en un par de décadas cualquiera de nosotros podría fácilmente toparse por las carreteras de Colombia con empresas que, disimulados entre sus edificios, podrían tener un reactor nuclear para satisfacer algunas de sus necesidades energéticas e incluso proveer de energía a la red eléctrica nacional? ¿o que no sería extraño que en el futuro una escuela en la Guajira, un pueblo remoto de la costa pacífica, o un centro de salud en la mitad del Amazonas recibieran electricidad –o agua caliente– de un microreactor nuclear?
Siga leyendo. No estamos tan lejos de estas posibilidades como parece.
Los costos casi prohibitivos de tener energía nuclear
Una central nuclear es un lugar enorme donde ocurren muchísimas cosas. Además de contener uno o varios enormes recipientes sellados, llenos de valioso combustible nuclear, los reactores nucleares están rodeados de miles de metros de tuberías que transportan las sustancias que extraen el calor producido en el núcleo –o que enfrían las cosas que se calientan en exceso por ese calor–, decenas o cientos de miles de dispositivos de medida, bombas, turbinas, cableado, y una decena de edificios para contenerlos. Las imágenes que la mayoría tenemos sobre las centrales nucleares como complejos “industriales” monumentales, no están tan desfasadas de la realidad como creemos.
Por otro lado, debido en buena parte a los pocos desastres nucleares que han tenido lugar en los casi 70 años que llevan los humanos transformando energía nuclear en electricidad, las centrales nucleares están entre las instalaciones de generación de energía con el mayor número de medidas de seguridad, sistemas redundantes y estrictos procedimientos de control. La idea que tenemos de centrales nucleares que botan al exterior líquidos humeantes radiactivos –como lo han hecho y lo siguen haciendo descaradamente complejos industriales no nucleares en todo el planeta– o de lugares que pueden explotar al menor descuido o que producen montañas de desechos, es desproporcionadamente equivocada.
Por todo esto tener una central nuclear cuesta montañas de dinero. Y también mucho, mucho tiempo.
Se calcula que construir una central nuclear convencional puede costar hoy entre $3,000 y $8,000 dólares [3] por kWe [4]. Esto es, para tener una de las grandes centrales que abundan en muchos países industrializados y que tienen potencias que alcanzan unos respetables 1000 MWe, se necesita disponer de más de 5,000 mil millones de dólares, que en Colombiano de 2023 corresponden a la medio bicoca de unos mal contados 25 billones de pesos.
Esto sin contar los costos de formar a un ejército de operarios nucleares, administradores y otro personal humano debidamente capacitado y certificado en los intríngulis de la tecnología y seguridad nuclear. A esto se debe sumar el costo de obtener los permisos necesarios –que rondan las decenas de millones de dólares–, y bueno, asegurarse de guardar unos “cuantos” dólares para recargar de combustible al “animalito” cada dos o tres años.
Y tal vez es peor. Construir una central nuclear toma mucho tiempo.
Para un país con experiencia la construcción de una central nueva puede tardar más de 6 años. A uno que apenas está ingresando al club tal vez le tome más de una década.
No parece algo que esté al alcance de muchos, ¿o sí?
La revolución de los pequeños
La situación actual de la energía nuclear –guardadas las debidas proporciones y las diferencias en la naturaleza de los aparatos involucrados– se me antoja parecida a la que existía en los años cincuenta con las computadoras.
Las máquinas de calcular de aquellos años, como las grandes centrales nucleares del presente, eran enormes y complejos aparatos que ocupaban todo el espacio que podían aprovechar y que fácilmente succionaba una buena parte del presupuesto anual de una universidad o de un centro de investigación que necesitara hacerse con una de ellas.
Pero los tiempos cambiaron para las computadoras, afortunadamente para todos.
Innovaciones tecnológicas permitieron que lo que antes eran engorrosas máquinas llenas de cables y operadas por personal especializado, se convirtieran, en un par de décadas, en las compactas cajas de circuitos integrados de los años 80 y 90. Aparatos ensamblados y programados por nerds en sus garajes y distribuídos después por compañías de todo tipo a cualquier persona que tuviera unos miles de dólares para comprarlos.
Hoy por hoy, computadoras de cualquier tamaño y capacidad pueden ser adquiridas con un costo miles de veces menor que el de las monstruosas máquinas de los años 50. Casi cualquiera persona puede tener una, incluso si no cuenta con una fábrica de circuitos integrados en su país. Basta conectarse a una tienda en línea y pedir la computadora que se ajuste a sus necesidades: un pequeño “netbook” para escribir documentos y “loliar” en redes sociales o una poderosa estación de trabajo para hacer simulaciones climáticas o montar una tienda en la web. Incluso, las instituciones que necesitan computadoras realmente poderosas –empresas, bancos, universidades– hoy no tienen que comprar versiones modernas de la cincuentera ENIAC. Para hacerse con una supercomputadora se pueden hoy adquirir cientos o miles de computadoras más pequeñas y juntarlas en redes para producir verdaderos portentos de cálculo. Esto último, lo puede hacer incluso una persona en su casa, tanto si necesita ese poder de cálculo para minar bitcoins o para jugar en línea.
¿Qué habría sido del mundo sin esta revolución de los pequeños en la computación?
Pues bien, algo parecido está pasando hoy con la energía nuclear.
Reactores nucleares modulares pequeños
La revolución de los pequeños en la energía nuclear está llegando de la mano de los que se conocen genéricamente como “reactores modulares pequeños” o para los amigos simplemente SMR (Small Modular Reactors). En este escrito, aunque no es común, ni oficialmente reconocido, agruparé por comodidad en la categoría de los SMR, a otros tipos de reactores pequeños, incluyendo los denominados vSMR (very Small Modular Reactors) o los micro reactores nucleares.
Para quiénes no somos expertos en tecnología nuclear, basta decir que los SMR tienen 3 características básicas.
La primera es bastante obvia: son más pequeños o mucho más pequeños que los reactores convencionales. Mientras que un reactor típico ocupa, con toda la parafernalia que debe rodearle (incluyendo un complejo sistema de suministro de agua o manejo del vapor de agua), un inmenso volumen que implica la construcción de un edificio completo a su alrededor, un SMR básicamente es una vasija de alta tecnología, rodeada de instrumentos y tuberías de dimensiones mucho más modestas.
El reducido tamaño de los SMR implica que pueden transportarse de manera más o menos sencilla usando barcos, camiones y aviones.
Adicionalmente, por su reducido tamaño se pueden instalar varios de ellos en un mismo lugar, permitiendo así la segunda y tal vez más importante característica: su modularidad.
Cuando se construye una central nuclear convencional se debe tener mucho cuidado en elegir la potencia que es capaz de producir. Con tiempos de construcción del orden de una década, y en un mundo cambiante, no puede calcularse mal esa potencia cuando diseñas la central: muy poca potencia y te quedarás en el futuro con una central que no alcanzará para satisfacer las necesidades futuras de una población creciente y una economía floreciente; mucha potencia y tu red de distribución eléctrica no aguantará, literalmente, el “voltaje” que produce el animalito [5].
Los SMR ofrecen una solución elegante a ambos problemas. Al ser reactores que producen una potencia moderada [6] pueden usarse en lugares con redes de distribución eléctrica que tienen una capacidad limitada. Adicionalmente, puedes ir agregando “módulos” a tu central para ir aumentando la cantidad de energía que transformas en calor o electricidad a medida que crecen las necesidades.
La analogía con las computadoras que introdujimos antes no puede ser más clara en este caso. De la misma manera que hoy nadie compra una supercomputadora para montar un servidor web que atienda una tienda en instagram, pero puede agregar gradualmente equipos si el negocio empieza a crecer, así mismo, en centrales nucleares que usan SMR se podrá agregar por demanda nuevos módulos para aumentar la capacidad de producción de energía.
La tercera característica de los SMR, y para mí la más increíble, es su asequibilidad; es decir la posibilidad que tendrá cualquier nación o empresa de adquirir un reactor nuclear en el futuro. A ver, no es tan fácil como suena, pero les aseguro que es más fácil de lo que es ahora.
Los SMR, por definición, son construídos con partes que pueden producirse en serie, como se producen hoy las partes de las computadoras. Adicionalmente, un reactor completo puede venderse como una unidad, combustible incluído, de la misma manera en la que se compra la mayoría de las máquinas que usamos en la industria –aunque esas no incluyen el combustible–.
– Véndame por favor el modelo SMR10 que necesito para alimentar una planta de desalinización en la costa atlántica – dice el gobierno de Colombia.
Unos años después, te llega en un contenedor transportado en un barco relativamente convencional, el reactor nuclear prácticamente listo para ser conectado y encendido.
– ¿Y las pilas? – pregunta el cliente.
– Están incluidas en el paquete – responde el proveedor orgulloso.
En algunos de los SMR que se están diseñando y construyendo en el mundo, el combustible incluído podría durar entre 10 y 30 años, lo que implica, para el ejemplo hipotético arriba, mucha agua desalinizada para un equipo comprado por catálogo.
Parece ciencia ficción –y no debo dejar de reconocer que hay algunas “exageraciones poéticas” en esta historia–, pero les aseguro que no hay nada fundamentalmente equivocado o ridículo en el ejemplo.
Las ventajas de los SMR no se limitan a su tamaño, a su modularidad o su asequibilidad. La World Nuclear Association, en un completo informe presentado en marzo de este año [7], ha listado más de 7 características ventajosas de este tipo de reactores entre las que se incluyen su seguridad, una menor cantidad de desechos, la posibilidad de ser instalados bajo tierra haciéndolos más seguros frente a desastres naturales, un menor requerimiento de agua que permite que puedan ser instalados en sitios remotos –la mayoría de las grandes centrales deben ubicarse cerca a ríos o al mar–, y finalmente, pero no menos importante, la posibilidad de cambiarlos. ¡Sí!, ¡así como lo oyen!; en el futuro, sí quieres actualizar tu reactor a una nueva versión, compras la nueva versión y entregas la antigua en forma de pago –es una broma–.
Del dicho al hecho
Como siempre, en el mundo de la tecnología una cosa son las ideas en el papel, los conceptos que dicen revolucionaran la manera de hacer una cosa, y otra muy distinta es la realidad, la verdadera viabilidad económica y técnica que tiene una innovación.
Por más de 100 años nos han prometido que habrá carros voladores. En los años 60, incluso llegó a plantearse la posibilidad de que vehículos de pasajeros fueran impulsados con energía nuclear [8]. Las investigaciones y desarrollos en fusión nuclear, aún hoy, parecen estar a 30 años de un resultado realmente aprovechable, es decir, el de construir una central de fusión que produzca electricidad para conectarse a las redes de suministro eléctrico de un país.
¿Será que los SMR hacen parte de esos sueños tecnológicos prometidos pero nunca realizados?
Muchas personas creen que sí, que la prometida revolución de los SMR está todavía lejana, muy a pesar de los avances que se vienen dando en está área en la última década y que detallaré a continuación.
Lo que parecen no tener en cuenta esas personas es que el mundo está cambiando rápidamente, acicateado por la crisis global (climática, ambiental, económica). En tan solo 3 años, hemos presenciado un renacer en el interés por la energía nuclear y un aumento en el apoyo público por estás formas de transformación energética que han sufrido de injustos sesgos históricos [9]. Hoy es cada vez más común escuchar y leer a líderes políticos y tecnológicos, incluso ambientalistas –que han sido normalmente muy refractarios a lo nuclear– reconocer que la energía nuclear será fundamental para la transición energética e incluso que podría ser indispensable en el mix energético de un planeta más sostenible.
En estas condiciones, hay posibilidades de que los más de 50 proyectos que se están desarrollando actualmente en el mundo para el diseño de distintos tipos de SMR, satisfagan una amplia diversidad de necesidades, prosperen y se multipliquen rápidamente en los años venideros.
Un SMR comercial ya funciona en Rusia. Se trata de la primera central nuclear flotante, la Akademik Lomonosov, que con dos reactores pequeños, cada uno con una potencia de 32 MWe y 150 MWt (térmicos), proveé de calor y energía a la más lejana región costera del país asiático. No se trata de un reactor de investigación, un prototipo tecnológico o el reactor de un vehículo militar. Es una central en toda regla que vende su energía a una región del mundo en la que no existe la infraestructura eléctrica del centro de Rusia.
En Estados Unidos, varias empresas le están apostando, con el apoyo decidido del gobierno, a la construcción de reactores pequeños y microrreactores para poder descarbonizar completamente algunos sectores industriales o simplemente para tener disponible, en el futuro inmediato, una oferta de reactores de este tipo que empezaran a ser consumidos en todo el mundo.
Una de esas empresas es NuScale, que está desarrollando algunos de los más innovadores productos en está área. Entre estas innovaciones está una cooperación con el gigante del acero Nucor, para construir el primer horno de fundición que producirá emisiones netas cero de gases de invernadero. Para ello, entre otras innovaciones tecnológicas, Nucor usará como fuente de calor un SMR de NuScale.
La misma NuScale ya tiene un producto, la serie de centrales VOYGR que utiliza reactores SMR y que recientemente recibió la aprobación de la U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC), un paso fundamental en la comercialización de estos nuevos reactores.
En 2023 Polonia anunció que para 2038 estarán funcionando en el país los primeros 79 SMR [10]; al hacerlo, le ahorrarán al país, casi 300 millones de dólares al año por el concepto de pago de derechos por emisión de CO2. De ese modo, Polonia podría convertirse en la primera economía mediana en usar sistemáticamente reactores pequeños conectados a su red de distribución eléctrica y para una diversidad de otras aplicaciones.
La empresa tradicional Westinghouse, que durante más de 80 años ha sido una de los proveedores más importantes de equipos eléctricos para reactores nucleares, también ha empezado a apostarle a los SMR. Recientemente anunció un nuevo “producto” conocido como el AP300, un reactor nuclear mediano que promete 300 MWe y 800 MW térmicos y que puede instalarse en menos espacio que el que ocupa un campo de fútbol. Nadie quita que tal vez en un futuro, un país como Colombia adquiera una AP300 para conectarla a la red interconectada nacional.
En síntesis, si los SMR se pudieran comparar con los carros voladores, hoy estaríamos empezando a ver los primeros anuncios de grandes empresas automotrices con modelos de vehículos con alas.
Los retos
Pero no todo es color de rosa. Aunque las noticias en redes sobre los SMR y su prometida revolución están en todo su furor, deben pasar todavía pruebas rigurosas para llegar a convertirse en “productos” comerciales comunes [11]. No sólo deben demostrar que son tan seguros como prometen, sino también probar su capacidad para resolver eficientemente el problema para el que son diseñados. También deberán probar que son rentables, y es que, aunque no me gusta mucho esta lógica, especialmente aplicada a un mundo en crisis, nadie va a construir reactores nucleares por pura filantropía.
Una advertencia final: los SMR no resolverán todos los problemas energéticos de la humanidad. A punta de pequeños reactores nucleares de 10-100 MWe no podremos satisfacer las necesidades energéticas de países cuyo consumo energético instantáneo se mide en decenas de miles de megavatios. Seguiremos necesitando construir reactores nucleares tradicionales, aquellos que cuestan miles de millones y toman décadas en construirse, si queremos descarbonizar las más grandes economías del planeta y tal vez eliminar la dependencia de fuentes de energía inestables en muchos otros países.
Pero como sucedió en el caso de las computadoras, los SMR permitirán que muchas más personas en el mundo obtengan un servicio del que hoy solo gozan los más ricos. ¡Energía nuclear para todos!
Para los tomadores de decisiones
Para las personas que necesiten informarse a fondo sobre este interesantísimo asunto, pueden echarle una mirada a partes o a todo este suplemento de un informe de la IAEA “Advances in Small Modular Reactor Technology Developments” . Si leen esta columna muy “tarde” tal vez conviene conseguir las ediciones más actualizadas (se publicaba una cada 2 años cuando escribí esto). Para una lectura más “breve” pueden leer este informe publicado en línea en 2023 por la World Nuclear Association o este informe de la europea Nuclear Energy Agency .
Notas del autor y referencias
[1] Aquí se me sale lo físico. Se acostumbra en todas partes decir “generación de energía” para referirse a la transformación de energía no utilizable directamente por nuestro complejo tecnológico –la luz del sol, el aire en movimiento, la energía de enlace nuclear, la energía química en los hidrocarburos– en calor o electricidad, que son las formas de energía que usan nuestros dispositivos tecnológicos. Pero mucha atención: es transformación, no generación. Como sabe cualquier escolar, la energía no se crea, ni se destruye. No se genera energía eléctrica, se transforma la energía de fuentes no “utilizables” en electricidad. Les propongo entonces que hablemos mejor “transformación en energía eléctrica” o “transformación en energía eólica”. Soy consciente de que este será un saludo a la bandera –nadie seguirá el consejo, la fuerza de la costumbre es muy poderosa–, pero ahí les dejo la inquietud.
[2] Para reducir la brecha con la energía nuclear y alfabetizarse en este tema recomiendo sin duda el fantástico libro de Alfredo García –mejor conocido en redes como OperadorNuclear– ”La energía nuclear salvará al mundo”. Ese libro debería ser de lectura obligatoria en los colegios.
[3] Para un análisis de los costos de una central, en caso de que estén pensando en construir una, ver: https://world-nuclear.org/information-library/economic-aspects/economics-of-nuclear-power.aspx.
[4] kWe = Kilovatio de electricidad es como su nombre lo indica la potencia eléctrica que puede producir una central nuclear. Por distintos factores esta cantidad no es igual a la potencia total producida por la central, que puede ser casi 2 veces mayor. Esta potencia extra es calor que la mayoría de las veces no es utilizado, pero que con voluntad e ingenio podría usarse para producir abundantes cantidades de Hidrógeno.
[5] El tema de la capacidad que tienen las redes de distribución de muchos países pequeños no es un problema menor. En Colombia por ejemplo, por grande que sea el potencial de transformación de energía eólica o solar en regiones como la Guajira, hay limitaciones importantes en lo que puede salir de allí por el tamaño de la red de distribución en esta parte del país.
[6] De acuerdo a la IAEA un reactor nuclear pequeño es aquel que produce menos de 300 MWe. Los más pequeños –los microrreactores– producen sólo entre 1 y 10 MWe. Ver: https://www.iaea.org/es/newscenter/news/que-son-los-reactores-modulares-pequenos-smr
[7] Para leer el informe de la WNA pueden leer https://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-power-reactors/small-nuclear-power-reactors.aspx.
[8] Para acercarse al tema, que no está del todo descartado recomiendo este artículo: https://bit.ly/43ftSN1.
[9]Para un informe reciente sobre la percepción de la energía nuclear ver: http://thirdway.imgix.net/The-World-Wants-New-Nuclear.pdf.
[10] Ver esta nota de prensa: https://bit.ly/3It087n
[11] En esta conferencia en línea encontrarán algunas posiciones realistas sobre las perspectivas de los SMR; también hay que leer a quiénes no consideran que sean la panacea prometida: https://www.youtube.com/watch?v=ojWCvxKzUgk.
