La necesidad de contar con fuentes de energía sin emisiones de gases contaminantes está impulsando el desarrollo de reactores nucleares de todos los tamaños. Incluso algunas compañías se han especializado en la creación de sistemas modulares muy pequeños para que prácticamente cualquier pueblo o ciudad pueda contar con uno. Hasta ahora, uno de los requisitos más importantes era contar con una buena cantidad de agua con el fin de refrigerar el conjunto —algo nada sencillo en algunas zonas de España— y al mismo tiempo generar vapor, pero esto acaba de cambiar con el eVinci.
Detrás del microrreactor eVinci está la casa Westinghouse, una de las más importantes del sector de la energía nuclear de todo el mundo con desarrollos incluso para aplicaciones navales militares. "El diseño innovador [...] combina las nuevas tecnologías con más de 60 años de diseño e ingeniería nuclear comercial, creando una fuente de energía resistente y competitiva en costes con una fiabilidad superior y un mantenimiento mínimo", según explica la compañía.
Estas últimas características son las claves de los microrreactores nucleares junto con un rápido despliegue, que los diferencia de las clásicas centrales nucleares cuya construcción suele durar lustros. Precisamente, a principios del mes de diciembre, Westinghouse firmó un acuerdo con la autoridad nuclear de Emiratos Árabes Unidos para explorar el despliegue del eVinci en el país.
Microrreactor nuclear eVinci
"Nuestro microrreactor eVinci es una batería nuclear innovadora que puede ofrecer descarbonización y asegurar energía exactamente donde se necesita para una amplia gama de clientes y aplicaciones", declaró Patrick Fragman, presidente y CEO de Westinghouse. La misma compañía acaba de recibir los permisos para desplegar el primer eVinci en Canadá y la instalación de un reactor a escala en un laboratorio del Departamento de Energía de Estados Unidos con el fin de finalizar "el diseño, la puesta en servicio y obtener la licencia de la tecnología".
Reactor sin agua
La principal diferencia del eVinci respecto a otros microrreactores nucleares es que no necesita ni una sola gota de agua para funcionar. Un reactor tradicional requiere del líquido elemento tanto para la generación eléctrica —gracias al vapor que hace girar a una turbina— como para la refrigeración de todos los sistemas que mantienen una temperatura controlada.
Corte del microrreactor nuclear eVinci
El secreto está en una tecnología de tubos de disipación de calor desarrollada por Westinghouse que permite la simplificación del diseño y la eliminación de "numerosos componentes necesarios en los sistemas [de refrigeración] activos", tal y como explican. Esto aumenta "significativamente la fiabilidad" gracias a que existen menos partes y sistemas que pueden dar problemas.
También elimina el riesgo de accidentes por altas presiones, las pérdidas de refrigerante, la corrosión inducida por el agua y la vibración propia de los tubos por donde se hace pasar. La compañía emplea un Sistema Pasivo de Disipación de Calor (PHRS, de sus siglas en inglés) que elimina el calor de la descomposición del material radiactivo mediante "convección natural y transferencia de calor por radiación".
Según explican, el núcleo transfiere el calor al recipiente que se encuentra al aire, lo que proporciona una eliminación "segura y fiable del calor por convección a la atmósfera" y sin necesidad de la participación de un operador. Algo que no le impide disponer de todos los sistemas de protección necesarios y de los elementos para la monitorización en tiempo real a distancia.
El eVinci emplea el combustible TRISO para su funcionamiento. Se trata de una estructura compuesta de uranio, carbono y oxígeno que se ha convertido en una de las más estables y seguras para su operación en centrales nucleares. "Es más resistente a la irradiación de neutrones, la corrosión, la oxidación y las altas temperaturas que los combustibles tradicionales para reactores". El Departamento de Energía de Estados Unidos ha realizado algunos experimentos sometiendo a TRISIO a 1.800 grados de temperatura durante más de 300 horas sin que pasase nada.
En cuanto a especificaciones, Westinghouse indica en su página web que puede generar 5 MW con un diseño de núcleo de 13 MW térmico hora y puede funcionar de manera ininterrumpida durante 8 años hasta agotar el TRISIO. La energía es suficiente para alimentar instalaciones industriales de pequeño y mediano tamaño, así como comunidades aisladas. Una vez consumido el combustible nuclear, se retira y se coloca otro en su lugar, una operativa que recuerda más a un cambio de batería que al desmantelamiento de una central nuclear.
Funcionamiento microrreactor nuclear eVinci
El micrroreactor puede también funcionar en una red de generadores renovables, como puede ser los eólicos o solares. Dando un apoyo constante durante las 24 horas del día sin importar las condiciones meteorológicas. Además, el calor residual que se genera con la producción de energía nuclear se puede aprovechar para calentar hogares o usos industriales, dependiendo de la zona donde esté instalado el eVinci.
Uso de residuos
Más allá de eVinci, existen otros desarrollos de centrales nucleares de pequeño tamaño capaces de aprovechar los residuos radiactivos de otras instalaciones. Este es el objetivo de la startup francesa Naarea y su trabajo en el diseño de una central nuclear del tamaño de un autobús que puede producir calor y electricidad a partir de plutonio y residuos nucleares de muy larga duración. Gracias a un nuevo tipo de cerámica con el que consiguen evitar la corrosión del combustible líquido.
Ilustración del reactor XAMR de Naarea
Así, además de generar hasta 40 MW —suficiente para alimentar una fábrica de coches o algunas de las mayores plantas desalinizadoras de Francia, según Bloomberg—, estos reactores se alimentan de los desechos radiactivos producidos por las grandes centrales nucleares. Estos residuos normalmente se almacenan de forma segura en las propias centrales antes de enterrarlos, ya que siguen siendo radiactivos durante varios miles de años.
De esta manera, los microgeneradores de Naarea se basan en el reaprovechamiento y podrán disponer de una gran reserva de combustible sin visos de agotarse, ya que Francia es el segundo productor mundial de energía nuclear, sólo por detrás de Estados Unidos, con 56 centrales en servicio actualmente.
Los elementos principales de la revolucionaria mini central nuclear de Naarea son un reactor de sales fundidas que funciona a una presión cercana a la atmosférica. Allí es donde se produce una reacción de fisión autorregulada a alta temperatura, cercana a los 700 °C.