El suministro de energía limpia y constante sigue siendo uno de los desafíos pendientes de resolver para suministrar electricidad en zonas remotas y en localidades afectadas por desastres naturales, cada vez más frecuentes por culpa del cambio climático. La eólica y la fotovoltaica son el futuro, y en España tienen cada vez mayor cuota en el mix energético (rozando ya el 60%, según los datos de febrero de Red Eléctrica Española), pero plantean un problema de base: su dependencia de las condiciones climatológicas, es decir, de si hace viento o hace sol.

Para complementar los aportes de las placas solares y los aerogeneradores, los microrreactores modulares nucleares (mSMR, por sus siglas en inglés) se postulan como gran alternativa a los generadores diésel, muy contaminantes y dependientes de combustibles fósiles como única fuente de electricidad en hospitales, comunidades remotas o emplazamientos industriales. Las últimas noticias al respecto señalan a Nano Nuclear Energy, con sede en Nueva York, como una de las más punteras en el objetivo de ofrecer "soluciones energéticas patentadas, portátiles y limpias", que se pueden integrar tanto en barcos como en camiones.

Así, en lugar de las enormes centrales nucleares que conocemos, estos mSMR proponen una tecnología mucho más segura para generar grandes cantidades de energía cerca de donde se consume. James Walker, físico nuclear que trabajó en el programa nuclear del Ministerio de Defensa británico y principal responsable del desarrollo de los reactores de Nano Nuclear Energy, aseguró en Recharge que sus diseños "caben en la parte trasera de un camión, por lo que la infraestructura de transporte existente, como camiones, trenes o buques, puede enviar estos aparatos a cualquier parte del mundo".

Recientemente, el segundo diseño de la compañía, llamado Odin por el dios de la mitología escandinava, ha sido revisado positivamente por el Laboratorio Nacional de Idaho. La auditoría externa ha validado el trabajo técnico llevado a cabo por los ingenieros de Nano Nuclear Energy hasta la fecha, y garantiza que la empresa "ha considerado a fondo los aspectos necesarios de su diseño y la normativa aplicable para hacer avanzar la tecnología hacia un producto comercial".

Zeus

Fundada en 2022 por el empresario chino estadounidense Jay Jiang Yu, Nano Nuclear Energy ha formado en tiempo récord un equipo con algunos de los expertos en energía nuclear más prestigiosos e influyentes del mundo, en el que se unen científicos, profesionales y consejeros de la industria nuclear, tanto pública como privada.

[Orbitron, el reactor del tamaño de un extintor para llevar la fusión nuclear a tu casa]

Sólo así se entiende que ya hayan patentado dos diseños que aspiran a revolucionar el mercado de la energía en los próximos años, gracias a "la portabilidad y los costes de los microrreactores tras su producción en masa", que "los harán muy codiciados para satisfacer las necesidades energéticas y de descarbonización", según el propio Walker.

El primero de estos diseños es Zeus, en referencia al dios griego, un reactor de núcleo sólido que utilizará combustible de dióxido de uranio y controlará la reactividad con tambores absorbentes situados fuera del núcleo central. El calor generado se transmitirá a través de un material térmicamente conductor, lo que permitirá eliminar de la ecuación el refrigerante, uno de los principales quebraderos de cabeza en estos dispositivos.

Así, Zeus se perfila como un reactor mucho más seguro que los tradicionales, capaz de extraer el calor del exterior del núcleo por recirculación de aire o gas helio, que serán los encargados de alimentar la turbina para producir electricidad. Al no necesitar refrigerante, se pueden eliminar las bombas y tuberías que hasta ahora impedían reducir sus dimensiones. "El menor tamaño del núcleo también significa que los materiales no fisionables absorben menos neutrones, lo que prolonga la vida útil del reactor a pesar de su pequeño tamaño", ha señalado Jiang Yu en una reciente entrevista en Tired Earth.

El objetivo del desarrollo, a cargo de James Walker y Peter Hosemann, catedráticos de energía nuclear en la Universidad de Berkeley, es utilizar el menor número posible de componentes móviles y garantizar la inmovilización de los productos de fisión para ofrecer un nuevo estándar de seguridad.

Sus dimensiones están cuidadosamente calculadas para que quepa en un contenedor de mercancías y su naturaleza modular le permite conectarse a redes o sistemas eléctricos locales, por lo que pueden desplegarse y unirse varios reactores Zeus de entre 1 y 20 MW de energía térmica, que puede usarse directamente como fuente de calor o convertirse en energía eléctrica.

Así, los responsables de Nano Nuclear Energy promueven esta solución como la ideal para aplicaciones como la calefacción urbana, la desalinización del agua o la producción de combustible de hidrógeno.

Odin

Todavía hay muchas incógnitas sobre la rentabilidad y las capacidades de esta nueva generación de microrreactores nucleares. Por eso, empresas como Nano Nuclear Energy han decidido no apostar por una única tecnología. Para diversificar su catálogo, la compañía estadounidense reclutó a científicos de la Universidad de Cambridge como Ian Farnan y Eugene Shwageraus, principales responsables de Odin.

Según los primeros informes emitidos por la propia empresa, este reactor nuclear avanzado (ANR) utilizará combustible convencional de uranio y circonio con un enriquecimiento de hasta el 20%, lo que permitirá acortar el tiempo y los costes del programa de desarrollo y pruebas.

Su tecnología es completamente diferente de la de Zeus, aunque el objetivo sea el mismo: hacerlo lo más compacto, barato y sencillo posible. Este microrreactor nuclear sí utilizará refrigerante a baja presión para minimizar la tensión en los componentes estructurales, además de mejorar su fiabilidad y vida útil.

Odin está diseñado para funcionar a temperaturas superiores a las de los reactores convencionales refrigerados por agua, con el fin de conseguir una alta eficiencia de conversión de potencia en la generación de electricidad.

Combustible propio

Los microrreactores nucleares están sobre la mesa desde hace más de una década, pero empresas como NuScale Power, que han levantado miles de millones de dólares en rondas de financiación, se han topado hasta la fecha con un obstáculo casi insalvable: el desarrollo o la adquisición del combustible nuclear. 

[El mini reactor nuclear que lo cambiará todo: aprovecha los residuos radiactivos de las centrales]

Para solventar ese problema, obtener una ventaja competitiva y convertirse en suministrador de otras empresas, Nano Nuclear Energy ha simultaneado el desarrollo de sus reactores con la construcción de instalaciones para la fabricación de su propio combustible de uranio poco enriquecido de alto ensayo o HALEU, por sus siglas en inglés. 

Este se forma a partir de uranio enriquecido con una concentración del isótopo fisible U-235 situada entre el 5 y el 19,9 por ciento de la masa del combustible. Es una concentración mayor que la habitual en los reactores nucleares convencionales, pero tiene muchas ventajas, como un mejor rendimiento y mayor eficiencia, lo que permite diseños más compactos de reactor y más potencia por unidad de volumen.

En cuanto a la seguridad, una de las principales preocupaciones del público general, los responsables de Nano Nuclear Energy aseguran que sus microrreactores se asemejan más a una batería que a una central eléctrica. Los sistemas de refrigeración pasivos y la escasez de piezas móviles que puedan provocar averías o accidentes son, según ellos, suficiente garantía para confiar en esta solución como la más adecuada para un futuro sin gases de efecto invernadero.