Energía nuclear híbrida


Diversos proyectos proponen la unión de la fisión y la fusión nuclear para crear, dentro de unos años, centrales más económicas y limpias

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Numerosos investigadores en todo el mundo trabajan en sistemas híbridos que aprovechan las ventajas de la fisión nuclear (utilizada en los reactores convencionales) y la fusión, para producir así una energía más económica y limpia que en las actuales centrales nucleares. Los expertos apuntan un gran potencial de estos sistemas, si bien reconocen que todavía se necesitarán varios años de desarrollo para poderlos ver en acción.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Texas (UT) en Austin, EE.UU., ha dado a conocer recientemente una tecnología que combina la fisión y la fusión nuclear para reprocesar residuos radiactivos y generar de paso energía, reduciendo los costes y el peligro del almacenamiento de las centrales convencionales.

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El sistema, denominado “Fuente de Fusión Compacta de Neutrones” (CFNS en sus siglas inglesas), elimina los sedimentos radiactivos producidos en los “reactores de agua ligera”, utilizados en las centrales nucleares antiguas. En Estados Unidos, por ejemplo, hay más de 100 centrales de este tipo, que sólo pueden destruir el 75% de sus residuos radiactivos. El 25% restante, de larga vida radiactiva, y conocidos como sedimentos transuránicos (un subproducto del uranio), tienen que depositarse en grandes almacenes geológicos, con los consiguientes costes y riesgos.

Una CFNS podría destruir los residuos de entre 10 y 15 reactores convencionales
Los responsables del sistema aseguran que una CFNS podría destruir los residuos de entre 10 y 15 reactores convencionales. Además, durante el proceso se genera un calor que puede transformarse en electricidad. Para ello, la CFNS, del tamaño de una habitación pequeña, utiliza un “tokamak de botella magnética”, una máquina capaz de confinar plasma de fusión a altas temperaturas (más de 100 millones de grados centígrados) durante el tiempo necesario. El tokamak se habilita por un sistema desarrollado por los investigadores de la UT, denominado “Super X Divertor”, capaz de manejar la enorme cantidad de calor y flujo de partículas sin destruir el aparato. Por ello, varios grupos están considerando implementar un “Super X Divertor” en sus máquinas de fusión, como el tokamak MAST de Reino Unido, y el DIIID, de General Atomics, y el NSTX, de la Universidad de Princeton, en EE.UU.

No obstante, los investigadores de la UT recuerdan que para que su sistema se generalice tendrán que pasar “unos pocos años, pero que llegarán a tiempo para las nuevas centrales nucleares en los Estados Unidos”. Para ello, subrayan, tendrán que crear más simulaciones, transformarlas en un proyecto de ingeniería, y lograr financiación para construir un prototipo. De esta manera, según sus impulsores, este sistema sería un paso intermedio entre las actuales centrales de fisión y las futuras de fusión.

Otros proyectos mundiales

La idea de integrar la fisión y la fusión nuclear no es nueva. Los primeros proyectos conceptuales datan de mediados del siglo XX, como los de Andrei Sakharov o Edward Teller (padre de la bomba H). Posteriormente, diversos científicos rusos, como los del Instituto de Física Teórica y Experimental (ITEP) y del Instituto Lebedev, propusieron el uso de la fusión nuclear por confinamiento inercial utilizando aceleradores o láseres como fuente para un reactor híbrido.

La doble ganancia híbrida podría justificar la construcción de una planta en un plazo de cinco a diez años
No obstante, en la actualidad, el proyecto más destacado, tanto por sus avances como por su presupuesto, es el denominado “Energía Fusión-Fisión Láser Inercial” (LIFE en sus siglas inglesas), según Juan Antonio Rubio, director general del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT). Promovido por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de California (EE.UU.), este proyecto utiliza una instalación láser, ya en operación y denominada National Ignition Facility (NIF) que libera 1,8 megajulios (MJ) a través de 192 haces durante un tiempo de decenas de nanosegundos. Su objetivo es conseguir una ganancia energética de hasta un orden 30 en 2010 ó 2011, a la que se sumaría la ganancia, del orden de 4 ó 5, producida en la fisión inducida. Según Rubio, con esa doble ganancia se podría justificar la construcción de una planta, que podría estar disponible en un plazo de cinco a diez años.

 
Por su parte, en España también hay científicos que trabajan en esta línea de investigación. En el Instituto de Fusión Nuclear de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) se trabaja de forma teórica para mejorar el sistema inercial. Asimismo, el Departamento de Fusión por Confinamiento Magnético del CIEMAT, que forma parte del programa europeo de fusión y participa en el proyecto mundial ITER, también conoce estos sistemas y puede, en su caso, colaborar activamente en su desarrollo experimental. Asimismo, uno de los mejores expertos del proyecto LIFE, Tomás de la Rubia, es también español.

Ventajas e inconvenientes de la energía nuclear híbrida
Juan Antonio Rubio destaca diversas ventajas de los sistemas híbridos de energía nuclear:

Se utilizan tecnologías ya existentes en ambos dominios, una en fase avanzada para esta aplicación. Se podrían aprovechar diversos elementos, como el uranio natural y el empobrecido, o el torio. Asimismo, elementos como el plutonio y los actínidos (neptunio, americio y curio) generados en las plantas nucleares de fisión nuclear actuales o de nueva generación podrían ser utilizados y eliminados. En cuanto a sus inconvenientes, el director general del CIEMAT destaca los siguientes:

Tiene que haber una demostración efectiva. En este sentido, está por precisar el coste de la instalación y sus desarrollos. Las perspectivas indican que podrían convertirse en una fuente energética importante para los países desarrollados, aunque para los países en vía de desarrollo los costes podrían no ser asumibles…[]

Via consumer.es

Artículo de la Enciclopedia Libre Universal en Español.

El ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, en español Reactor Internacional Termonuclear Experimental) es un consorcio internacional formado, en 1986, para demostrar la factibilidad científica y tecnológica de la fusión nuclear. Los reactores (experimentales de momento) de fusión nuclear se conocen también por su nombre en ruso: tokamak.

Su objetivo es probar todos los elementos necesarios para la construcción y funcionamiento de un reactor de fusión nuclear. Además de reunir los recursos tecnológicos y científicos de los programas de investigación desarrollados en ese entonces por la Unión Soviética (actual Rusia), los Estados Unidos, Europa (a traves de EURATOM) y Japón, con auspicio de la IAEA servirá para compartir los gastos del proyecto. El costo total del proyecto se calcula en unos 8.000 millones de euros (10.000 millones de dólares).

Los socios actuales del consorcio son: la Unión Europea, Rusia (en reemplazo de la Unión Soviética), Estados Unidos (entre 1999 y 2003 decidió no participar), Japón, Canadá (desde 1992), China (desde febrero de 2003), y Corea del Sur (desde mayo de 2003).

El 28 de junio de 2005, en Moscú, se decidió que el reactor de fusión se construiría en Cadarache, al sur de Francia. Esta decisión pone fin a un largo debate diplomático. En efecto, ya en diciembre del 2003 los seis miembros no pudieron decidirse entre la oferta de Francia y la de Japón. Por motivos políticos los Estados Unidos apoyaban la candidatura nipona (en agradecimiento por su compra de misiles estadounidenses y su promesa de enviar tropas a Irak), mientras que Europa, que defiende la candidatura de Francia, disfrutaba en el campo de la fusión de una clara superioridad técnica (posee la plusmarca en la generación de energía por fusión, con el JET).

La construcción del reactor comenzará en el año 2008 y está previsto que empiece a funcionar en el 2016.

Fuente enciclopedia.us.es

Sitio oficial del ITER http://www.iter.org/

Fusión + fisión = 0 residuos

La principal razón para oponerse a la fisión nuclear como fuente de energía barata ha sido el generar peligrosos residuos radiactivos. Unos científicos norteamericanos proponen una nueva técnica que podría acabar con esta lacra y acallar las voces en contra de esta tecnología de producción de energía.

A nadie le gusta tener cerca una central nuclear de fisión, por mucho que paguen las compañías a los ayuntamientos para permitir construir sus moles cerca de nuestras casas. Aunque la seguridad de estas construcciones roza lo obsesivo, el peligro de una fuga radiactiva siempre se encuentra flotando en el ambiente. Aparte de eso, las centrales nucleares generan una basura muy difícil de digerir: la radiactiva. Este problema ha ralentizado (incluso paralizado) el avance de la energía nuclear, que hasta hace poco se mostraba como la firme promesa de un futuro no dependiente del petróleo. Los residuos de las centrales de fisión poseen una vida media de miles de años y su manipulación representa un coste altísimo que repercute en el precio final de la electricidad. Aunque eso se transforma en una nimiedad cuando lo enfrentamos a la imposibilidad de eliminar esos peligrosos transuránidos que generan las centrales. No tenemos dónde meterlos ni cómo protegernos de ellos. La única solución hasta ahora era enterrarlos a muchos metros bajo tierra y dejarlos allí con la esperanza de que no contaminen al resto del mundo.

Los físicos Swadesh Majan y Mike Kotschenreuther, de la Universidad de Austin (Texas) sostienen que la solución a la producción de residuos radiactivos la tiene la fusión. Esta tecnología se podría utilizar para “triturar” los desperdicios provenientes de la fisión y dejarlos inactivos y mansos como caca de corderito. En realidad lo que haría el reactor de fusión es permitir aprovechar los neutrones que emite para desactivar los residuos nucleares resultantes del proceso de fisión del reactor tradicional. Hoy día la fusión necesita más energía para provocar la reacción que la que genera a partir de ella, pero como en este caso lo que queremos no es producir energía barata sino eliminar la basura radiactiva de los reactores de fisión, tenemos la pareja ideal.

La parte central del sistema que estos investigadores están desarrollado se llama Compact Fusion Neutron Source (CFNS) que proporcionará los neutrones necesarios a través de la fusión nuclear para “incinerar” los residuos radiactivos producidos en la fisión. En un primer paso, se utilizarían los tradicionales LWR (light water reactors o reactores de agua ligera), que son los que habitualmente procesan el material residual en una planta de fisión. Estos reactores sólo permiten depurar el 75 % de la basura radiactiva, quedando el resto como un mortal fango que se almacena en barriles y representa una verdadera amenaza para el planeta. Lo bueno aparece con el invento de estos científicos de Texas pues, según ellos, añadiendo como segundo paso su reactor CNFS se lograría trasmutar el producto altamente radiactivo en otros isótopos más inocuos con una eficacia del 99%. Uno sólo de estos dispositivos destruiría residuos procedentes de 10 ó 15 reactores LWR. Si se consigue, los reactores nucleares serían menos radioactivos incluso que las centrales térmicas de carbón, ya que, aunque suene raro, las térmicas también emiten isótopos ligeramente radioactivos.

El artículo apenas se pronuncia sobre los aspectos técnicos concretos del dispositivo. Lo único que dicen al respecto se refiere a que el “invento clave” que lo ha hecho posible es el Super Derivador X, del que dicen que es un mecanismo que permite que el reactor soporte el calor y los flujos de partículas propias de su compacto diseño, permitiendo la producción eficiente de neutrones con los que reprocesar los residuos. Este tipo de tecnología es relativamente nueva y hasta el momento solo se ha instalado en el tokamak MAST del Reino Unido, y en los reactores de fusión DIIID de General Atomics y NSTX de la Univesidad de Princeton. Si todo va bien – según afirma el profesor Majan – el nuevo diseño debería estar listo para su instalación en unos pocos años…[]

Source neoteo.com

Articulo completo en science.portalhispanos.com

 

 

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8 Respuestas a “Energía nuclear híbrida

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  5. Muy interesante artículo. Quizá hubiera esta un pelín más completo si se hubiera hablado un poco del Tokamak del CIEMAT, en su momento uno de los pocos del mundo, pero en cualquier caso, muy interesante.

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