Expertos alertan de un nuevo combustible nuclear que amenaza la seguridad mundial

El mini reactor nuclear CAREM, en Argentina, en construcción en una foto de 2022. (CNEA)

La revista 'Science' publica un análisis sobre los riesgos que supone el combustible que van a utilizar algunos de los nuevos mini reactores SMR, con más enriquecimiento de uranio

Entre las centrales nucleares comerciales, que producen gran parte de la energía que consume el mundo, y las armas nucleares, que tan solo poseen un puñado de países y son objeto de deseo de unos cuantos más, hay un abismo. En esencia, la gran diferencia está en el elevado nivel del enriquecimiento del uranio que necesitan las bombas. El combustible que utilizan los reactores convencionales no puede provocar una reacción en cadena explosiva. Sin embargo, ¿qué pasaría si reducimos la brecha que separa estos dos conceptos?

Un grupo de expertos acaba de publicar un análisis en la revista Science en el que alertan del peligro al que, según dicen, nos estamos aproximando. La gran novedad del sector nuclear en los últimos años son los reactores modulares pequeños (SMR, por sus siglas en inglés) y algunos de los diseños necesitan un combustible denominado HALEU (acrónimo del inglés High-Assay Low-Enriched Uranium). El uranio natural solo tiene un 0,7% de uranio-235, el isótopo que provoca la reacción en cadena de fisión nuclear (más del 99% es uranio-238). Para una central nuclear es necesario enriquecerlo, hasta cerca de un 5% de uranio-235, mientras que el de las bombas atómicas llega al 90%. Sin embargo, el HALEU, cuya producción ha sido autorizada recientemente en EEUU en el contexto de un proyecto piloto, puede variar entre el 10% y el 20%. Para los científicos que firman el artículo, este salto es un riesgo que hay que estudiar.

"Si HALEU se convirtiera en un combustible estándar para reactores sin las restricciones apropiadas”, advierten en el artículo, otros países lo podrían “obtener, producir y procesar” y, dado su potencial para la fabricación de armas, se eliminaría “la clara distinción entre programas nucleares pacíficos y no pacíficos", aseguran cinco expertos de EEUU encabezados por R. Scott Kemp, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). En su opinión, las herramientas computacionales actuales facilitan el diseño de nuevas armas, de manera que un enriquecimiento de uranio que supere el 12% podría usarse para fabricar bombas con rendimientos comparables a las que destruyeron Hiroshima y Nagasaki, es decir, muy lejos del poder destructivo que tiene el arsenal nuclear actual, pero terriblemente dañinas en manos de grupos terroristas o estados.

Los SMR y su nuevo combustible

En los últimos años, la industria nuclear está apostando por los nuevos reactores modulares pequeños (SMR, por sus siglas en inglés), que tendrían muchas ventajas con respecto a las centrales nucleares convencionales. Aunque solo alcanzan un tercio de su potencia —unos 300 megavatios (MW) frente 1.000—, tienen una característica que lo cambia todo: son modulares. Esto quiere decir que las piezas se fabrican en serie y se pueden transportar como una sola unidad hasta el lugar de la instalación, así que no hay que ensamblarlas en el emplazamiento del reactor. Este sistema es muy flexible y práctico, tanto para su construcción como para operaciones posteriores.

Interior de un SMR chino ya en marcha. (China Huaneng Group)

Por ejemplo, una vez en marcha, a la hora de realizar una recarga de combustible o en trabajos de mantenimiento, se puede extraer el módulo y transportarlo, instalando otro en su lugar. De esta manera, no hay que parar la producción de energía, como ocurre en las grandes instalaciones actuales. No obstante, las ventajas empiezan por una inversión inicial, que es mucho menor, y con un reducido tiempo de construcción en comparación con las centrales nucleares convencionales.

Por eso, no es de extrañar, que los SMR se hayan convertido en una de las grandes apuestas del sector nuclear, que trata de abrirse camino como una industria libre de emisiones en el contexto del cambio climático. De hecho, el Departamento de Energía de EEUU participa en dos grandes proyectos de demostración. Uno de ellos es el reactor Natrium de TerraPower, empresa fundada por Bill Gates, que está previsto instalar en el estado de Wyoming. El otro consiste, precisamente, en fomentar la producción de uranio enriquecido para esta nueva generación de mini reactores.

Bill Gates. (Reuters)

En realidad, el concepto de SMR no es completamente nuevo. “Todos los submarinos nucleares son pequeños reactores, pero ahora la idea es trasladar esa experiencia a reactores comerciales, que no estén limitados por aplicaciones militares”, comenta en declaraciones a El Confidencial Nuria García Herranz, miembro del grupo de investigación Ciencia y Tecnología de Sistemas Avanzados de Fisión Nuclear de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM). Sin embargo, la variedad de diseños es tan grande que aún no se sabe cuáles llegarán a triunfar. Aproximadamente la mitad son similares a las centrales actuales y, en principio, no necesitarían un uranio más enriquecido. En cambio, otros modelos, incluyendo el de la empresa de Bill Gates, requieren el uso del combustible HALEU.

Además, también se baraja la posibilidad de utilizarlo en los reactores convencionales de las centrales actuales: en ese caso, no se llegaría al límite del 20% de enriquecimiento, pero podría alcanzarse el 6% o el 8%, con el objetivo de alargar el ciclo de operación. El uranio enriquecido también se usa en reactores de investigación o para la producción de radioisótopos nucleares con fines médicos.

Ensayo nuclear. (Reuters)

Conseguir una explosión nuclear no es tan fácil

Entonces, ¿qué pasa con las armas nucleares? Hay dos tipos de bombas de fisión, las que utilizan uranio-235 (como la de Hiroshima) y las que llevan plutonio-239 (Nagasaki). En el caso de las bombas de uranio, “el enriquecimiento que necesitas es superior al 90% de ese material”. De lo contrario, solo podría hablarse de “bombas sucias”, es decir, bombas convencionales que pueden causar más daño agregando materiales radiactivos. Por eso, la advertencia de los expertos de Science, en principio, podría parecer exagerada: aunque el combustible HALEU llegue al 20%, aún queda mucho trecho para la fabricación de un arma destructiva.

No obstante, su planteamiento resulta “muy interesante”, afirma la investigadora de la UPM, porque plantea la novedad de que sería factible conseguir una explosión nuclear con un uranio menos enriquecido. “Si llego al 90% de uranio-235, puedo fabricar una bomba con solo 64 kilos de uranio, la cantidad que llevaba la de Hiroshima”, comenta la experta, pero los autores de este trabajo demuestran que "el resultado sería similar con un 20% de enriquecimiento y 1.000 kilos de uranio”, una cantidad enorme, pero que “podría estar disponible en un reactor”. El análisis viene a demostrar, citando trabajos científicos recientes y relevantes, que, en teoría, es posible fabricar armas letales con un tipo de uranio un poco más enriquecido si disponemos de grandes cantidades. La ecuación está clara: “Si no puedo mejorar el enriquecimiento para llegar al 90%, tengo que poner más cantidad”, comenta García Herranz. Por el contrario, “si no quiero usar mucha cantidad, tengo que enriquecer”, que es lo que sucede en los SMR.

Imagen de la película 'Oppenheimer', sobre la bomba atómica.

Sin embargo, hay otros retos que tendrían que resolver los científicos que apostaran por esta vía. Uno de ellos es el problema de la “pre-iniciación”, citado por los propios autores. “En una bomba, para que haya una reacción violenta, necesitas que se libere mucha energía en el menor tiempo posible”, explica la experta. Por otra parte, “no sé qué rendimiento podría tener una bomba si está compuesta en un 80% por uranio-238”, ya que, en teoría “los neutrones serían absorbidos y no estarían disponibles para seguir induciendo reacciones de fisión”.

Por eso, la investigadora de la UPM cree que utilizar combustible HALEU para crear bombas seguiría siendo un desafío técnico “brutal”, comparable al desarrollo de una bomba de plutonio-239. “No podemos decir que no es posible, porque con la tecnología de hoy en día quizá lo sea, otra cosa es que interese emplear miles de kilos de uranio si puedes hacerla de plutonio y, si no tienes tecnología para una cosa, es difícil que la tengas para la otra”, apunta.

Cambios en las políticas de seguridad

En definitiva, es muy probable que la amenaza real sea bastante remota, pero los científicos hacen su trabajo al llamar la atención sobre una cuestión que, en último término, atañe a la seguridad. La revista Science publica habitualmente este tipo de artículos, denominados Policy Forums, que consisten en exponer análisis de las implicaciones políticas que tienen algunos resultados científicos y su trascendencia para la sociedad. En este caso, es probable que el trabajo esté sentando las bases para futuras decisiones del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA).

“Los SMR ofrecen un nuevo contexto y hay que adaptarlos a las guías y los informes técnicos”, afirma Santiago Arenzana, técnico del Consejo de Seguridad Nuclear (CSN). En ese sentido, el OIEA “divide las instalaciones en función de lo que contienen”. Las de categoría 3 albergan uranio enriquecido hasta el 5%; la categoría 2, entre el 5% y el 20%; y la categoría 1, más del 20%. Por eso, el análisis de los expertos de EEUU advierte de que, si proliferan los nuevos reactores, habría que reducir la categoría 2 o proporcionar más seguridad a todas las instalaciones que cuenten con un enriquecimiento de uranio superior al 12%. Esto quiere decir, incluir “nuevas alarmas, más vigilancia, controles de acceso o inspecciones”, comenta.

En general, la seguridad en materia nuclear tiene tres partes: la seguridad de los elementos nucleares en sí mismos, la protección de las instalaciones y las salvaguardias nucleares. Este último concepto atañe al Estado, ya que se refiere al “conjunto de medidas establecidas para comprobar que no se produce un desvío del material nuclear para usos no declarados”. Dicho de otra manera, “hasta el último gramo de uranio tiene que estar controlado”, declara el técnico del CSN.

Por 

José Pichel

06/06/2024 - 20:00

https://www.elconfidencial.com/tecnologia/ciencia/2024-06-06/alertan-combustible-nuclear-amenaza_3897999/