Los reactores de sal fundida (MSR) pueden desempeñar un papel clave en los futuros sistemas de energía nuclear al ofrecer ventajas importantes en seguridad y eficiencia. La investigación avanzada, el desarrollo de tecnología y la concesión de licencias en varios países pueden hacer posible el despliegue a corto plazo de esta tecnología innovadora.

El OIEA, que apoya el desarrollo y el despliegue de tecnología de energía nuclear, organizará un seminario web el 27 de agosto sobre Reactores de sal Fundida: Un elemento de cambio en la Industria Nuclear. En el Foro Científico anual del OIEA, que se celebrará los días 22 y 23 de septiembre, durante la 64ª Conferencia General del OIEA, también se debatirán las RMS y sus ventajas únicas para hacer frente a los desafíos de la transición hacia una energía limpia.

Los MSR funcionan con el mismo principio básico que los reactores de energía nuclear actuales: la fisión controlada para producir vapor que alimenta las turbinas generadoras de electricidad. Pero tienen una diferencia fundamental: las sales fundidas desempeñan un papel clave en el núcleo del reactor, incluso como refrigerante en lugar de agua, como se usa en la mayoría de los reactores en funcionamiento. Y en lugar de barras de combustible, la mayoría de los diseños de MSR involucran combustible nuclear disuelto en el refrigerante.

Estas características proporcionan beneficios que incluyen una eficiencia significativamente mejorada, seguimiento de carga y la capacidad de operar a altas temperaturas, lo que las hace adecuadas para aplicaciones no eléctricas que requieren una alta entrada de calor.

«La eficiencia reforzada y las características de seguridad pasiva son cruciales para garantizar la sostenibilidad de la energía nuclear, y los RMS encajan en ambas áreas», dijo Gerardo Martínez-Guridi, ingeniero nuclear del OIEA. «Muchos MSR que usan combustible líquido pueden apagarse automáticamente si su temperatura es demasiado alta, ya que están diseñados para reducir rápidamente la energía en caso de que comiencen a generar demasiado calor. Esta característica hace que los MSR sean ideales para satisfacer la demanda dinámica de electricidad al permitir ajustes de salida rápidos.»Algunos MSR también se pueden usar para quemar combustible nuclear gastado (SNF) de los reactores de potencia actuales, reduciendo la cantidad de residuos radiactivos que deben almacenarse, agregó.

El concepto de MSR no es nuevo. El Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) en los Estados Unidos operó un MSR experimental de 7,34 MW (th) de 1965 a 1969, en un ensayo conocido como Experimento de Reactor de Sal Fundida (MSRE). Esto demostró la viabilidad de los reactores alimentados con líquido refrigerados por sales fundidas y ayudó a identificar y resolver problemas posteriores, como la necesidad de métodos de extracción química líquido-líquido para el procesamiento de combustible con sal fundida.

Aunque en las últimas décadas se ha continuado trabajando en los RMS en varios países, las implementaciones comerciales han permanecido fuera de su alcance. Esto se ha debido a una serie de problemas, incluidos desafíos regulatorios, como la falta de normas de licencias de MSR, así como dificultades en la cadena de suministro para obtener componentes especializados.

Ahora, varios diseños de MSR están a punto de estar listos para el despliegue en varios países, incluidos los EE.UU. y Canadá, así como los MSR con base en torio en China. Estos últimos utilizan combustible que es una mezcla de torio y uranio, con el propósito de obtener uranio-233 fisible del torio en el núcleo del reactor. Este uranio-233 transmutado se quema como combustible. Algunos MSR pueden alimentarse con plutonio apto para reactores reciclado a partir de existencias de SNF, lo que tiene el potencial de reducir en gran medida la carga asociada con el almacenamiento de SNF, algunos de los cuales permanecen radiactivos durante miles de años.

apoyo del OIEA

El OIEA apoya el desarrollo de las RMS mediante diversas iniciativas de intercambio de conocimientos, incluida una reunión virtual de consultoría celebrada el mes pasado a la que asistieron 21 expertos de 13 países. Trabajaron en la redacción de una publicación del OIEA sobre el estado de la tecnología de RMS, que incluía actividades y desafíos de despliegue de R&D, así como una taxonomía para clasificar los principales tipos de RMS. La publicación está prevista para 2021. Actualmente hay 10 diseños de RMS en la categoría de pequeños reactores modulares incluidos en una publicación del OIEA que se publicará en septiembre como suplemento de la base de datos del Sistema de Información de Reactores Avanzados del OIEA.

El próximo seminario web sobre RMS, que forma parte de la Serie de Seminarios Web sobre los Avances de la Tecnología Nuclear para el Siglo XXI, contará con oradores de organizaciones de Francia y Estados Unidos que participan en el desarrollo de la tecnología.

«Las actividades de desarrollo de RMS en los Estados Unidos incluyen una amplia gama de actividades cooperativas de la industria privada y del gobierno que van desde la ciencia básica, el desarrollo tecnológico y la definición del marco regulatorio», dijo David Holcomb, distinguido miembro del personal técnico de ORNL, quien participó en la reunión de consultoría y hablará en el seminario web. «Estas actividades incluyen el desarrollo de herramientas de modelización para el seguimiento de radionúclidos en plantas de MSR y la medición de las propiedades termofísicas y termoquímicas de las sales de combustible.»

La Comisión Reguladora Nuclear de EE.UU. está tratando de desarrollar un proceso de concesión de licencias eficaz para las RMS, y varios desarrolladores de RMS del sector privado con sede en EE.UU. han indicado su intención de desplegar RMS en la próxima década, agregó.

En Francia, se están realizando estudios para confirmar la viabilidad de un concepto de MSR de neutrones rápidos, con potencial de implementación en los próximos 10 a 20 años, dijo Elsa Merle, profesora del Instituto de Tecnología de Grenoble de Francia y del CNRS/IN2P3, que también participó en la reunión de consultoría y hablará en el seminario web.

«La utilización de una mezcla de combustible líquido/refrigerante en los MSR ayuda a apoyar la estabilidad intrínseca del núcleo del reactor, lo que permite una operación fácil a potencia reducida, al tiempo que garantiza que se mantenga la seguridad», dijo Merle. «Estos reactores pueden apoyar el equilibrio de la red eléctrica, que es esencial para apoyar la creciente proporción de energías renovables. También pueden utilizarse para reducir los desechos producidos por los reactores en funcionamiento.»

Las RMS son una de las seis tecnologías de reactores seleccionadas por el Foro de la Generación IV (GIF), una iniciativa en la que participan 13 países centrada en tecnologías de energía nuclear de próxima generación, para nuevas R&D. En una reunión anual celebrada en julio, el OIEA y el GIF pidieron que se redoblaran los esfuerzos para apoyar el despliegue temprano de sistemas de reactores innovadores para hacer frente al cambio climático.

Los RMS y otros reactores avanzados e innovadores serán temas destacados en el Foro Científico del próximo mes, que se centrará en cómo las soluciones basadas en la ciencia de la energía nuclear pueden ayudar a impulsar la transición a sistemas de energía limpia.