Laboratorio produce combustible avanzado para impulsar energía nuclear en EEUU
Cerca de señales que advierten sobre el riesgo radiactivo en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, media docena de trabajadores de la empresa de energía nuclear X-energy están fabricando lo que parecen ser bolas de billar grises. En su interior, están llenas de miles de pequeñas esferas negras que contienen una pizca de uranio enriquecido más allá de lo que utilizan las plantas de energía actuales.
Estados Unidos está persiguiendo una nueva era de energía nuclear que apuesta por la producción doméstica de combustible para reactores como el que está fabricando X-energy, y aunque el trabajo en Oak Ridge se desarrolla en solo 3.000 pies cuadrados, X-energy y otros ya están acelerando para una gran producción.
El presidente Donald Trump estableció el objetivo de cuadruplicar la producción doméstica de energía nuclear en los próximos 25 años, firmando órdenes ejecutivas en mayo para acelerar el desarrollo. Una nueva ola de reactores nucleares avanzados podría estar operativa alrededor de 2030.
Pero al igual que los autos no funcionan sin gasolina, esas plantas no funcionarán sin combustible. Para expandir la energía nuclear a largo plazo, la nación debe maximizar su producción de combustible nuclear, según Trump.
En Oak Ridge, X-energy ha comenzado la construcción de un enorme campus de casi 2.000 millones de dólares para una nueva instalación de fabricación de combustible, la primera en Estados Unidos en más de medio siglo. La empresa de combustible nuclear Standard Nuclear, también en Oak Ridge, tiene como objetivo producir toneladas métricas de combustible para reactores avanzados. Un proveedor llamado Orano también está buscando construir una instalación de enriquecimiento de uranio de varios miles de millones de dólares cerca.
"Este es un momento único", declaró Tyler Gerczak, investigador principal del Laboratorio Nacional de Oak Ridge para la cooperación con la subsidiaria de X-energy, TRISO-X. "El impulso es increíble".
Fabricando el ‘combustible nuclear más robusto’
La Associated Press recorrió el laboratorio donde X-energy está fabricando pequeñas cantidades de combustible para pruebas. Cualquiera que pase más allá de una cadena magenta y amarilla que advierte sobre la radiactividad debe usar batas, dos capas de guantes y monitores de radiación. Cuando salen, se les realiza una prueba de radiactividad.
X-energy, una empresa con sede en Maryland, utiliza uranio para fabricar el llamado combustible TRISO, dentro de lo que se conoce como "guijarros". Esas son las bolas de billar. El Departamento de Energía dice que es el combustible nuclear más robusto del mundo porque las partículas no pueden derretirse en un reactor.
En el laboratorio, el primer paso es hacer un cóctel de uranio que se asemeja a una limonada de color amarillo oscuro.
El polvo de uranio, en forma de octóxido de triuranio, se añade al ácido nítrico, indicó Dan Brown, vicepresidente de desarrollo de combustible para TRISO-X. Luego se añaden carbono y una solución orgánica. Tienen dos recipientes de vidrio configurados: uno lleva una chaqueta calefactora, que parece casi un pequeño suéter, que ayuda a que el uranio se disuelva en la solución ácida. El segundo enfría la solución ácida mientras se añade la fuente de carbono, lo que convierte la mezcla en casi negra, señaló.
En otra estación, en un largo tubo transparente, el cóctel se solidifica en pequeñas esferas negras con una consistencia similar a la de un caramelo de goma. Esas bolas negras, del tamaño de semillas de amapola, luego pasan por máquinas a temperaturas de hasta 1.800 grados Celsius para obtener recubrimientos protectores de carbono, como un baño de caramelo, que las hacen parecer diminutas balas de aire comprimido.
X-energy utiliza grafito y otros materiales cohesivos para unir 18.000 núcleos en una esfera más grande. Eso se recubre con una capa final de grafito para sellar el guijarro final. Al final, es lo suficientemente fuerte como para soportar el peso de un SUV.
Los guijarros eventualmente liberarán su energía en el reactor nuclear refrigerado por gas de alta temperatura que X-energy está desarrollando, con alrededor de 220.000 guijarros por reactor, como bolas de chicle en una máquina de chicles. Cuando salen por la parte inferior, si queda energía, los guijarros volverán a la parte superior para otro ciclo. Cada uno podría usarse unas seis veces. X-energy también planea fabricar productos de combustible para otros diseños de reactores avanzados.
El laboratorio nacional presta a X-energy su experiencia, investigación y equipos de alta tecnología para el análisis y evaluará muestras, al igual que algunas universidades. Otras muestras se archivan. El Laboratorio Nacional de Idaho recibió un lote para su reactor de prueba avanzado, sostuvo Brown.
Los críticos de la construcción de más reactores nucleares dicen que son demasiado caros y más arriesgados que otras fuentes de energía de bajo carbono.
"Sin una disminución sustancial en los costos de construcción, no vale la pena las emisiones de gases de efecto invernadero evitadas", afirmó David Kemp, analista de políticas del Instituto Cato.
Kemp dijo que el objetivo de cuadruplicar en 25 años de Trump es poco realista porque significaría construir reactores nucleares más rápido que nunca. Estados Unidos carece de cualquier reactor de próxima generación operando comercialmente y solo se han construido dos nuevos reactores grandes desde cero en casi 50 años. Esos dos, en una planta nuclear de Georgia, se completaron años tarde y al menos 17.000 millones de dólares por encima del presupuesto.
Trabajando para 'aumentar' la producción doméstica de combustible nuclear
Muchos reactores de próxima generación utilizarán uranio de bajo enriquecimiento de alto ensayo. Es un combustible que se enriquece a un nivel más alto que el que utilizan los reactores nucleares grandes tradicionales, lo que permite que los reactores más nuevos funcionen más tiempo y de manera más eficiente, ocupen menos espacio y produzcan menos desechos, según el Departamento de Energía.
Actualmente se produce poco en Estados Unidos.
Solo Rusia y China tienen actualmente la infraestructura para fabricar grandes cantidades de uranio de bajo enriquecimiento de alto ensayo. En Estados Unidos, Centrus Energy produjo los primeros 20 kilogramos de uranio de bajo enriquecimiento de alto ensayo del país en más de 70 años a finales de 2023, para demostrar que puede producir cantidades limitadas para reactores comerciales.
Una conclusión importante de las órdenes ejecutivas de Trump es la necesidad de "aumentar" la producción doméstica de combustible nuclear para reducir la dependencia de fuentes extranjeras y permitir a largo plazo la expansión de la energía nuclear estadounidense, según el Departamento de Energía.
En la asociación comercial del Instituto de Energía Nuclear, Benjamin Holtzman, director de nueva energía nuclear, aseveró que cree que el combustible estará listo para una nueva generación de reactores nucleares en Estados Unidos necesarios para satisfacer la creciente demanda de electricidad, si se toman las acciones correctas ahora.
El CEO de X-energy, J. Clay Sell, expresó que espera ayudar a resolver el problema del combustible para que no frene el desarrollo de nuevos reactores. El Departamento de Energía ha otorgado fondos a X-energy. Amazon también invirtió en X-energy, y están colaborando para llevar más de cinco gigavatios de nuevos proyectos de energía en Estados Unidos en línea para 2039.
X-energy es la única con una solicitud ante la Comisión Reguladora Nuclear de Estados Unidos para licenciar una nueva instalación de fabricación para transformar uranio enriquecido en productos de combustible para reactores nucleares. Otro solicitante ha pedido enmendar una licencia existente para fabricar combustible para reactores avanzados, según la NRC. Aproximadamente cinco empresas adicionales han informado a la NRC que están interesadas en fabricar combustible para reactores avanzados.
El laboratorio piloto de X-energy en el Laboratorio Nacional comenzó en 2016. La empresa ahora tiene 100 acres en Oak Ridge y está creciendo para su complejo de producción de combustible nuclear.
La primera fábrica podría estar operativa a finales de 2027 o principios de 2028, capaz de ensamblar a plena operación suficientes esferas de combustible para alimentar 11 de sus reactores de nueva generación; una segunda para finales de 2029, con una capacidad cuatro veces mayor, aseguró el presidente de TRISO-X, Joel Duling.
"He pasado por dos o tres 'renacimientos nucleares'", dijo Duling. "Esto no es un renacimiento. Esto es algo que revolucionará el sector".
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McDermott reportó desde Providence, Rhode Island.
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Esta historia fue traducida del inglés por un editor de AP con la ayuda de una herramienta de inteligencia artificial generativa.