En vísperas de la conferencia COP-28, el OIEA publicó el informe Nuclear Technology Review 2023, que presenta eventos clave ocurridos en 2022 y tendencias que, según los expertos de la agencia, determinarán el desarrollo de la industria nuclear global en el futuro.

En total, el resumen contiene 26 puntos que contienen eventos y tendencias clave. Nos centraremos en los más significativos e interesantes.

Aumento de las capacidades nucleares

Por segundo año consecutivo, el OIEA ha elevado sus previsiones para el desarrollo de la industria nuclear mundial. Según una previsión optimista, el volumen de capacidad instalada de centrales nucleares en el mundo para 2050 podría alcanzar los 873 GW. Esto supone un 10% más que el escenario del año pasado. De esta manera, la proporción de la energía atómica en la cesta energética mundial puede aumentar del actual 9,8% al 14%. Para que el pronóstico se haga realidad, será necesaria una transición generalizada hacia una operación a largo plazo, que implicará extender la vida útil de los reactores existentes, junto con la construcción de casi 600 GW de nueva generación nuclear durante los próximos 30 años.

Rosatom realiza una gran contribución para lograr este objetivo. La Corporación Estatal construye 22 unidades de energía en 7 países. En total, la cartera de proyectos incluye 33 unidades de potencia en 11 países. Durante 18 años, la Corporación Estatal ha construido 18 unidades de alta capacidad, 9 de ellas fuera de Rusia. Este año se entregó el combustible para la central nuclear de Akkuyu, en Turquía, y la central nuclear Rooppur, de Bangladesh.

Como se señala en el estudio, la construcción activa de nuevas capacidades nucleares se ve obstaculizada por las dificultades con la financiación de los proyectos nucleares. Pero hay cambios positivos: en 2022, la energía nuclear se incluyó en la Taxonomía de Finanzas Sostenibles de la Unión Europea y en la taxonomía de otros países. En general, la agencia observa una mejor actitud hacia la industria nuclear entre los responsables políticos debido a su contribución al suministro de electricidad estable y con bajas emisiones de carbono. Turquía y Egipto, donde Rosatom está construyendo plantas nucleares, han incluido la energía nuclear en sus contribuciones nacionales para un futuro libre de carbono en virtud del Acuerdo de París.

Centrales nucleares de baja potencia

Una de las tendencias actuales identificadas por el OIEA es el interés por la generación nuclear a pequeña escala. “Se espera que las SMR, junto con los reactores avanzados de alta capacidad refrigerados por agua, representen la mayor parte del crecimiento de la capacidad en las próximas tres décadas”, señala el informe.

Rosatom fue la primera en el mundo en poner en funcionamiento una central nuclear flotante, la central “Akademik Lomonosov”, y comenzó a implementar tres proyectos más de centrales nucleares en hardware. El primero incluye cuatro unidades para el suministro de energía a la planta de procesamiento y minería de Baimsky. El segundo es una SMR terrestre en Yakutia. Para estos proyectos se utilizarán unidades de reactor RITM-200 con diversas modificaciones. Además, Rosatom está trabajando en la construcción de una central nuclear basada en el reactor Shelf-M para suministrar energía al campo Sovinoe y las zonas vecinas. En total, Rosatom tiene alrededor de una docena de proyectos de plantas de reactores para centrales de baja potencia en distintas etapas de desarrollo. Rosatom está analizando activamente los proyectos de la construcción de centrales nucleares con los gobiernos de diferentes países, en particular con Mongolia y Myanmar.

Nuevas tecnologías

Como se señala en el informe, cada vez se consideran, estudian y construyen versiones mejoradas de reactores refrigerados por agua para introducir gradualmente ciclos de combustible cerrados o semicerrados mejorados que proporcionen una mayor eficiencia: “En la Federación de Rusia, continúan los estudios conceptuales sobre un innovador reactor de agua a presión. Reactor de potencia con parámetros de refrigerante supercríticos, incluida la posibilidad de utilizar un núcleo de neutrones rápidos. Los desarrollos recientes se centran en versiones pequeñas y modulares con énfasis en la mejora de la seguridad nuclear, la protección nuclear, la rentabilidad y la sostenibilidad”. Además, Rosatom se encuentra en una etapa avanzada en el desarrollo de un reactor VVER-S con regulación espectral (escribimos sobre esto en nuestra última edición de Newsletter).

Entre las tecnologías prometedoras también figuran los reactores de sales líquidas. Rosatom está desarrollando esta área, pero no con fines energéticos. El reactor de investigación de sales fundidas está diseñado para probar la tecnología de transmutación de actínidos menores para producir productos de fisión con menor actividad. La puesta en servicio del reactor está prevista para 2030.

Una parte del informe está dedicado a los reactores rápidos. Hay cinco reactores de neutrones rápidos refrigerados por sodio en funcionamiento en todo el mundo: uno en China, uno en la India y tres en Rusia. Rosatom planea construir otro reactor rápido de sodio con una potencia eléctrica de 1200 MW: el BN-1200. El primer vertido de hormigón está previsto para 2027. Además, está en marcha la construcción de un reactor de investigación rápido multipropósito MBIR con refrigerante de sodio con una potencia eléctrica de 150 MW.

Las tecnologías que utilizan refrigerantes de metales líquidos pesados ​suscitan cada vez más interés. Rosatom también va por delante en este campo: por primera vez en el mundo Rosatom está construyendo un reactor experimental de demostración con neutrones rápidos y refrigerante de plomo BREST-OD-300 con una potencia eléctrica de 300 MW.

Aplicaciones no eléctricas de la energía nuclear.

Como se señala en el informe, entre las aplicaciones no eléctricas de las tecnologías de reactores, la de mayor interés es la generación de calor, ya sea de forma independiente o en cogeneración con electricidad (para calefacción urbana y para plantas industriales), la desalinización y la producción de hidrógeno. Rosatom ofrece y desarrolla todas estas áreas. De esta manera, la central flotante «Akademik Lomonosov» de Chukotka, proporciona calefacción a la cercana ciudad de Pevek. En Akkuyu se está instalando una planta desalinizadora para reactores, agua potable para uso doméstico y contra incendios, diseñada y equipada por Rosatom. En la central nuclear de Kolskaya está previsto poner en marcha un complejo de pruebas en banco para la producción de hidrógeno por electrólisis. Además, Rosatom está desarrollando un proyecto de reactor de alta temperatura refrigerado por gas con una potencia térmica de 200 MW con una instalación químico-tecnológica para la producción de hidrógeno en un volumen de aproximadamente 110 mil toneladas anuales. Se espera que la primera unidad esté construida en 2032.

Uranio natural

Los expertos del OIEA, citando proyecciones globales, estiman que la demanda de uranio aumentará de unos 160 millones de libras anuales a unos 190 millones de libras en los próximos cinco años. “En previsión de nuevos aumentos en el precio al contado del uranio, se prevé que los departamentos de adquisiciones de las centrales nucleares intentarán adelantar la compra de concentrado de mineral de uranio y volver a firmar los contratos a largo plazo con los proveedores de uranio. Esto podría conducir a un nuevo aumento en el precio al contado del uranio, que se espera que aumente de aproximadamente 52 dólares por libra de U3O8 a aproximadamente 65 dólares por libra de U3O8 para 2027”, dice el informe. Hasta ahora, la realidad ha superado esta previsión: al 4 de diciembre de 2023, el precio spot del uranio era de 81,45 dólares la libra.

“Se espera que en los próximos cinco a diez años se abran nuevas minas de uranio, incluso en Australia, Brasil, Canadá, Mauritania y Namibia. Sin embargo, los volúmenes de producción proyectados de estas nuevas plantas no serán suficientes para llenar el vacío de suministro que actualmente cubren las fuentes secundarias. En este sentido, se espera que en los próximos años aumente la actividad de exploración de uranio, incluso en yacimientos tradicionales y no convencionales”, predicen los expertos del OIEA.

Recordemos que Rosatom está desarrollando los yacimientos y realizando trabajos de exploración en Rusia y Kazajistán, así como proyectos en Tanzania y Namibia.

Combustible

En el segmento del combustible, los expertos del OIEA identificaron las siguientes tendencias: aumento de la seguridad del combustible utilizado en la operación de grandes reactores, desarrollo del combustible tolerante, trabajos para aumentar los volúmenes del quemado y el enriquecimiento, aumento de la campaña de combustible con un aumento del quemado promedio.

Además, el desarrollo de nuevos reactores implica el desarrollo de nuevos tipos de combustible. «Para la producción de muchos tipos de combustible nuclear de conceptos innovadores <...> será necesario un combustible con enriquecimiento medio, hasta el 20% – nota del editor«, dice el informe. Estados Unidos tiene previsto crear capacidades para la producción de este combustible, pero actualmente sólo Rosatom tiene la cadena tecnológica completa para su producción.

Rosatom está llevando a cabo un enorme trabajo sistemático para crear nuevas composiciones de combustible y materiales estructurales para hacer que el combustible nuclear sea más económico y seguro. Además, para mejorar las características de rendimiento, se están explorando nuevas tecnologías de fabricación de carcasas, en particular compuestas. Así, este año se completó en el reactor de investigación BOR-60 la primera etapa de prueba de muestras de carcasas compuestas de carburo de silicio.

En el segmento del reprocesamiento del combustible nuclear gastado, la creación de métodos especiales para su manipulación y reprocesamiento está adquiriendo cada vez más importancia. Rosatom está trabajando en varias direcciones en este segmento. En primer lugar, se trata de la creación de nuevos tipos de combustible a partir de combustible nuclear gastado. En primer lugar, se trata de óxido de uranio y uranio-plutonio. Así, el reactor BN-800 lleva un año funcionando con el núcleo casi completamente cargado con combustible MOX. Además, Rosatom trabaja en la producción industrial de combustible de nitruro de uranio-plutonio.

En segundo lugar, la Corporación Estatal está desarrollando el concepto de ciclo equilibrado del combustible nuclear, que incluye la manipulación y el reprocesamiento del combustible gastado con la extracción de componentes valiosos del mismo y la postcombustión de los más radiactivos: los actínidos menores. La postcombustión ha llegado a la etapa de prueba del reactor: en diciembre, en la Planta Minera y Química (parte de la división de combustible Rosatom), se aceptaron los primeros tres casetes con combustible MOX que contienen actínidos menores, americio-241 y neptunio-237. Los componentes se cargarán en el reactor BN-800 de la central nuclear de Beloyarskaya en la primavera de 2024. Según los cálculos de los científicos, bajo la influencia de neutrones rápidos, el americio y el neptunio se desintegrarán en fragmentos, elementos más ligeros que tendrán menos actividad y vida media que los isótopos originales.

En tercer lugar, Rosatom desarrolla métodos, tecnologías y medios para la manipulación segura de diversos tipos de combustible nuclear gastado y desechos radiactivos y los utiliza con éxito para eliminar el daño acumulado. Este trabajo, por ejemplo, se lleva a cabo con éxito desde hace muchos años en el noroeste del Ártico de Rusia.

En cuarto lugar, Rosatom está desarrollando la infraestructura para la eliminación final de residuos radiactivos y combustible nuclear gastado.

Por último, en quinto lugar, Rosatom desarrolla y ejecuta proyectos para poner a salvo las antiguos yacimientos mineros. Un proyecto de este tipo se completó en el otoño de este año en la antigua mina Taboshar, en Uzbekistán, donde se inició la extracción de uranio por primera vez en la URSS a mediados del siglo pasado.

Por lo tanto, las actividades de Rosatom no sólo corresponden a las tendencias de la industria nuclear, sino que en muchos casos están a la vanguardia del sector de energía atómica.