¿Qué es una planta nuclear?

Es una instalación industrial para la producción de energía que utiliza la fisión nuclear para generar electricidad. 

¿Qué diferencia una planta nuclear de otras plantas eléctricas?

La principal diferencia entre las plantas eléctricas convencionales y una planta nuclear es que en las primeras la energía térmica que activa el circuito de producción de energía eléctrica suele provenir de combustibles fósiles (u otras fuentes) por lo que la reacción inicial es química. En las plantas nucleares, en cambio, todo comienza en el reactor nuclear.

El reactor nuclear es donde se produce una reacción nuclear en cadena de forma controlada. Esta reacción es la que produce la energía térmica a partir de la cual se genera la energía eléctrica. El resto del proceso de producción de energía es idéntico al de las plantas eléctricas convencionales.

La potencia de un reactor nuclear puede ir desde los vatios (kW) hasta los gigavatios (GW). Los reactores deben estar constantemente refrigerados; para esto se suele utilizar un caudal de agua fría, por lo que las centrales nucleares, al igual que las centrales térmicas convencionales, suelen estar ubicadas cerca de grandes masas de agua (ríos o mares). Los reactores no generan gases invernadero, pero sí residuos radiactivos.

¿Cómo funciona un reactor nuclear?

En líneas generales, un reactor está compuesto de los siguientes elementos:

• Combustible: son elementos cuyos núcleos pueden alterarse fácilmente para producir energía térmica. El combustible que se utiliza suele ser uranio-235 y plutonio-239.
• Moderador: frena los neutrones que se producen en la fisión, controlando la reacción en cadena.
• Enfriante: evita que el núcleo se sobrecaliente, y desplaza el calor hacia zonas más útiles de la reacción (por ejemplo, hacia el agua para producir vapor).
• Barras de control: se pueden ubicar en el núcleo del reactor para regular la cantidad de combustible que sufre la fisión.

¿Qué ocurre con los residuos radiactivos?

El combustible radiactivo utilizado para activar los reactores nucleares, una vez utilizado, se convierte en residuo radiactivo. Los residuos radiactivos se producen también en otros sectores (como el hospitalario) y pueden ser de distintos niveles, según su grado de radiactividad. De acuerdo al nivel, se tratan de maneras diferentes. Los residuos producidos por las plantas nucleares son de alto nivel (HLW, por sus siglas en inglés High Level Waste).

Después de ser utilizado, el combustible se almacena en piscinas de enfriamiento dentro de las instalaciones. Gracias a estas, las reacciones residuales se enfrían hasta detenerse, reduciendo la radiactividad hasta niveles que pueden ser aislados por el concreto. Entonces, se colocan en contenedores secos de almacenamiento nuclear, en donde el residuo se encuentra en una atmósfera de gas inerte (helio), refrigerado y aislado con diversos materiales para proteger de la radiación al personal.

Luego los residuos van a Almacenes Temporales (ATC), situados bajo tierra, pero cerca de la superficie, en zonas de características geológicamente estables. Su vida útil es de 50 años, y deben vigilarse constantemente para asegurarse de que ningún movimiento telúrico haya dañado su estructura. Los ATC se usan mientras se dispone de un Almacenamiento Geológico Profundo. En países de avanzada tecnología nuclear, como Francia y Reino Unido, los ATC se encuentran junto a plantas de reprocesado.

El combustible gastado puede reprocesarse para separar el uranio y el plutonio; sin embargo, hasta ahora es más costoso reprocesar el combustible que extraer y enriquecer uranio. Actualmente se está trabajando en el desarrollo de reactores de sal fundida (molten salt reactors), que permitirían reutilizar los residuos nucleares como fuente de energía hasta que su nivel de radiactividad sea considerablemente más bajo, facilitando así la gestión de residuos.

Finalmente, los residuos de alto nivel o de semiperiodo largo van a un Almacenamiento Geológico Profundo (AGP) durante miles de años. Hoy en día, el AGP de referencia es el depósito de Onkalo, en Finlandia.

¿Cómo han evolucionado las plantas nucleares a lo largo de la historia?

Los primeros científicos que trabajaron con la energía nuclear, entre los cuales estaba Albert Einstein, no creyeron que la energía atómica pudiera tener aplicaciones prácticas —o por lo menos no en su futuro próximo—. Sin embargo, alrededor de una década después, las investigaciones en materia estaban avanzadas, y tuvieron lugar las primeras aplicaciones militares.

En los años 50, el fantasma de las bombas nucleares empezó a dar paso a una visión mucho más positiva de este tipo de energía que, teóricamente, resultaba más limpia, económica y eficiente. Ya en 1951, un reactor nuclear estadounidense alimentó por primera vez 4 bombillas eléctricas. Habría que esperar hasta 1954 para que la central nuclear de Óbninsk, en la Unión Soviética, fuera capaz de alimentar la primera red eléctrica. Siguió la central Calder Hall, en Reino Unido, que en 1956 comercializó energía nuclear por primera vez. Calder Hall también producía plutonio, convirtiendo a la  Shippingport Atomic Power Station de Pennsylvania, Estados Unidos, en la primera central nuclear exclusivamente dedicada a la electricidad, en 1957.

Gracias al ocultamiento de los primeros accidentes, empezó el auge de las plantas de energía nuclear. Desde los años 60, y durante casi 30 años, se abrieron una media de 15 centrales nucleares al año alrededor de todo el mundo. Durante los años setenta también proliferaron los movimientos antinucleares, que finalmente acabaron agrupándose bajo el emblema antinuclear que muestra un sol sonriente y el texto ¿Nuclear? No gracias.

Desde el trágico accidente de Chernóbil, ocurrido en 1986, se perdió la confianza en las plantas nucleares a nivel estatal, pero especialmente a nivel popular. Durante los siguientes 30 años, se abrió una media de una central nuclear al año, y muchas de las que existían se clausuraron. Hoy en día la energía nuclear representa apenas el 11% de la producción mundial, siendo los mayores proveedores Estados Unidos y Francia.

El siglo XXI ha vuelto a mirar con buenos ojos la energía nuclear gracias a la mejor comprensión de los procesos, la capacidad de desarrollar medidas de seguridad más eficaces y, sobre todo, debido a la urgente necesidad de encontrar fuentes de energía sostenibles. Es por eso que en 2008 un grupo de físicos, desarrolladores y activistas ambientales reinterpretaron el antiguo emblema del sol sonriente y, sustituyendo este por un átomo, cambiaron el texto a: ¿Energía nuclear? Sí, por favor.

¿Cuál es el futuro de las centrales nucleares?

En la actualidad, los países punteros en energías sostenibles se están concentrando en el desarrollo de la energía nuclear. Sin embargo, los modelos de implementación están cambiando respecto a las plantas nucleares convencionales para que la producción y distribución eléctrica sea más eficiente.

Por otro lado, la capacidad de generación de las plantas nucleares supone más del doble que la de las plantas convencionales, y la huella de carbono es casi inexistente. Todo apunta a que la energía nuclear cobrará cada vez más terreno. En Europa existen actualmente 106 reactores nucleares distribuidos en 13 de los estados miembros, y producen alrededor del 26% de la electricidad que se utiliza en la Unión Europea.

En Estados Unidos, el principal productor de energía nuclear actualmente, existen 92 reactores nucleares ubicados en 53 plantas nucleares distribuidas en 28 estados del país. Gracias a esto se producen 771.638 GW por hora (según estadísticas de 2021), lo cual representa el 18,9% de la energía utilizada en el país; prácticamente la mitad de la energía no proveniente de combustibles fósiles.

Como parte del plan de reducir las emisiones de carbono a cero para 2050, Reino Unido está enfocado en reemplazar el combustible fósil con energías renovables, energía nuclear e hidrógeno. Actualmente, el 16% de la energía producida en el país es energía nuclear, mientras que el 40% sigue siendo energía fósil, prevalentemente gas. Para 2026 se espera que una nueva central nuclear, la primera en 30 años, actualmente en construcción en Somerset, produzca el 4% de la energía del país.

Las plantas nucleares requieren una inversión de capital inicial superior a las plantas convencionales, y también exigen la implementación de mayores medidas de seguridad. Sin embargo, la densidad de energía producida (es decir, la relación entre la cantidad de energía obtenida frente a la cantidad de combustible) y los costos ligeramente inferiores del combustible la convierten en una opción competitiva. El proyecto de energía nuclear más ambicioso al día de hoy es el Reactor Termonuclear Experimental Internacional, mejor conocido como ITER, por sus siglas del inglés (International Thermonuclear Experimental Reactor).

¿Qué es el ITER y cuál es el papel que juega Ferrovial?

Es un megaproyecto, fruto del esfuerzo conjunto de 39 países del mundo liderados por la China y la Unión Europea. El Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) imita los procesos solares a través de la fusión nuclear, y promete convertirse en la fuente de energía más sostenible y limpia del planeta. Iter, en latín, significa camino.

Ubicado en Cadarache, al sur de Francia, las instalaciones de ITER ocupan 42 hectáreas, y están conformadas por un total de 39 edificios. Ferrovial Construcción ha participado en el proyecto construyendo siete de los edificios y colaborando en el diseño de las estructuras en general.

Entre los grandes retos de planificación, diseño y ejecución que se han debido enfrentar se encuentran:

• El estudio minucioso de los suelos para detectar y prevenir cualquier imperfección que pueda afectar el comportamiento de los cimientos y alterar los procesos de la planta.
• La instalación y el ensamblaje de las maquinarias, que alcanzan dimensiones enormes, con sus relativas dificultades de desplazamiento, colocación y montaje. Por ejemplo, el criostato, el componente individual de mayor tamaño del complejo, requiere del trabajo simultáneo de dos grúas con capacidad de carga de 1500 toneladas para su ensamblaje.
• La previsión de accidentes, tales como eventos sísmicos, incendios, explosiones, impactos de aeronaves, etc.

Junto con la Estación Espacial Internacional, ITER es uno de los proyectos internacionales más costosos de la historia. En fase experimental, el reactor ha sido capaz de producir 10 veces la cantidad de energía necesaria para la realización de los procesos, y esto sin emisiones de CO2. Los primeros resultados de ITER se esperan para 2025.