Para alimentar el insaciable apetito energético de la inteligencia artificial, las empresas tecnológicas están apostando por pequeños reactores nucleares.
La semana pasada, tanto Google como Amazon anunciaron acuerdos con empresas que están desarrollando pequeños reactores modulares. Estos reactores producirían menos energía que los reactores actuales y muchos diseños incluyen diferentes tipos de combustible o refrigerantes, además de características de seguridad adicionales.
Los anuncios han amplificado el revuelo en torno a los pequeños reactores modulares, que han atraído cada vez más atención en los últimos años, dada la necesidad de energía limpia que no contribuya al cambio climático. Han surgido una variedad de empresas para satisfacer la necesidad, produciendo una gran variedad de diseños propuestos para pequeños reactores modulares.
“Si se combina la necesidad de energía resiliente con la necesidad de energía limpia y la creciente disponibilidad de estos diseños, se obtiene un gran aumento en el interés”, dice la ingeniera nuclear Kathryn Huff de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.
Mientras tanto, el gobierno de Estados Unidos ha estado apoyando el desarrollo de pequeños reactores modulares, lo que ha aumentado aún más el interés.
Entonces, ¿qué hay en el horizonte para esta potencial nueva generación nuclear? Analizamos las grandes preguntas sobre cómo y por qué los reactores nucleares se están volviendo pequeños.
¿Qué son los pequeños reactores modulares?
Los reactores comerciales en Estados Unidos suelen producir alrededor de mil millones de vatios de energía eléctrica. Los pequeños reactores modulares producirían menos de un tercio de esa cantidad.
Las plantas nucleares tradicionales requieren una enorme inversión inicial, un obstáculo que ha paralizado la construcción de nuevos reactores en Estados Unidos durante décadas. Los primeros reactores recién construidos en el país en 30 años (dos en Waynesboro, Georgia, que se pusieron en funcionamiento en 2023 y 2024) costaron alrededor de 30 mil millones de dólares. La construcción se retrasó años y superó el presupuesto en miles de millones.
Al recurrir a reactores más pequeños, las empresas y los responsables políticos pretenden impulsar la proliferación de la energía nuclear, que se promociona como una fuente de energía confiable y libre de emisiones de gases de efecto invernadero.
Además, dado que los reactores más pequeños producen menos energía, es necesario eliminar menos calor residual para apagar el reactor de forma segura en caso de accidente, lo que simplifica los sistemas de seguridad.
Con reactores más pequeños, dice Huff, es más fácil construir componentes fuera del sitio en una fábrica y enviarlos a donde deben ir, en lugar de construirlos a medida a partir de materias primas en el sitio. “Cuanto más se puedan construir estos reactores como aviones en lugar de aeropuertos, más barato será en general”.
¿Qué está alimentando el interés en estos reactores?
En Estados Unidos, la energía nuclear cuenta actualmente con el apoyo tanto de demócratas como de republicanos, una situación inusual que ha permitido que el sector prospere, incluso cuando cambian los poderes políticos. “En los últimos 10 años, el apoyo ha sido bastante constante y creciente, y creo que es algo importante”, dice el ingeniero nuclear Todd Allen de la Universidad de Michigan. La energía nuclear es un pilar del plan de la administración Biden para lograr los objetivos climáticos.
Mientras tanto, la IA necesidad insaciable de energía ha creado un problema para las empresas de tecnología que no quieren ser vistas como malas del cambio climático (SN: 11/12/23). Google anunció el 14 de octubre que compraría energía de pequeños reactores modulares que construiría Poder de Kairóscuyo objetivo es tener reactores en funcionamiento en la década de 2030. Y el 16 de octubre, Amazon anunció un inversión en la empresa X-energy y acuerdos con empresas de servicios públicos de Virginia y del estado de Washington para establecer pequeños reactores modulares.
Y no es sólo la gran tecnología la que está interesada. A acuerdo 2023 entre X-energy y la empresa química Dow anunciaron la construcción de un pequeño reactor modular en una de las instalaciones de Dow.
El Departamento de Energía de Estados Unidos ha estado financiando el desarrollo de pequeños reactores modulares. El 16 de octubre, el DOE anunció 900 millones de dólares en financiación para el despliegue de pequeños reactores modulares. Y tanto X-energy como TerraPower, respaldada por Bill Gates, están construyendo proyectos de demostración con el apoyo del DOE.
Las centrales nucleares tradicionales seguirán desempeñando un papel en el futuro previsible. El 20 de septiembre, Microsoft anunció un acuerdo para reiniciar la planta de energía Three Mile Island cerca de Middletown, Pensilvania, que cerró en 2019 (Sí, eso Isla de las Tres Millas. Después del infame fusión parcial en 1979otro reactor de la planta siguió funcionando (SN: 7/4/79).)
“Las empresas que tradicionalmente evitaban mencionar la energía nuclear como parte de su cartera, porque estaban preocupadas por las percepciones públicas y los posibles efectos negativos de las políticas, están dando un paso al frente y acogiéndola”, dice el ingeniero nuclear Koroush Shirvan del MIT.
¿En qué se diferencia la tecnología de los reactores actuales?
Los reactores nucleares comerciales de Estados Unidos generalmente utilizan el mismo tipo de combustible de uranio y se enfrían con agua. Pero muchos diseños de reactores modulares pequeños rompen ese molde.
El uranio utilizado en los reactores se enriquece para incluir más de la variedad o isótopo relevante de uranio, el U-235. Los reactores actuales utilizan uranio enriquecido hasta un pequeño porcentaje de U-235. Muchos reactores modulares pequeños utilizarían uranio enriquecido hasta un 20 por ciento de U-235, conocido como uranio poco enriquecido de alto ensayo, o HALEU (SN: 3/7/24). El combustible permite que los pequeños reactores modulares funcionen de manera más eficiente que un reactor con combustible convencional. Estados Unidos no produce HALEU comercialmente en cantidades significativas, pero los esfuerzos han comenzado a acelerarse, anticipándose a la necesidad.
Algunos reactores también utilizan combustible que es diferente en formas más obvias. X-energy y Kairos, por ejemplo, utilizarán combustible TRISO: bolitas de uranio encapsuladas del tamaño de una semilla de amapola contenidas dentro de esferas más grandes de material, cada una del tamaño de una pelota de tenis. El combustible es “extremadamente resistente a temperaturas muy altas durante períodos de tiempo muy prolongados”, afirma Huff. “Te brinda esta capa adicional de defensa”.
El refrigerante, el medio utilizado para transferir calor desde el reactor a la parte de generación de energía de la planta, también es una elección crucial. TerraPower usa sodio líquido, Kairos usa sal de fluoruro fundida y X-energy usa gas helio. Los diferentes refrigerantes pueden tener ventajas como una mayor eficiencia de transferencia de calor o la eliminación de la necesidad de recipientes presurizados.
Los diseños también incorporan características de seguridad que no requieren intervención humana para activarse, lo que ayuda a garantizar que el reactor pueda apagarse de manera segura en caso de emergencia. Aprovechan la física simple, por ejemplo, basándose en la gravedad, las diferencias de presión o la convección natural del refrigerante líquido, para enfriar el núcleo.
¿Qué sigue?
El concepto de pequeños reactores modulares existe desde hace muchos años, pero los intentos anteriores no han dado resultado. Incluso los esfuerzos recientes han fracasado. La empresa de reactores NuScale iba a producir los primeros reactores modulares pequeños comerciales en los Estados Unidos, como parte de un proyecto en Idaho, pero el proyecto fue cancelado en 2023 después de que los costos se dispararan.
Ahora que las grandes empresas tecnológicas se han sumado a la lucha, sus defensores tienen la esperanza de que pronto despeguen pequeños reactores modulares.
“Se puede ver cómo se está generando impulso”, dice Allen. “No significa que vayamos a tener una nueva versión comercial este año, pero también están sucediendo muchas más cosas que parecen reales de las que hemos visto en la energía nuclear durante mucho tiempo”.