Cuando una de las grandes placas tectónicas de la Tierra empujó debajo de otra en la costa este de Japón en marzo de 2011, generó un violento terremoto y desencadenó un tsunami con olas que alcanzaron alturas de 20 pies o más. Esta devastadora combinación dejó a decenas de miles de personas muertas y desencadenó una crisis nuclear cuando el agua de mar inundó el sitio de la central nuclear de Fukushima Daiichi, cortando la energía y desactivando el equipo de seguridad de respaldo.
Las tripulaciones no pudieron mantener fríos los reactores, lo que provocó la fusión del combustible, explosiones de hidrógeno y la liberación de material radiactivo. Pasaron más de nueve meses antes de que las autoridades anunciaran que los reactores habían sido llevados a un estado estable de parada en frío. Las preocupaciones de seguridad también llevaron al cierre de casi todas las otras plantas nucleares de Japón.
El evento de Fukushima, el peor accidente nuclear desde Chernobyl en 1986, ha arrojado una sombra sobre la energía atómica y las crecientes esperanzas de la industria de un "renacimiento nuclear". Más de dos años después, Japón ha reiniciado solo dos de los 54 reactores de la nación, y los peligros persisten en Fukushima mientras los trabajadores luchan por contener las fugas de aguas residuales radiactivas. Alemania y Suiza han decidido eliminar gradualmente la energía nuclear, y muchas otras naciones están reevaluando sus ambiciones nucleares. En junio de 2011, los votantes italianos rechazaron el programa nuclear de su país en un referéndum.
Sin embargo, para un mundo cada vez más hambriento de energía, la energía nuclear sigue siendo una fuente de energía tentadoramente confiable y libre de carbono, y una forma atractiva de diversificar los suministros de energía y alejarse de las fuentes, incluido el carbón, que contribuye al cambio climático. "Necesitamos un renacimiento de alguna tecnología que pueda reemplazar el carbón", dice Per Peterson, profesor de ingeniería nuclear en la Universidad de California, Berkeley. Tanto las plantas de carbón como las nucleares son costosas de construir, pero pueden proporcionar energía confiable durante todo el día con costos de combustible relativamente bajos. "Es difícil ver cómo podría desplazar el carbón si no incluye la energía nuclear", dice Peterson.
A nivel mundial, el futuro de la energía nuclear radica cada vez más en China e India. "El renacimiento nuclear está actualmente en marcha, pero principalmente fuera de los Estados Unidos", dice Dan Lipman, director ejecutivo de programas de proveedores estratégicos para el Instituto de Energía Nuclear, un grupo de la industria. Siete de las 66 plantas actualmente en construcción en todo el mundo se encuentran en India. Y China unió su 17 ° reactor nuclear a la red eléctrica en febrero.
La historia está más mezclada en los Estados Unidos, aunque el país lidera el mundo en producción de electricidad nuclear. Hasta hace poco, 104 reactores en 31 estados proporcionaban alrededor del 19 por ciento de la electricidad del país. La Administración de Información de Energía de EE. UU. Anticipa que los nuevos reactores agregarán aproximadamente 5, 5 gigavatios (comparable a casi tres represas Hoover) de capacidad nuclear para 2025. Esta primavera, la construcción de dos nuevos reactores comenzó por primera vez en 30 años.
Pero los bajos precios del gas natural han reducido los ingresos de los propietarios de las plantas. La flota se redujo a 102 reactores esta primavera debido al cierre de plantas, el ejemplo más reciente fue la estación nuclear Kewaunee de Wisconsin, que vio cómo sus ganancias se vieron mermadas por el exceso de gas natural. El cierre ha alimentado las predicciones de que podrían haber más cierres en camino a medida que las centrales nucleares más antiguas luchan por competir. Duke Energy abandonó los planes para dos nuevos reactores en Carolina del Norte y retiró oficialmente su reactor de Crystal River, fuera de línea durante dos años, en Florida después de décadas de operación, habiendo optado por el apagado en lugar de la reparación. Según las previsiones de la EIA, el gas natural y las energías renovables ocupan porciones más grandes de un pastel energético cada vez mayor en los EE. UU.
El accidente nuclear de 1979 en Three Mile Island, en el centro de Pensilvania, como Fukushima, se produjo en un momento similar de crecimiento nuclear. En el momento del desastre de Chernobyl, sin embargo, ese crecimiento había comenzado a disminuir. Se estancó no solo por mayores preocupaciones de seguridad, sino también por una caída en los precios de los combustibles fósiles en combinación con los largos retrasos, los presupuestos crecientes y los altos cargos de financiamiento que fueron el sello distintivo de la construcción de nuevas plantas en los años ochenta y noventa. Entonces, como ahora, la economía de la energía nuclear resultó desalentadora.
El interés por la energía nuclear finalmente reavivó. Desde alrededor de 2005, dice Lipman, una confluencia de factores impulsó la construcción. El crecimiento económico impulsó la demanda de electricidad, y los precios históricamente volátiles del gas natural estaban en alza. La Ley de Política Energética de 2005 otorgó garantías de préstamos y otros incentivos para nuevas plantas nucleares, y la demanda de electricidad residencial en los estados del sudeste, particularmente Florida, "estaba creciendo como mafiosos", dice. Además, por un momento, parecía posible que la regulación climática pudiera hacer que la energía del carbón fuera más costosa.
El momento fue perfecto. "Una generación más joven [se había olvidado] o no había vivido en Three Mile Island y Chernobyl", dice Edwin Lyman, científico principal del Programa de Seguridad Global de la Unión de Científicos Preocupados en Washington, DC
Si bien algunos estadounidenses se han entusiasmado con la idea de aumentar la energía nuclear, el público sigue dividido sobre el tema. Cinco meses antes del desastre de Fukushima, el 47 por ciento de los estadounidenses encuestados por el Centro de Investigación Pew favoreció el uso creciente de la energía nuclear. Inmediatamente después de la crisis, el apoyo cayó al 39 por ciento, pero las opiniones se han suavizado un poco desde entonces.
Un público más receptivo puede abrir la puerta solo hasta ahora para la energía nuclear. "No podían solucionar los problemas económicos de la energía nuclear, incluso antes de que ocurriera Fukushima", dice Lyman. La crisis de 2011 en Japón "arrojó otra llave inglesa en proceso".
A veces se ha promovido la energía nuclear como un arma importante en la lucha contra el cambio climático, pero "el nivel de despliegue de energía nuclear que necesitaría en las próximas dos décadas para reducir las emisiones del calentamiento global sería tan enorme que simplemente no es factible ", Dice Lyman.
Y después de Fukushima, la seguridad vuelve a ser una preocupación. Entre las lecciones que surgieron del desastre está la necesidad de prepararse para secuencias de eventos improbables, dice Peterson de Berkeley. Después del 11 de septiembre, la Comisión Reguladora Nuclear, responsable de regular la industria nuclear de los Estados Unidos, comenzó a examinar las amenazas de daños generalizados, si no improbables, que se pasan por alto, cuestiones como "qué haríamos si los terroristas secuestraran un avión y decidieran volarlo". en una planta nuclear de Estados Unidos ", dice Peterson. El NRC analizó el daño que sucedería a los sistemas de seguridad de una planta en tal escenario, dice, y ahora requiere que las plantas adquieran equipos portátiles de emergencia como respaldo.
Lo que no se tuvo en cuenta fue la posibilidad de que un evento o una combinación de peligros naturales derribaran múltiples reactores en una planta, cada uno de los cuales exigía una respuesta de emergencia y los esfuerzos del personal capacitado. Más de un tercio de las centrales nucleares en los Estados Unidos tienen actualmente dos o más reactores. Y, sin embargo, los planes de respuesta de emergencia permitieron solo una falla. "En los Estados Unidos, nuestra preparación siempre fue que le pasaría a una de las unidades", dice Joe Pollock, vicepresidente de operaciones nucleares del Instituto de Energía Nuclear. "Tenemos que poder tratar con todas las unidades simultáneamente en todos nuestros planes y preparación".
Pollock dice que las plantas nucleares en los Estados Unidos ahora están mejor equipadas para emergencias, pero los críticos dicen que las reformas no han ido lo suficientemente lejos. La Unión de Científicos Preocupados advirtió que a muchos reactores en los Estados Unidos les podría haber ido mucho peor que Fukushima Daiichi en caso de fallas en el sistema de enfriamiento, porque sus piscinas de combustible gastado están más densamente empaquetadas y son más difíciles de mantener frías en una emergencia. El grupo sostiene que las plantas deberían ser capaces de soportar un apagón de la estación de 24 horas sin recurrir a equipos portátiles, en lugar de las ocho horas recomendadas, aunque no requeridas, por un grupo de trabajo de la NRC organizado en respuesta a Fukushima, y deberían estar listas para funcionar durante una semana completa sin soporte externo, en lugar de solo tres días.
Los reactores más nuevos con sistemas de enfriamiento pasivo, como el AP1000 de Westinghouse, muestran pasos hacia una mayor seguridad. En lugar de bombas y generadores diesel, el AP1000 utiliza convección natural, gravedad y evaporación del agua para evitar el sobrecalentamiento y la acumulación de presión sin necesidad de energía fuera del sitio o incluso la acción del operador. Está diseñado para soportar 72 horas de apagón de estación completa. Se están construyendo cuatro reactores AP1000 en China y se planean dos unidades para la planta nuclear VC Summer en Carolina del Sur.
Incluso en este modelo avanzado, Westinghouse pudo identificar áreas potenciales para mejorar después del accidente de Fukushima. Lipman dice que la compañía "regresó y examinó el diseño de manera muy significativa para ver qué tipo de cambios debían hacerse", discutiendo los cambios de diseño como colocar las baterías más arriba o instalar puertas herméticas para la resistencia a las inundaciones. Sin embargo, la compañía ha concluido que AP1000 podría soportar un evento similar al que paralizó a Fukushima Daiichi.
Los reactores nucleares futuros pueden eludir algunos de los desafíos de costo y seguridad asociados con los gigantes actuales de más de 1, 000 megavatios al reducir su tamaño. El Departamento de Energía de EE. UU. Tiene el objetivo ambicioso de ver la tecnología para reactores más pequeños, autónomos y en su mayoría fabricados en fábrica desplegados en la próxima década. Conocidas como pequeños reactores modulares, o SMR, estas mini plantas nucleares tendrían una potencia eléctrica equivalente a menos de 300 megavatios y serían lo suficientemente compactas como para enviarlas por ferrocarril o camión. Los investigadores ya están trabajando en docenas de conceptos diferentes en todo el mundo.
Un tipo prometedor se conoce como reactor integral de agua a presión. Llamado mPower, este modelo de la firma de equipos nucleares Babcock & Wilcox requiere un par de módulos equivalentes a 180 megavatios que pueden funcionar durante cuatro años sin reabastecerse de combustible, el doble que los reactores actuales. Y son lo suficientemente pequeños como para utilizar potencialmente la infraestructura existente en las plantas de carbón envejecidas, lo que aumenta la posibilidad de dar nueva vida a las plantas de carbón de la era de 1950 después de su retiro. Los costos estimados para implementar SMR varían de $ 800 millones a $ 2 mil millones por unidad, aproximadamente una quinta parte del costo de los reactores grandes.
"Realmente es mucho más fácil diseñar reactores pequeños seguros", dice Peterson. Con reactores grandes, existe el peligro de desarrollar "puntos calientes" en el combustible. "Una vez que se daña el combustible, se hace más difícil enfriar y, por lo tanto, el daño puede propagarse", explica Peterson. Los reactores más pequeños bien diseñados que pueden evitar este problema y quizás incluso anulan la necesidad de equipos externos y la toma de decisiones humanas falibles en un momento de crisis, pueden ser "intrínsecamente más seguros", dice. Sin embargo, el grado en que los pequeños reactores modulares podrían mejorar la seguridad en el uso en el mundo real sigue siendo incierto.
Las ventajas de costo tampoco están garantizadas. "La historia de la energía nuclear ha llevado a los reactores a hacerse cada vez más grandes", para aprovechar las economías de escala, dice Lyman. "Si va a hacer que los reactores pequeños sean competitivos con los reactores grandes, debe reducir los costos operativos", dice. "Debe reducir los costos de mano de obra de una manera que sea irresponsable. No está demostrado que sea seguro reducir la cantidad de operadores [y] personal de seguridad y aún mantienen la seguridad ". Es posible hacer que un reactor pequeño sea más seguro que un reactor más grande, agrega, "pero no va a suceder automáticamente".
Para cualquier tecnología innovadora que pueda reemplazar o tener éxito en los reactores de hoy, queda un largo camino por recorrer. "Incluso las plantas mejor estudiadas tienen muchos misterios", dice Lyman. El impulso posterior a Fukushima para analizar esas incógnitas y eliminar riesgos innecesarios puede ser demasiado breve para lograr un cambio duradero. Esta vez, Lyman dice: "Sería bueno si el cambio ocurriera antes de la catástrofe ".
