Una mirada al interior de un laboratorio que produce el combustible avanzado para impulsar las crecientes ambiciones de energía nuclear de Estados Unidos.
OAK RIDGE, Tennessee -- Cerca de señales que advierten sobre riesgo radiactivo en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, media docena de trabajadores de la empresa nuclear X-energy fabrican lo que parecen ser bolas de billar grises. En su interior, están repletas de miles de diminutas esferas negras, cada una con una partícula de uranio enriquecido superior al que utilizan las centrales eléctricas actuales.
Estados Unidos está persiguiendo una nueva era de energía nuclear que se basa en la producción nacional de combustible para reactores, como el que fabrica X-energy, y aunque el trabajo en Oak Ridge se desarrolla en solo 3.000 pies cuadrados, X-energy y otros ya están preparándose para una gran producción.
El presidente Donald Trump se fijó el objetivo de cuadruplicar la producción nacional de energía nuclear en los próximos 25 años, firmando órdenes ejecutivas en mayo para acelerar su desarrollo. Una nueva oleada de reactores nucleares avanzados podría estar operativa alrededor de 2030.
Pero, al igual que los coches no funcionan sin gasolina, esas plantas tampoco lo hacen sin combustible. Para expandir la energía nuclear a largo plazo, el país debe maximizar su producción de combustible nuclear, según Trump .
En Oak Ridge, X-energy ha iniciado la construcción de un enorme campus de casi 2 mil millones de dólares para una nueva planta 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, busca producir toneladas métricas de combustible para reactores avanzados. Un proveedor llamado Orano también busca construir una planta multimillonaria de enriquecimiento de uranio en las cercanías.
“Este es un momento único”, afirmó Tyler Gerczak, investigador principal del Laboratorio Nacional de Oak Ridge para la cooperación con TRISO-X, subsidiaria de X-energy. “El impulso es increíble”.
Associated Press visitó el laboratorio donde X-energy produce pequeñas cantidades de combustible para pruebas. Cualquier persona que no sea una cadena magenta y amarilla que advierte de radiactividad debe usar bata, dos capas de guantes y monitores de radiación. Al salir, 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". Son las bolas de billar. El Departamento de Energía afirma que es el combustible nuclear más robusto de la Tierra porque las partículas no se funden en un reactor.
En el laboratorio, el primer paso es preparar un cóctel de uranio que se parece a una limonada de color amarillo oscuro.
El polvo de uranio, en forma de octóxido de triuranio, se añade al ácido nítrico, explicó Dan Brown, vicepresidente de desarrollo de combustibles de TRISO-X. Luego, se añaden carbono y una solución orgánica. Se han instalado dos recipientes de vidrio: uno lleva una chaqueta térmica, similar a 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 oscurece la mezcla, explicó.
En otra estación, en un tubo largo y transparente, el cóctel se solidifica en pequeñas esferas negras con una consistencia similar a la de una gominola. Estas bolas negras, del tamaño aproximado de semillas de amapola, pasan por máquinas a temperaturas de hasta 1800 grados Celsius para recibir recubrimientos protectores de carbono —como si fueran caramelos— que les dan la apariencia de diminutas bolas de billar.
X-energy utiliza grafito y otros materiales cohesivos para unir 18.000 núcleos y formar una esfera más grande. Esta se recubre con una capa final de grafito para sellar la piedra final. Al final, es lo suficientemente resistente como para soportar el peso de un todoterreno.
Los guijarros eventualmente liberarán su energía en el reactor nuclear de alta temperatura refrigerado por gas que X-energy está desarrollando, con aproximadamente 220.000 guijarros por reactor, como chicles en una máquina de chicles. Al salir del fondo, si aún queda energía, los guijarros volverán a la superficie para una nueva pasada. Cada uno podría usarse unas seis veces. X-energy también planea fabricar productos combustibles para otros diseños de reactores avanzados.
El laboratorio nacional presta a X-energy su experiencia, investigación y equipo de alta tecnología para el análisis y evaluará las muestras, al igual que algunas universidades. Otras muestras están archivadas. El Laboratorio Nacional de Idaho recibió un lote para su reactor de prueba avanzado, afirmó Brown.
Los críticos de la construcción de más reactores nucleares dicen que son demasiado caros y más riesgosos que otras fuentes de energía bajas en carbono.
"Sin una reducción sustancial en los costos de construcción, no vale la pena evitar las emisiones de gases de efecto invernadero", dijo David Kemp, analista de políticas del Instituto Cato.
Kemp afirmó que el objetivo de Trump de cuadruplicar la capacidad nuclear en 25 años es poco realista, ya que implicaría construir reactores nucleares más rápido que nunca. Estados Unidos carece de reactores de nueva generación en funcionamiento comercial, y solo se han construido desde cero dos nuevos reactores de gran tamaño en casi 50 años. Estos dos, ubicados en una planta nuclear de Georgia, se completaron con años de retraso y superaron el presupuesto en al menos 17 000 millones de dólares.
Muchos reactores de próxima generación utilizarán uranio poco enriquecido de alto ensayo. Este combustible está enriquecido a un nivel superior al de los grandes reactores nucleares tradicionales, lo que permite que los reactores más nuevos funcionen durante más tiempo y con mayor eficiencia, ocupen menos espacio y produzcan menos residuos, según el Departamento de Energía .
En la actualidad se fabrica poco en Estados Unidos.
Solo Rusia y China cuentan actualmente con la infraestructura necesaria para producir grandes cantidades de uranio poco enriquecido de alto ensayo. En Estados Unidos, Centrus Energy produjo a finales de 2023 los primeros 20 kilogramos de uranio poco enriquecido de alto ensayo del país en más de 70 años , demostrando así su capacidad para producir cantidades limitadas para reactores comerciales.
Una importante conclusión de las órdenes ejecutivas de Trump es la necesidad de “incrementar” la producción nacional de combustible nuclear para reducir la dependencia de fuentes extranjeras y permitir la expansión a largo plazo de la energía nuclear estadounidense, según el Departamento de Energía.
En la asociación comercial Nuclear Energy Institute, Benjamin Holtzman, director de nueva energía nuclear, dijo que cree que el combustible estará listo para una nueva generación de reactores nucleares estadounidenses necesarios para satisfacer la creciente demanda de electricidad, si se toman las medidas adecuadas ahora.
El director ejecutivo de X-energy, J. Clay Sell, afirmó que espera ayudar a resolver el problema del combustible para que no frene el desarrollo de nuevos reactores. El Departamento de Energía ha otorgado financiación a X-energy. Amazon también invirtió en X-energy y colaboran para poner en funcionamiento más de 5 gigavatios en nuevos proyectos energéticos en EE. UU. para 2039.
X-energy es la única empresa que ha presentado una solicitud ante la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. para obtener una licencia para una nueva planta de fabricación destinada a transformar uranio enriquecido en productos combustibles para reactores nucleares. Otro solicitante ha solicitado modificar una licencia vigente para producir combustible para reactores avanzados, según la NRC. Unas cinco empresas más han comunicado a la NRC su interés en producir 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, en su pleno funcionamiento, de ensamblar suficientes esferas de combustible para alimentar 11 de sus reactores de nueva era; una segunda a finales de 2029, con una capacidad cuatro veces mayor, dijo el presidente de TRISO-X, Joel Duling.
"He vivido dos o tres 'renacimientos nucleares'", dijo Duling. "Esto no es un renacimiento. Es un punto de inflexión".
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McDermott informó desde Providence, Rhode Island.
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