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Charla «El torio: un combustible nuclear alternativo» de TEDxYYC en español.
Kirk Sorensen nos muestra el reactor de torio de combustible líquido, una manera de producir energía más segura, limpia y eficiente que la energía nuclear que actualmente está en uso.
- Autor/a de la charla: Kirk Sorensen
- Fecha de grabación: 2011-04-01
- Fecha de publicación: 2012-01-14
- Duración de «El torio: un combustible nuclear alternativo»: 599 segundos
Traducción de «El torio: un combustible nuclear alternativo» en español.
Casi todos formamos parte de una comunidad en el mundo, grande o pequeña.
Y todas estas comunidades tienen necesidades muy parecidas.
Necesitan luz, necesitan calor, necesitan refrigeración.
La gente no funciona demasiado bien si hace mucho calor o mucho frío.
Necesitan cultivar o producir alimentos, y distribuirlos y almacenarlos de forma segura.
Los desechos deben recolectarse, eliminarse y procesarse.
En una comunidad, la gente necesita trasladarse de un lugar a otro de la forma más rápida posible.
Y estas actividades no serían factibles sin suministro de energía.
La energía en forma de electricidad genera luz y refrigeración, en forma de calor nos mantiene calientes, en su forma química nos proporciona los fertilizantes, pone en funcionamiento maquinarias agrícolas y de transporte.
Trabajé 10 años en la NASA, y cuando comencé allí en el año 2000, mi interés eran las comunidades.
Pero me interesaba este tipo de comunidad: una comunidad lunar.
Tenía las mismas necesidades que una comunidad terrestre, pero con algunas limitaciones muy particulares.
Y el desafío era cómo proporcionar energía a esta comunidad tan especial.
En la luna, no hay carbón.
No hay petróleo.
No hay gas natural.
No hay atmósfera.
Tampoco hay viento.
Y la energía solar era un verdadero problema.
La luna gira alrededor de la Tierra una vez al mes.
Durante dos semanas, el sol queda oculto y los paneles solares no pueden generar energía.
Si quisiéramos almacenar energía en baterías para dos semanas, no sería nada práctico.
Por eso, la única opción era la energía nuclear.
Pero allá por el 2000, yo no sabía mucho de energía nuclear, así que empecé a investigar.
Casi toda la energía nuclear actual se basa en el uso de agua como refrigerante básico.
Si bien tiene su ventajas, también presenta muchas desventajas.
Para generar electricidad, se debe elevar la temperatura del agua a niveles muy superiores a los normales.
Bajo presión normal, el agua hierve a 100 °C, que es muy poca temperatura para generar electricidad de manera efectiva.
por eso los reactores refrigerados por agua funcionan a una presión muy superior a la atmosférica.
Algunos de estos reactores funcionan a más de 70 atmósferas de presión, y otros llegan a las 150 atmósferas.
No hay otra manera.
Es lo que se requiere para generar electricidad con un reactor refrigerado por agua.
Por eso el reactor debe construirse como un recipiente a presión con paredes de acero de más de 20 cm de espesor.
Si parece pesado, pues lo es.
El problema surge cuando se produce un accidente con pérdida de presión en el reactor.
Si el agua líquida a 300 °C se despresuriza de repente, se transforma instantáneamente en vapor.
Por ello, estos reactores se construyen dentro de edificios de hormigón macizo llamados edificios de contención, capaces de soportar todo el vapor que saldría del reactor en caso de un accidente con pérdida de presión.
El vapor ocupa unas 1000 veces más volumen que el agua líquida.
Por ello, el edificio de contención es mucho más grande que el reactor.
Hay otro gran problema que ocurre si se pierde presión y se evapora el agua.
Sin un refrigerante de emergencia, el combustible en el reactor puede sobrecalentarse y fundirse.
El combustible de los reactores actuales es el óxido de uranio.
Es un material cerámico de comportamiento muy parecido al que se usa para fabricar tazas u ollas de cocina, o ladrillos para revestir chimeneas domésticas.
Son químicamente estables, pero ineficientes para transmitir calor.
Si se pierde la presión, se pierde el agua, se funde el combustible y se liberan los productos radiactivos de la fisión.
Fabricar un combustible nuclear sólido es un proceso complejo y costoso.
No podemos extraer más que el 1 % de la energía del combustible, luego de lo cual se agota y hay que sacarlo del reactor.
Los reactores refrigerados por agua tienen otro inconveniente: deben estar cerca de grandes espejos de agua, donde el vapor que generan pueda enfriarse y condensarse.
Si no, no pueden generar energía eléctrica.
En la luna no hay lagos ni ríos, de modo que si les parece que este tipo de reactores no serían ideales para instalar en la luna, les daría la razón.
(Risas)
He tenido la suerte de conocer otro tipo de energía nuclear que no presenta estos inconvenientes por una razón muy sencilla: no usa agua como refrigerante ni usa combustibles sólidos.
Sorprendentemente, funciona a base de sales.
Una vez, en la oficina de un amigo, vi entre sus libros uno sobre reactores de combustible líquido.
Me interesó tanto que se lo pedí prestado.
Allí leí sobre una investigación que se hizo en EE.
UU.
por los años 50 sobre un tipo de reactor que no usaba combustible sólido ni agua como refrigerante.
No tenía los problemas del reactor refrigerado por agua, por una sencilla razón.
Como combustible nuclear, usaba una mezcla de sales de flúor, específicamente los fluoruros de litio, berilio, uranio y torio.
Los fluoruros son sustancias químicamente muy estables.
No reaccionan con el aire ni el agua.
Para fundirlas, es necesario llevarlas hasta los 400 °C.
Pero eso es ideal para generar electricidad en un reactor nuclear.
Y lo más maravilloso de todo es que no necesitan estar a alta presión.
Y esa es la mayor diferencia.
No se necesitan esos recipientes a presión, de acero grueso y pesado, no se necesita agua para refrigerar, y nada en el reactor cambiará su densidad tan drásticamente como lo hace el agua.
Así, el edificio de contención que encierra al reactor puede ser mucho más pequeño.
Los combustibles sólidos se funden si no se refrigeran, pero estos combustibles líquidos de fluoruro ya están fundidos, a una temperatura muchísimo menor.
En condiciones normales, hay un pequeño tapón aquí en la base del reactor.
Este tapón es un trozo de sal congelada que se mantiene en ese estado con un gas refrigerado que circula alrededor del tubo.
Si hay una emergencia y se corta el suministro de energía a toda la planta, el gas refrigerado deja de circular, el tapón de sal congelada se funde, y el combustible de fluoruro líquido dentro del reactor empieza a desagotar por la tubería hasta un tanque de drenaje.
El interior de este tanque está diseñado para maximizar la transferencia de calor, y así mantener la sal pasivamente refrigerada mientras va perdiendo su carga calórica.
En los reactores refrigerados por agua es necesario suministrar energía para que el agua circule y así evitar que se fundan, como ocurrió en Japón.
Pero este reactor, si se le corta el suministro de energía, se detiene solo, sin intervención humana, y adopta una configuración segura y controlada.
Todo esto me parecía perfecto, y me entusiasmaba el potencial de los reactores de fluoruro líquido para dar energía a una comunidad lunar.
Luego me enteré del torio, y el panorama fue aún mejor.
El torio es un combustible nuclear natural, cuatro veces más común en la corteza terrestre que el uranio.
Se lo puede usar en reactores a base de fluoruro de torio para producir energía eléctrica, calor y otros productos de valor.
Su densidad energética es tal, que el suministro para toda una vida cabe en la palma de la mano.
Además, el torio es común en la luna, y fácil de encontrar.
Este mapa lunar muestra los sitios que contienen torio.
Tiene una señal electromagnética que facilita su localización, aun desde una nave espacial.
Con la energía de un reactor de fluoruro de torio líquido, se podría reciclar todo el aire, el agua y los desechos de la comunidad lunar.
De hecho, esto sería crucial para el éxito del proyecto.
Se podrían cultivar alimentos aun en las dos semanas de noche lunar, solo con la luz y la energía del reactor.
El reactor de fluoruro de torio líquido, parecía ser la fuente de energía que posibilitaría una colonia lunar autosostenible.
Me pregunté: «Si esto puede permitirnos instalar una comunidad en la luna, ¿por qué no en la Tierra?».
Una comunidad del futuro, autosostenible y energéticamente independiente.
Las mismas técnicas de generación y reciclaje de energía que pueden permitirnos sobrevivir en la luna, también pueden posibilitar esa realidad en la Tierra.
Hoy quemamos combustibles fósiles porque son fáciles de encontrar y porque tenemos los medios.
Pero, lamentablemente, ya hay partes del planeta que se parecen a la luna.
El uso de combustibles fósiles genera conflictos en zonas inestables del mundo, demanda grandes gastos y se cobra muchas vidas.
Sería muy distinto si usáramos torio.
En un reactor de sales fundidas el torio sería 200 veces más eficiente que el uranio actualmente en uso.
Como este reactor es capaz de liberar la energía casi total del torio, los desechos se reducen en factores de centenas con respecto al uranio, y en factores de millones respecto a los combustibles fósiles.
Aún necesitaremos combustibles líquidos para vehículos y maquinarias, pero estos podrían obtenerse a partir del dióxido de carbono atmosférico y del agua, como lo hace la naturaleza.
Se podría generar hidrógeno descomponiendo agua, y luego, al combinarlo con carbono extraído del CO2 atmosférico, generar combustibles como el metanol, el amoníaco y el éter dimetílico, que bien podrían reemplazar los combustibles diesel.
Imagínense gasolina y diesel neutrales en carbono, sostenibles y autoproducidos.
¿Tenemos suficiente torio? Sí.
De hecho, en EE.
UU.
tenemos más de 3200 toneladas métricas de torio que se acopió hace 50 años y hoy está enterrado en Nevada en una zanja poco profunda.
Utilizando este torio en reactores, podríamos abastecer el consumo de energía en EE.
UU.
durante tres años.
Y el torio no es una sustancia rara.
Hay muchos sitios como este, en Idaho, donde la superficie de un campo de fútbol produciría en un año suficiente torio para todo el mundo.
Esta tecnología a base de torio nos libraría de la complejidad y los costos de generar energía con reactores de uranio refrigerados por agua.
No necesitaríamos reactores de gran porte a alta presión, ni sus enormes edificios de contención.
Tampoco grandes turbinas de vapor de baja eficiencia, ni tampoco una infraestructura de transmisión a larga distancia pues el torio es una fuente de energía fácil de transportar y se puede instalar cerca de donde se requiera.
Un reactor de torio sería una instalación compacta, muy eficiente y segura, que produciría la energía necesaria todo el tiempo, en cualquier condición meteorológica.
En 2007, usamos 5000 millones de toneladas de carbón, 31 000 millones de barriles de petróleo, 5 billones de m3 de gas natural y 65 000 toneladas de uranio para abastecer el consumo mundial de energía.
Usando torio, podríamos hacer lo mismo con solo 7000 toneladas de material extraídas en un mismo sitio.
Si este tema les interesa, los invito a visitar nuestro sitio web, donde una comunidad creciente y entusiasta de defensores del torio trabaja para informar al mundo que podemos hacer realidad un futuro con energía limpia, segura y sostenible a partir de la energía del torio.
Muchas gracias.
https://www.ted.com/talks/kirk_sorensen_thorium_an_alternative_nuclear_fuel/