La evolución de las centrales atómicas, desde sus orígenes hasta la revolución de los reactores modulares

Cuando pensamos en laenergía nuclear, a menudo nos vienen a la mente los temores suscitados por las catástrofes de Three Mile Island, Chernóbil y Fukushima, sucesos que dejaron una huella indeleble en la percepción pública de esta fuente de energía. A pesar de estos traumas, la energía nuclear ha seguido ocupando un lugar central en el debate sobre el abastecimiento energético mundial. Pero para entender realmente cómo hemos llegado hasta aquí, necesitamos dar un paso atrás, a las raíces de esta tecnología, remontándonos a uno de los nombres que marcó un paso fundamental en la ciencia moderna. Se trata de un italiano: Enrico Fermi, el genio que allanó el camino a la energía nuclear tal y como la conocemos hoy.

Fermi y el nacimiento de la energía nuclear

En 1938, Enrico Fermi, un físico italiano que ya había hecho sus pinitos en la física teórica y experimental, hizo un descubrimiento que cambió el curso de la historia.

Con su experimento sobre la fisión del uranio, Fermi no sólo allanó el camino para la creación de la energía nuclear, sino que sentó las bases de toda una industria.

La «reacción nuclear controlada » que consiguió fue nada menos que la clave del futuro de la energía, pero también una señal para el inicio de una larga y compleja evolución.

Sin embargo, la verdadera realización práctica de la fisión nuclear no llegó hasta el final de la Segunda Guerra Mundial, primero con el Proyecto Manhattan -destinado a fabricar dos tipos diferentes de bombas atómicas que se «probaron» en Japón- y después con la fisión controlada, que condujo a la construcción de las primeras centrales atómicas y al nacimiento de la energía nuclear con fines pacíficos.

Desde entonces, los reactores nucleares han estado en el centro de una evolución tecnológica imparable que ha visto pasar nuestra capacidad para manejar la energía atómica por cuatro generaciones distintas. Pero, ¿qué caracteriza a cada generación de reactores nucleares?

La primera generación: la «prueba de fuego

La historia de la tecnología nuclear comienza oficialmente con el primer reactor de la historia: el Chicago-Pile 1. Diseñado y construido por Fermi en 1942, el reactor no era más que un experimento. No crean que era un gigante: el reactor tenía una potencia de sólo… ¡0,5 vatios! No había sistema de refrigeración, ni escudo contra la radiación. Sólo una pila de ladrillos protegía la cámara de reacción de los experimentadores. Su función era una sola: demostrar que la fisión nuclear podía controlarse. La reacción en cadena se desencadenó y alcanzó la fase crítica en la que se autoalimentaba, sin apagarse pero, lo más importante, sin explotar.

Este reactor, y los cada vez mayores que se construyeron en aquellos años, aunque eran prototipos y, por tanto, una especie de «prueba de concepto», tenían la misión fundamental de probar la posibilidad de producir energía nuclear, aunque con financiación principalmente de origen militar. A partir de 1950 entraron en funcionamiento los primeros reactores comerciales, como los de agua a presión o los de gas, pero siempre con la misma finalidad de producir energía, aunque con muchas limitaciones y con riesgos de explosión nada desdeñables.

La segunda generación: la energía nuclear en alza

Los años posteriores a la Segunda Guerra Mundial marcaron una fase de gran expansión para la industria nuclear. En concreto, a partir de la década de 1960, las centrales nucleares empezaron a establecerse como la principal fuente de energía en muchos países industrializados, como la Unión Soviética, Estados Unidos y algunos países europeos.

Los reactores de segunda generación se basaban en tecnologías que utilizaban ampliamente el agua como refrigerante. A diferencia de los reactores de gas o de los utilizados en los primeros experimentos, los reactores de segunda generación se basaban en un ciclo de vapor, que transportaba el calor generado por la fisión a la central de generación de electricidad. En la práctica, el calor generado por la fisión calentaba el agua hasta convertirla en vapor y este vapor ponía en movimiento turbinas que generaban electricidad. Una especie de locomotora de vapor, pero que consumía uranio en lugar de carbón.

Con el inicio de la crisis del petróleo de 1973, que impulsó a muchos países a buscar fuentes alternativas de energía para no depender del petróleo, la energía nuclear se convirtió en una de las soluciones más buscadas. Los reactores de segunda generación, aunque no eran perfectos, garantizaban una energía estable, pero, como se descubrió más tarde con las tres catástrofes de Estados Unidos, la Unión Soviética y Japón, la seguridad seguía siendo una cuestión crucial.

La tercera generación: la seguridad como prioridad

La catástrofe de Three Mile Island en 1979, la de Chernóbil en 1986 y el accidente de Fukushima en 2011 tuvieron un impacto significativo en la percepción pública de la energía nuclear, pero también en la evolución tecnológica de los propios reactores. La tercera generación de reactores se centra principalmente en la seguridad. Gracias a las innovaciones tecnológicas, los reactores de tercera generación están equipados con sistemas de seguridad pasiva, que no requieren la intervención humana en caso de emergencia, sino que se activan automáticamente. Por ejemplo, las barras de control de los reactores modernos se liberan automáticamente por gravedad en caso de avería, deteniendo rápidamente la fisión.

Sin embargo, como consecuencia de estas mejoras, han aumentado los protocolos de seguridad, los costes y los plazos de implantación y, como hemos visto, el desarrollo de las centrales nucleares de tercera generación se ha visto afectado por la pérdida de experiencia técnica y política en algunas regiones del mundo, especialmente en Italia tras los dos referendos sobre la energía nuclear celebrados pocos meses después de las dos mayores catástrofes nucleares de la historia.

La cuarta generación: de vuelta al futuro

La cuarta generación de reactores nucleares, aún en desarrollo, promete revolucionar toda la industria. Esta nueva clase de reactores se caracterizará principalmente por su eficacia y flexibilidad: los reactores de cuarta generación podrán utilizar el calor residual para producir hidrógeno e incluso reciclar residuos nucleares. Además, estarán diseñados para funcionar con materiales más avanzados, como las sales fundidas, que les permitirán trabajar a temperaturas mucho más elevadas que los reactores de agua convencionales.

Ya se están probando algunos diseños de cuarta generación, pero no se espera su producción comercial antes de la década de 2030. La cuarta generación podría tener el potencial de cerrar el ciclo del combustible nuclear, reduciendo significativamente la cantidad de residuos producidos y mejorando la eficiencia energética. El uso de nuevos combustibles, como el torio, también podría reducir los riesgos de proliferación nuclear.

La revolución de los reactores modulares (SMR)

Una de las innovaciones más fascinantes del futuro nuclear se refiere a los pequeños reactores modulares (SMR). Estos reactores se diseñarán para ser compactos, económicos y flexibles. Podrán fabricarse en serie e instalarse donde más se necesite energía, reduciendo costes y plazos. Pensemos en una central nuclear que pueda montarse como una obra de construcción, capaz de suministrar energía adecuada a zonas aisladas o incluso a ciudades enteras.

La modularidad de los reactores SMR los hará especialmente adecuados para satisfacer diversas necesidades energéticas, ya que el sistema se integrará fácilmente en las infraestructuras existentes. Algunos de estos reactores se encuentran ya en fase de prototipo, y se espera que puedan entrar en servicio en la segunda mitad de los años veinte.

Entre los prototipos de reactores modulares actualmente en funcionamiento figuran los montados en la única central nuclear flotante del mundo: el Akademik Lomonosov.

Es evidente que ni siquiera estos reactores serán de riesgo cero. Aunque no puedan utilizarse directamente para construir armas atómicas, podrán alimentar -durante un tiempo prácticamente indefinido- submarinos y buques militares (posiblemente equipados con armas nucleares), permitiéndoles hacerse casi completamente independientes de sus bases de apoyo y prácticamente inexpugnables.

La nueva era nuclear: ¿qué futuro?

La investigación y el desarrollo en el campo de los reactores nucleares están en constante evolución, con el objetivo de mejorar la seguridad, reducir los residuos y recortar los costes. La IV Generación y los reactores modulares no serán más que el principio de una nueva era para la energía nuclear. Estas tecnologías parecen haber alcanzado ya la madurez necesaria para responder a nuevos retos mundiales como el cambio climático, la escasez de recursos energéticos tradicionales y la creciente demanda de energía asequible para todos.

Estamos sólo al principio de un largo viaje hacia un futuro energético cada vez más sostenible y, con toda probabilidad, la nueva energía nuclear será un actor importante en esta transición. Tendremos que aprender a controlarla y guiarla adecuadamente y, sobre todo, de forma pacífica.