Esta entrada de blog analiza si la energía nuclear de torio podría convertirse en una tecnología energética alternativa segura que reduzca los riesgos de los reactores de uranio existentes.
La industria nuclear, que utiliza reacciones de fisión del uranio, ha seguido creciendo gracias a su énfasis en la viabilidad económica, incluso después del accidente de Three Mile Island y el desastre de Chernóbil. Sin embargo, tras el incidente de Fukushima en Japón, las preocupaciones sobre la seguridad se han extendido, lo que ha provocado una desaceleración en su crecimiento, con países como Alemania y Taiwán anunciando políticas de eliminación gradual de la energía nuclear. En este contexto, una tecnología está cobrando protagonismo: el reactor de torio, que genera electricidad mediante la reacción de fisión nuclear del torio en lugar del uranio. Los reactores de torio se investigaron junto con los de uranio hasta los inicios de la tecnología nuclear en la década de 1970, pero se archivaron debido a las condiciones tecnológicas y político-económicas de la época. Ahora que los reactores de uranio están en declive, las desventajas que presentaban los reactores de torio en aquel entonces se han convertido en ventajas, devolviéndoles el protagonismo. Examinemos los principios, las características, las razones de su renovado interés y los métodos para la construcción de reactores de torio.
Los reactores de torio difieren fundamentalmente de los reactores de uranio, comenzando por el combustible que utilizan; en consecuencia, las reacciones que ocurren dentro del núcleo del reactor también son diferentes. Todo el torio presente en la naturaleza existe como torio-232 (²³²Th), con un número másico de 232. Cuando un neutrón impacta un núcleo de ²³²Th dentro del reactor, este lo absorbe y se convierte en ²³³Th. Este material es altamente inestable y se desintegra rápidamente en ²³³Pa. El ²³³Pa se desintegra lentamente, con una vida media de aproximadamente 27 días, en ²³³U. El ²³³U resultante, con un número másico de 233, experimenta fisión incluso con neutrones de energía relativamente baja, de forma similar al ²³⁵U utilizado en los reactores de uranio. Los reactores de torio generan energía eléctrica a partir de la energía térmica producida durante este proceso de fisión del ²³³U.
Los reactores de torio ofrecen varias ventajas sobre los de uranio. En primer lugar, las reservas mundiales de torio son cuatro veces mayores que las de uranio. Además, mientras que los reactores de uranio solo pueden utilizar <sup>235</sup>U, que existe en cantidades ínfimas en la naturaleza, los reactores de torio pueden utilizar la forma natural completa, <sup>232</sup>Th. Los reactores de uranio producen residuos radiactivos de alta actividad, como el plutonio, cuya toxicidad persiste durante decenas de miles de años, lo que dificulta enormemente su eliminación. Sin embargo, los reactores de torio no producen residuos radiactivos de alta actividad. Los residuos radiactivos que generan pierden su toxicidad hasta niveles comparables a los de las minas de carbón convencionales en tan solo unos cientos de años.
La característica más importante de los reactores de torio es su capacidad para detener automáticamente las reacciones nucleares durante accidentes imprevistos como el desastre de Fukushima. En los reactores de uranio, la reacción nuclear se produce continuamente a medida que los núcleos de uranio que absorben neutrones se fisionan, liberando más neutrones en un ciclo repetitivo. Esto se denomina «reacción en cadena». Sin embargo, en el proceso de reacción de un reactor de torio, se producen menos neutrones que los que se introdujeron inicialmente. En otras palabras, a menos que se suministren más neutrones desde el exterior o se liberen más neutrones durante la reacción, la reacción nuclear se detiene.
Hace décadas, cuando se iniciaron las investigaciones sobre los reactores de torio, sus características —la ausencia de residuos radiactivos de alta actividad como el plutonio y la interrupción de las reacciones sin suministro de neutrones— se consideraban fallos fatales. Durante la Guerra Fría, uno de los objetivos de la construcción de centrales nucleares era obtener materiales nucleares como el plutonio para armas nucleares; los reactores de torio estaban muy alejados de ese fin. Además, desde la perspectiva de aquella época, donde la eficiencia era el valor supremo, los reactores de torio —incapaces de mantener su propia reacción y propensos a la parada— se percibían claramente como una «tecnología inferior» en comparación con los reactores de uranio. Sin embargo, posteriormente se hizo evidente que la principal ventaja de los reactores de uranio —su capacidad para mantener una reacción en cadena autosostenible— podía convertirse en una catástrofe si se perdía el control humano. El accidente de Chernóbil de 1986 expuso a la radiación a aproximadamente 5 millones de personas en Rusia y Ucrania, mientras que el desastre de Fukushima en Japón, ocurrido hace unos años, causó cerca de 800 muertes y sigue amenazando la seguridad de nuestro suministro de alimentos. Debido a los peligros de los reactores de uranio revelados a lo largo de décadas, la desventaja percibida de los reactores de torio se convirtió en una ventaja: la "seguridad".
Desde una perspectiva de seguridad, el hecho de que la reacción se detenga si se interrumpe el suministro de neutrones es, sin duda, una ventaja. Sin embargo, en condiciones normales, el reactor nunca debe apagarse. Se han investigado dos métodos principales para abordar este problema. El primero consiste en utilizar un combustible mixto que contenga torio y uranio o plutonio, materiales tradicionalmente empleados en los reactores actuales. El uranio y el plutonio emiten más neutrones de los que absorben, lo que facilita la reacción en cadena. Esto compensa los neutrones perdidos durante la reacción nuclear del torio. No obstante, este enfoque presenta limitaciones inherentes. Si bien técnicamente es menos complejo, estos reactores no son verdaderos reactores de torio, sino un sistema de compromiso, una solución intermedia entre los reactores de uranio/plutonio y los de torio. En consecuencia, se pierden muchas de las ventajas inherentes de los reactores de torio. No se aprovecha el beneficio de no utilizar ni producir uranio ni plutonio. Además, si bien el grado de reacción en cadena puede controlarse ajustando la proporción de la mezcla, la reacción nuclear en un reactor mixto continuará debido a los neutrones liberados por dicha reacción, incluso en caso de accidente. En otras palabras, este método no aprovecha plenamente las ventajas de un reactor de torio; simplemente utiliza torio que de otro modo no tendría utilidad.
El segundo método emplea un acelerador de protones, donde se disparan protones a alta velocidad para que colisionen con metales como el tungsteno, produciendo grandes cantidades de neutrones que se utilizan en reacciones nucleares. Un reactor de torio que utiliza este método es altamente seguro, ya que si ocurre un accidente y se interrumpe el suministro eléctrico al acelerador de protones, la reacción nuclear se detiene gradualmente. En 1995, el físico italiano Carlo Rubbia propuso este método por primera vez, pero durante años recibió poca atención. Generar suficientes neutrones para mantener una reacción en cadena estable requiere una salida del acelerador de aproximadamente 1 GeV, lo que exige una enorme cantidad de energía. La tecnología actual tiene dificultades para diseñar aceleradores eficientes, lo que conlleva que la energía consumida para operar el acelerador sea casi igual a la energía producida por el propio reactor. Es un caso donde el remedio es peor que la enfermedad. Por lo tanto, desarrollar un acelerador altamente eficiente representa un gran desafío para el enfoque del acelerador de protones. Además, debido a la naturaleza de este método, la fisión nuclear se produce mediante neutrones de altísima velocidad. En las reacciones de fisión nuclear provocadas por neutrones de alta velocidad, se produce decenas de veces más cadmio por unidad de masa que en las reacciones provocadas por neutrones de baja velocidad. El cadmio es un carcinógeno del grupo 1 y un metal altamente tóxico para los seres humanos.
Hoy, mientras la industria nuclear enfrenta una crisis, analizamos los reactores de torio como una posible tecnología alternativa. Estos reactores, que utilizan torio en lugar de uranio como combustible nuclear y siguen un proceso de reacción nuclear completamente diferente, presentan ventajas sobre los reactores convencionales. Sin embargo, aún se requiere una investigación significativa para su comercialización. Países con abundantes reservas de torio, como Estados Unidos e India, lideran la investigación en este campo. India, en particular, está impulsando activamente las exportaciones bajo la denominación de «Reactor Avanzado de Agua Pesada» (AHWR). En este contexto, donde no solo la energía nuclear, sino todo el sector energético, está experimentando una transición, la investigación y el análisis exhaustivos de los reactores de torio justifican plenamente el esfuerzo.
