La transmutación se basa en un proceso de dos etapas para explotar como combustible el metal común torio
Nelson Hernández
01/06/2024
La transmutación nuclear promete reducir la radiactividad de los desechos de centrales atómicas de cientos de miles de años a menos de 500 años. El invento podría aplicarse al 99% de los desechos radiactivos ya existentes / Endesa
Un eterno y costoso problema para la industria nuclear es la disposición del material altamente radiactivo que generan las centrales atómicas. La radiactividad de los residuos nucleares se prolonga por cientos de miles de años después de extraerles toda su energía útil. Por eso países como Finlandia, Suecia y España están construyendo cementerios subterráneos a gran profundidad para almacenarlos permanentemente.
El científico Carlo Rubbia encontró la respuesta y la empresa suiza Transmutex busca comercializar su idea. Combinar un acelerador de partículas con un reactor nuclear subcrítico para poder usar un elemento ligeramente radiactivo como combustible de la fisión. El avance tecnológico es conocido como transmutación nuclear y promete reducir la radiactividad de los desechos nucleares de cientos de miles de años a menos de 500 años. El invento podría aplicarse al 99% de los desechos nucleares ya existentes.
El manejo de los residuos nucleares siempre ha sido un gran problema/ Pixabay
Alquimia reinventada
La transmutación ha sido un concepto de fascinación desde los días en que los alquimistas intentaron en vano convertir los metales básicos en oro. La transmutación nuclear es el proceso de convertir un elemento químico en otro, alterando la estructura del núcleo atómico. Este proceso puede ser inducido por una reacción nuclear o espontáneamente por una desintegración radiactiva.
Para transmutar un elemento, es necesario modificar el número de protones en el núcleo. Por ejemplo, para convertir plomo en oro, el plomo debe perder tres protones, ya que el plomo tiene 82 protones y el oro 79. Para transmutar un átomo, se puede hacer chocar sobre él partículas o átomos a gran velocidad. Para acelerar una partícula, se puede utilizar un mecanismo que le imparta energía, como un acelerador de partículas o un reactor nuclear. En los aceleradores, las partículas se mueven en el vacío para evitar colisionar con moléculas de gas.
El DATO
Carlo Rubbia tiene 90 años de edad. En 1984 ganó el Nobel de Física por el descubrimiento de los bosones W y Z. Entre 1989 y 1993 fue director general de la Organización Europea para la Investigación Nuclear.
Seguridad ante todo
Especialista la consideran más segura que la fisión y más práctica que la fusión, las otras dos reacciones nucleares que liberan energía almacenada en el núcleo de un átomo. La transmutación se basa en un proceso de dos etapas para explotar como combustible el metal común torio. Primero, la absorción de un neutrón que transmuta el torio en el isótopo de uranio 233 (U-238), el elemento estable que se encuentra en la naturaleza, que luego se fisiona para producir energía.
Por el contrario, la energía nuclear basada en uranio (que utiliza U-235 o U-238) implica principalmente un proceso de fisión directa. El U-235, cuando es golpeado por un neutrón, sufre inmediatamente fisión, dividiéndose en núcleos más pequeños y liberando energía, sin un paso intermedio de transmutación. La fusión aprovecha el hidrógeno, abundante e inagotable en la naturaleza, y produce una energía cuatro veces superior a la de la fisión. La fusión, por su parte, combina núcleos ligeros para crear unoa más grande y pesado. Sin embargo, la fisión es la que se emplea en el mundo para producir electricidad. Por ser una reacción física, tiene a su favor que no genera gases de efecto invernadero ni partículas contaminantes.
A diferencia del uranio, el torio no produce plutonio u otros desechos altamente radiactivos. En cuanto a la seguridad operativa, el acelerador de partículas permite una parada inmediata de la reacción de transmutación en dos milisegundos, y el enfriamiento de plomo líquido en el reactor tiene propiedad de autoenfriamiento en caso de mal funcionamiento.
/ PixabayEl desperdicio es el problema
Más de 20 países, incluidos Estados Unidos, Francia, Reino Unido y Corea del Sur, acordaron en las negociaciones climáticas de la COP28 de la ONU el año pasado triplicar la capacidad de energía nuclear para 2050, actualmente no hay un sitio de almacenamiento a largo plazo en funcionamiento. Finlandia está construyendo la primera instalación de este tipo en el mundo, que dice que protegerá de manera segura los desechos durante 100.000 años. Mientras, varios países han iniciado importantes programas para explorar la transmutación, según la Agencia de Energía Nuclear de la OCDE intergubernamental.
“Transmutex está tratando de resolver el problema que hemos tenido durante mucho tiempo en la energía nuclear, que en realidad no es seguridad, sino desperdicio,” dijo Albert Wenger, un inversionista en Union Square Ventures, que está financiando la puesta en marcha. Varios países han iniciado importantes programas para explorar la transmutación, según la Agencia de Energía Nuclear de la OCDE intergubernamental.
EL DATO
En España, la Ley 54/1997 definió residuo radiactivo como: “Cualquier material o producto de desecho para el cual no está previsto ningún uso, que contiene o está contaminado con radionucleidos en concentraciones o niveles de actividad superiores a los establecidos por el Ministerio de Industria y Energía previo informe del Consejo de Seguridad Nuclear”.
Los hay de todo tipo
Los residuos radiactivos son materiales en forma gaseosa, liquida o sólida para los que no está previsto ningún uso. Contienen o están contaminados con elementos químicos radiactivos en concentraciones superiores a las establecidas por los organismos reguladores. Estos residuos suponen un riesgo para el ser humano y el medio ambiente por las radiaciones ionizantes emitidas por radionucleidos que contienen. La Unión Europea los clasifica en función de su almacenamiento definitivo.
De baja y media actividad: reducen su radiactividad a la mitad en menos de 30 años. Pueden ser herramientas, ropa de trabajo, instrumental médico y otros materiales utilizados en algunas industrias, hospitales, laboratorios de investigación y centrales nucleares.
De muy baja actividad: por su bajo contenido radiactivo, precisan de menores requisitos para su gestión. Decaen suficientemente tras un período temporal de almacenamiento inferior a 5 años, después del cual son declarados exentos. La mayor parte tiene su origen en el desmantelamiento de las centrales nucleares.
De alta actividad: Se trata, principalmente, del combustible irradiado de los reactores nucleares y otros materiales con niveles elevados de actividad, normalmente con un contenido apreciable de radionucleidos de vida larga. Están constituido básicamente por el combustible gastado en los reactores nucleares y por otros materiales con niveles elevados de radiactividad, normalmente con un contenido apreciable de radionucleidos de vida larga.
Reducir los niveles radiactivos
Franklin Servan-Schreiber, director ejecutivo de Transmutex, dijo que la transmutación fue la primera tecnología tomada en serio por una agencia de residuos nucleares para reducir la cantidad de residuos nucleares. Jack Henderson, presidente del grupo de física nuclear en el Instituto de Física de UKrays e investigador de la Universidad de Surrey, asegura que si se puede demostrar que funciona, básicamente se obtienen dos avances en uno: “Puedes reducir el nivel de radiactividad quemando algunos de los isótopos de mayor vida producidos en tu reactor y obtener energía al mismo tiempo”.
El DATO
La mayor parte de los residuos radiactivos generados en España son de baja y media actividad, producidos en hospitales, centros de investigación, industrias y centrales nucleares.
Un obstáculo potencial para la viabilidad de la transmutación es el costo de la configuración. El precio de construir un reactor junto con un acelerador de partículas no está claro, pero el Gran Colisionador de Hadrones en Cern necesitó una inversión de alrededor de 4.750 millones de dólares.
El proyecto cuenta con el apoyo del gobierno de Suiza y rondas de financiación privada que le han dado un impulso. Además, la tecnología llega en un momento ideal en el que el mundo intenta alejarse de los combustibles fósiles, pero al mismo tiempo demanda más energía que nunca. Sin embargo, tiene que sortear dos grandes obstáculos. La oposición a la fisión nuclear, con países como Alemania y España cerrando sus centrales. Y el alto coste. Ninguna planta nuclear puede darse esos lujos, quizá ni siquiera a pequeña escala. Por lo que requerirá un fuerte apoyo estatal.
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