Energía nuclear
Las promesas infundadas de los pequeños reactores modulares

Artículo publicado originalmente en Peace Magazine.

En 2006, Elizabeth Holmes, fundadora de una empresa emergente de Silicon Valley llamada Theranos, apareció en la lista anual de la revista Inc de 30 empresarios menores de 30 años. Su iniciativa empresarial tenía que ver con la sangre, o más exactamente, con los análisis de sangre. En lugar de los habituales viales de sangre, Holmes afirmaba ser capaz de obtener resultados precisos sobre la salud de los pacientes utilizando una muestra muy pequeña de sangre extraída con un simple pinchazo.

La promesa era tentadora y Holmes tuvo una gran carrera durante una década. Contó con el apoyo de un grupo de celebridades y personas poderosas, como los ex secretarios de Estado estadounidenses Henry Kissinger y George Shultz, James Mattis, que más tarde fue secretario de Defensa de Estados Unidos, y el magnate de los medios de comunicación Rupert Murdoch. No es que se espere que ninguno de ellos sepa mucho sobre ciencia médica o análisis de sangre. Pero todo ese respaldo público ayudó. Como también lo hizo el inteligente marketing de Holmes. Theranos recaudó más de 700 millones de dólares de los inversores y recibió una valoración de mercado de casi 9000 millones de dólares en 2014.

La caída comenzó al año siguiente, cuando el Wall Street Journal sacó a la luz que Theranos utilizaba en realidad análisis de sangre estándar entre bastidores porque su tecnología no funcionaba realmente. En enero de 2022, Holmes fue declarada culpable de estafar a los inversores.

La segunda parte de la historia de Theranos es una excepción. En una cultura que alaba una estrategia de exageración rutinaria, encapsulada por el eslogan “fíchalo hasta que lo consigas”, es raro que un director general de tecnología sea declarado culpable de hacer promesas falsas. Pero la primera parte de la historia de Theranos -la exageración, la publicidad y la creencia en promesas imposibles- es en gran medida la norma, y no sólo en el caso de las empresas del sector sanitario.

Pequeños reactores nucleares modulares

La energía nuclear ofrece un gran ejemplo. En 2003, un importante estudio elaborado por los defensores de la energía nuclear en el Instituto Tecnológico de Massachusetts identificó los costes, la seguridad, la proliferación y los residuos como los cuatro “problemas sin resolver” de la energía nuclear. No es de extrañar, pues, que las empresas que intentan vender nuevos diseños de reactores afirmen que su producto será más barato, producirá menos residuos radiactivos -o ninguno-, será inmune a los accidentes y no contribuirá a la proliferación nuclear. Estas tentadoras promesas son el equivalente a analizar la sangre con un pinchazo.

n 2003, un importante estudio elaborado por los defensores de la energía nuclear en el Instituto Tecnológico de Massachusetts identificó los costes, la seguridad, la proliferación y los residuos como los cuatro “problemas sin resolver” de la energía nuclear

Y, como en el caso de Theranos, muchas de estas empresas han sido respaldadas por inversores ricos y portavoces influyentes, que normalmente han tenido tanto que ver con la energía nuclear como Kissinger con los análisis de sangre. Algunos ejemplos son Peter Thiel, el inversor de Silicon Valley; Stephen Harper, el ex primer ministro de Canadá; y Richard Branson, el fundador del grupo Virgin. Pero al igual que el producto Theranos no hizo lo que Elizabeth Holmes y sus patrocinadores pretendían, los nuevos diseños de reactores nucleares no resolverán los múltiples retos a los que se enfrenta la energía nuclear.

Una clase de reactores nucleares que se ha promocionado ampliamente en este sentido durante la última década son los pequeños reactores modulares (SMR). La promoción ha sido productiva para estas empresas, especialmente en Canadá. Algunas de estas empresas han recibido grandes cantidades de financiación de los gobiernos nacionales y provinciales. Entre ellas, Terrestrial Energy, que recibió 20 millones de dólares canadienses, y Moltex, que recibió 50,5 millones de dólares canadienses, ambas del Gobierno Federal. La provincia de Nuevo Brunswick se sumó a ellas concediendo 5 millones de CAD a Moltex y 25 millones de CAD en total a ARC-100.

Todas estas empresas han hecho diversas afirmaciones sobre los problemas mencionados. Moltex, por ejemplo, afirma que el diseño de su reactor “reduce los residuos”, una afirmación que también hace ARC-100. ARC-100 también afirma que es intrínsecamente seguro, mientras que Terrestrial afirma que es rentable. Tanto Terrestrial como ARC-100 afirman que son buenos en cuanto a la resistencia a la proliferación. En general, ningún diseño admite fallar en ninguno de estos retos.

La gestión de cualquiera de estos retos -mejora de la seguridad, resistencia a la proliferación, disminución de la generación de residuos y reducción de costes- tendrá que reflejarse en el diseño técnico del reactor nuclear. El problema es que cada uno de estos objetivos impulsará los requisitos del diseño del reactor en direcciones diferentes, a veces opuestas.

Economía

El reto más difícil es el económico. La energía nuclear es una forma cara de generar electricidad. En la edición de 2021 de su informe anual de costes, Lazard, la empresa de Wall Street, estimó que el coste nivelado de la electricidad de las nuevas centrales nucleares se situará entre 131 y 204 dólares por megavatio hora; en cambio, las centrales solares y eólicas de nueva construcción producen electricidad a un precio de entre 26 y 50 dólares por megavatio hora, según Lazard. La diferencia entre la energía nuclear y las energías renovables es grande, y cada vez mayor.

Mientras que los costes de la energía nuclear han aumentado con el tiempo, el coste nivelado de la electricidad para la energía solar y la eólica ha disminuido rápidamente, y se espera que esto continúe en las próximas décadas.

Incluso los costes de explotación de las centrales nucleares son elevados y muchos reactores se han cerrado por no ser rentables. En 2018, NextEra, una gran empresa de servicios eléctricos de Estados Unidos, decidió cerrar el reactor nuclear Duane Arnold, porque estimaba que la sustitución de la energía nuclear por la eólica “ahorrará a los clientes cerca de 300 millones de dólares en costes de energía, sobre la base del valor neto actual“.

En 2018, NextEra, una gran empresa de servicios eléctricos de Estados Unidos, decidió cerrar el reactor nuclear Duane Arnold, porque estimaba que la sustitución de la energía nuclear por la eólica ”ahorrará a los clientes cerca de 300 millones de dólares en costes de energía, sobre la base del valor neto actual“. 

El elevado coste de la construcción y explotación de las centrales nucleares es uno de los principales motivos del declive de la energía nuclear en todo el mundo. En 1996, la cuota de la energía nuclear en la generación comercial bruta de electricidad alcanzó un máximo del 17,5%. En 2020, ese porcentaje se había reducido al 10,1%, un 40% menos.

Los elevados costes descritos anteriormente corresponden a las grandes centrales nucleares. Los SMR, como su nombre indica, producen cantidades relativamente pequeñas de electricidad en comparación. Desde el punto de vista económico, esto es una desventaja. Cuando la potencia del reactor disminuye, genera menos ingresos para la empresa propietaria, pero el coste de construcción del reactor no es proporcionalmente menor. Por tanto, los SMR costarán más que los grandes reactores por cada unidad (megavatio) de capacidad de generación. Esto hace que la electricidad de los reactores pequeños sea más cara. Por eso, la mayoría de los primeros reactores pequeños construidos en Estados Unidos cerraron pronto: simplemente no podían competir económicamente.

Los defensores de los SMR argumentan que la pérdida de economías de escala se compensará con el ahorro que supondrá la fabricación en masa en las fábricas y que, al construirse estas plantas en gran número, los costes bajarán. Pero esta afirmación no es muy defendible. Históricamente, en Estados Unidos y Francia, los países con mayor número de centrales nucleares, los costes subieron, no bajaron, con la experiencia. Además, para conseguir tal ahorro, estos reactores tienen que fabricarse por centenares, si no por miles, incluso con hipótesis muy optimistas sobre las tasas de aprendizaje. Por último, incluso si los SMR llegaran a tener un coste por unidad de capacidad comparable al de los grandes reactores nucleares, eso no bastaría para hacerlos económicamente competitivos, porque su coste de producción de electricidad seguiría siendo muy superior al de la energía solar y eólica.

En este punto, los defensores de la energía nuclear suelen objetar. Dicen que no es una comparación justa, porque la energía solar y la eólica dependen de que el sol brille y el viento sople. Pero la idea de que la red eléctrica no puede funcionar de forma fiable si gran parte de la electricidad procede de fuentes variables como la solar y la eólica es un mito. Basta decir que, a pesar de las diferencias en sus características, la comparación de los costes de generación entre la energía nuclear y la solar y eólica no es inválida. Y la gran diferencia de estos costes significa que hay un amplio margen para pagar las tecnologías complementarias necesarias para adaptarse a la variabilidad de la energía solar y eólica.

Hay otras razones históricas para dudar de las exuberantes promesas de los defensores de los RME. En realidad, el coste real de los proyectos es muy superior al anunciado. Un estudio independiente demostró que 175 de los 180 proyectos de energía nuclear examinados tenían costes finales que superaban el presupuesto inicial en una media del 117% (y tardaban, de media, un 64% más de lo previsto).

Un estudio independiente demostró que 175 de los 180 proyectos de energía nuclear examinados tenían costes finales que superaban el presupuesto inicial en una media del 117% (y tardaban, de media, un 64% más de lo previsto).

La escalada de costes ya es evidente en el caso del SMR de NuScale, posiblemente el diseño más desarrollado en Occidente. El coste estimado del proyecto de la Asociación de Sistemas Eléctricos Municipales de Utah pasó de unos 3000 millones de dólares en 2014 a 6100 millones en 2020, es decir, para construir doce unidades del SMR de NuScale que debían generar 600 megavatios de energía. El coste era tan elevado que NuScale tuvo que cambiar su oferta a un número menor de unidades que sólo producen 462 megavatios, pero con un coste de 5320 millones de dólares. Es decir, el coste por kilovatio de capacidad de generación es de unos 11.500 dólares.

Esta cifra es aproximadamente un 80% más que el coste por kilovatio del famoso proyecto Vogtle en el momento en que se inició su construcción. Desde aquella estimación inicial de 14.000 millones de dólares para los dos reactores AP1000, el coste estimado del muy retrasado proyecto ha escalado más allá de 30.000 millones de dólares. Al igual que en el caso de los reactores AP1000, hay muchas razones para creer que si se construye un SMR NuScale, su coste final también superará ampliamente las estimaciones oficiales actuales.

La conclusión es que la energía nuclear, ya sea de reactores grandes o pequeños, no es económicamente competitiva. Pero esto no es lo que se oye de los vendedores de pequeños reactores modulares.

Líneas de tiempo

La otra promesa que hacen los promotores de los SMR es la rapidez con la que pueden desplegarse. GE-Hitachi, por ejemplo, afirma que un SMR podría estar “terminado ya en 2028” en el emplazamiento de Darlington. ARC-100 calificó la fecha de funcionamiento de 2029 como un “objetivo agresivo pero alcanzable”.

De nuevo, el historial sugiere lo contrario. Pensemos en NuScale. En 2008, la empresa proyectó que “una planta de NuScale podría estar produciendo electricidad en 2015-16”. A partir de 2022, la empresa proyecta 2029-30 como fecha de inicio de la generación. El KLT-40S de Rusia, un reactor desplegado en una barcaza, ofrece otro ejemplo. Cuando se empezó a construir en 2007, se preveía que el reactor empezaría a funcionar en octubre de 2010. En realidad, entró en servicio una década más tarde, en mayo de 2020.

Los diseños de SMR que se están considerando en Canadá están aún más lejos. En diciembre de 2021, Ontario Power Generation eligió el BWRX-300 para el emplazamiento de Darlington. Este diseño se basa en el diseño del Reactor Económico Simplificado de Agua en Ebullición (ESBWR) de GE-Hitachi, que se presentó para su autorización a la Comisión Reguladora Nuclear de Estados Unidos en 2005. Ese diseño ESBWR se modificó nueve veces; la NRC aprobó finalmente la revisión 10 de 2014. Si la Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear actúa con la debida diligencia, es posible que el BWRX-300 no obtenga la licencia de construcción hasta 2030 o más tarde. Eso supone que el diseño del BWRX-300 no se modifique. Y, luego, por supuesto, habrá los inevitables retrasos (y aumentos de costes) durante la construcción.

Lo preocupante de estos largos plazos es que el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático y otros organismos internacionales han advertido que, para detener los daños irreversibles del cambio climático, las emisiones tienen que reducirse drásticamente antes de 2030. La energía nuclear del BWRX-300 o de cualquiera de los otros SMR ni siquiera empezará a contribuir en ese plazo.

Lo preocupante de estos largos plazos es que el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático y otros organismos internacionales han advertido que, para detener los daños irreversibles del cambio climático, las emisiones tienen que reducirse drásticamente antes de 2030. La energía nuclear del BWRX-300 o de cualquiera de los otros SMR ni siquiera empezará a contribuir en ese plazo.

Residuos, proliferación y seguridad

Los reactores pequeños también causan todos los problemas habituales: el riesgo de accidentes graves, la producción de residuos radiactivos y el potencial de proliferación de armas nucleares.

Por su propia naturaleza, los reactores tienen propiedades fundamentales que los hacen peligrosos. Por ello, todas las centrales nucleares, incluidos los SMR, pueden sufrir accidentes que podrían provocar una contaminación radiactiva generalizada. Esta posibilidad se puso de manifiesto en 2011 cuando tres reactores de la central nuclear japonesa de Fukushima Daiichi se fundieron. El más pequeño de ellos, Fukushima Daiichi-1, tenía una potencia de 460 megavatios, sólo ligeramente superior a la potencia máxima de 300 megavatios que caracteriza a un SMR.

En igualdad de condiciones, hacer los reactores más pequeños reduce el riesgo y el impacto de los accidentes. Los reactores más pequeños tienen un menor inventario de material radiactivo y menos energía disponible para ser liberada durante un accidente. Pero incluso un reactor muy pequeño (por ejemplo, uno que genere menos de 10 megavatios de electricidad) puede sufrir accidentes que den lugar a importantes dosis de radiación para los ciudadanos.

Además, las propuestas de pequeños reactores modulares suelen contemplar la construcción de varios reactores en un mismo emplazamiento. El objetivo es reducir los costes aprovechando los elementos comunes de la infraestructura. La configuración ofrecida por NuScale, por ejemplo, tiene doce módulos de reactor en cada emplazamiento, aunque también ofrece versiones de cuatro y seis unidades. Con múltiples reactores, los inventarios radiactivos combinados podrían ser comparables a los de un reactor grande. Los reactores múltiples en un emplazamiento aumentan el riesgo de que un accidente en una unidad pueda inducir accidentes en otros reactores o dificultar la adopción de medidas preventivas en otros. Esto es especialmente cierto si la razón subyacente del accidente es una razón común que afecta a todos los reactores, como un terremoto. En el caso de los accidentes de la central japonesa de Fukushima Daiichi, las explosiones de un reactor dañaron la piscina de combustible gastado de otro reactor. Las fugas de radiación de una unidad dificultaron la aproximación de los trabajadores de emergencia a las otras unidades.

El otro resultado indeseable de la construcción de cualquier SMR es el aumento de la producción de residuos radiactivos. El proceso físico que subyace al funcionamiento de un SMR, es decir, la fisión nuclear, siempre dará lugar a la producción de sustancias radiactivas. Por tanto, la generación de residuos radiactivos está inextricablemente ligada a la producción de energía nuclear, independientemente del tipo de reactor que se utilice. A pesar de décadas de investigación bien financiada, no hay ninguna forma demostrada de gestionar estos residuos de forma segura debido a una combinación de problemas sociales y técnicos.

Las afirmaciones de los defensores de los SMR sobre la no producción de residuos no son creíbles, sobre todo si los residuos no se entienden como un tipo de material sino como una serie de flujos diferentes. Un artículo publicado recientemente en Proceedings of the National Academy of Sciences examinó tres diseños específicos de SMR y calculó que “en relación con un PWR a escala de gigavatios” estos tres producirán hasta 5,5 veces más de combustible gastado, 30 veces más de residuos de baja y media actividad de larga duración y 35 veces más residuos de baja y media vida. En otras palabras, en comparación con los grandes reactores de agua ligera, los SMR producen más residuos, no menos, por unidad de electricidad generada. Como comentó Paul Dorfman, de la Universidad de Sussex, “en comparación con los reactores convencionales existentes, los SMR aumentarían el volumen y la complejidad del problema de los residuos nucleares“.

Un artículo publicadorecientemente en Proeedings of the National Academy of Sciences examinó tres diseños específicos de SMR y calculó que “en relación con un PWR a escala de gigavatios” estos tres producirán hasta 5,5 veces más de combustible gastado, 30 veces más de residuos de baja y media actividad de larga duración y 35 veces más residuos de baja y media vida. 

Además, algunos de los diseños de los SMR implican el uso de materiales que son corrosivos y/o pirofóricos. El tratamiento de estas formas es más complicado. Por ejemplo, el diseño del ARC-100 utilizará sodio que no puede ser eliminado en depósitos geológicos sin un amplio procesamiento. Dicho procesamiento nunca se ha llevado a cabo a escala. La diferencia en las propiedades químicas significa que los métodos desarrollados para tratar los residuos de los reactores CANDU no funcionarán como tales para estos residuos.

Muchos diseños de SMR también agravan el problema de la proliferación. A diferencia del diseño del reactor CANDU, que utiliza uranio natural, muchos diseños de SMR utilizan formas de combustible que requieren uranio enriquecido o plutonio. Tanto el plutonio como el uranio altamente enriquecido en el isótopo uranio-235 pueden utilizarse para fabricar armas nucleares. Dado que las instalaciones de enriquecimiento de uranio pueden reconfigurarse para modificar los niveles de enriquecimiento, es posible que una instalación de enriquecimiento de uranio diseñada para producir combustible para un reactor se reconfigure para producir combustible para una bomba. En igualdad de condiciones, los diseños de reactores nucleares que requieren un combustible con niveles más altos de enriquecimiento de uranio suponen un mayor riesgo de proliferación; esta es la razón del esfuerzo internacional para convertir los reactores de investigación alimentados con uranio altamente enriquecido en combustible de uranio poco enriquecido o cerrarlos.

El plutonio se crea en todas las centrales nucleares que utilizan combustible de uranio, pero se produce junto a productos de fisión intensamente radiactivos. Prácticamente cualquier mezcla de isótopos de plutonio podría utilizarse para fabricar armas. La utilización del plutonio, ya sea para fabricar combustible nuclear o para fabricar armas nucleares, requiere el ”reprocesamiento“ del combustible gastado. Canadá no ha reprocesado el combustible gastado de sus reactores de potencia, pero algunos diseños de SMR, como el diseño Moltex, proponen “reciclar” el combustible gastado de CANDU. El año pasado, nueve empresas estadounidenses dedicadas a la no proliferación expertos escribieron al Primer Ministro Justin Trudeau expresando su grave preocupación "por la tecnología que Moltex propone utilizar".

El plutonio se crea en todas las centrales nucleares que utilizan combustible de uranio, pero se produce junto a productos de fisión intensamente radiactivos. Prácticamente cualquier mezcla de isótopos de plutonio podría utilizarse para fabricar armas.

El problema de la proliferación se agrava con los SMR de muchas maneras. En primer lugar, muchos diseños requieren el uso de combustible con niveles más altos de uranio-235 o plutonio. En segundo lugar, muchos diseños de SMR producirán mayores cantidades de plutonio por unidad de electricidad en comparación con los reactores actuales. En tercer lugar, en el caso muy improbable de que el mercado mundial de los SMR sea tan grande como afirman sus defensores, los países que no poseen actualmente tecnología nuclear adquirirán algunos de los medios técnicos para fabricar armas nucleares.

Conclusión

La saga de Theranos debería recordarnos que debemos ser escépticos ante las promesas infundadas. Tales promesas son el combustible que impulsa el interés actual por los pequeños reactores nucleares modulares. Pero, como se ha explicado, hay buenas razones para esperar que los pequeños reactores modulares no resuelvan los retos a los que se enfrenta la energía nuclear. En particular, no son económicos y, por tanto, fracasarán comercialmente. Otras afirmaciones también suelen ser infundadas.

Un buen ejemplo de este tipo de afirmaciones defectuosas, con cierto paralelismo con Theranos, fue Transatomic Power: una empresa que afirmaba tener un diseño de reactor que “consumiría alrededor de una tonelada de residuos nucleares al año, dejando sólo cuatro kilogramos“. La empresa recaudó al menos 4,5 millones de dólares de inversores, incluido el Founders Fund de Peter Thiel. Posteriormente, después de que Kord Smith, profesor del MIT, revisara el diseño y descubriera graves fallos, los promotores se echaron atrás en estas promesas. Las causas, según Smith, fueron el hecho de que las afirmaciones originales no se sometieron a ”ningún tipo de revisión por pares“ y también ”no escuchar con suficiente atención cuando la gente cuestionaba las conclusiones a las que llegaba“.

Por desgracia, en lugar de ver las cosas claras, los organismos gubernamentales malgastan el dinero en financiar propuestas de pequeños reactores modulares. Y lo que es peor, tratan de justificar esa financiación repitiendo las altisonantes afirmaciones de los promotores de estas tecnologías. Sería mejor que se centraran en las fuentes de energía de bajas emisiones de carbono probadas, como la eólica y la solar, y en las tecnologías que permiten que estas proporcionen una fracción mucho mayor de nuestras necesidades energéticas.

El camino hacia un mundo seguro y ecológicamente sostenible se aleja de la energía nuclear y de los pequeños reactores modulares.

Traducción de Raúl Sánchez Saura.