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1 de Junio de 2019
Energía

Reinventar el combustible nuclear

Un rediseño de las pastillas de uranio usadas en los reactores nucleares podría mejorar la seguridad y la eficiencia de las centrales.

Barras de combustible ensambladas en estructuras hexagonales en la central nuclear de Dukovany, en la República Checa. [Martin Divisek/Getty Images]

En síntesis

Durante décadas, el combustible empleado en los reactores nucleares de todo el mundo apenas ha cambiado.

Cuatro nuevos diseños de las pastillas de combustible prometen mejorar la seguridad y la eficiencia de las centrales.

Varias compañías ya han empezado a ensayar con nuevos materiales. Los regu-
ladores deberán ahora considerar su uso.

Los ingenieros están rediseñando el combustible de uranio que se emplea en casi todos los reactores nucleares del mundo. El objetivo consiste en reducir las probabilidades de que, en caso de accidente, se produzca una explosión de hidrógeno y se emita radiación al entorno, como ocurrió en 2011 en la central japonesa de Fukushima Daiichi. Los nuevos combustibles, que todavía deben perfeccionarse, ya se están probando.

Cuando los átomos de uranio se dividen en el núcleo de un reactor, se liberan neutrones y calor. Los sistemas instalados en el interior y alrededor del núcleo evitan que este se caliente en exceso. Sin embargo, mejorar el combustible para reducir las probabilidades de que el núcleo se funda o se agriete por sobrecalentamiento, así como de que se genere hidrógeno durante un accidente, disminuiría el riesgo de que se liberase material radiactivo al exterior. Además, esas mismas mejoras podrían aumentar la eficiencia de las centrales, lo que les permitiría producir electricidad de un modo más competitivo.

En el caso de EE.UU., el combustible de uranio que usan las 98 centrales del país viene en forma de pastillas cilíndricas, cada una del tamaño de la goma de borrar de un lápiz. Esas pastillas se apilan después en el interior de barras alargadas de zirconio, las cuales se sumergen en agua. Durante la fisión, los neutrones liberados en las pastillas atraviesan el zirconio con facilidad y penetran en otras barras, lo que mantiene una reacción en cadena que produce calor. Este transforma el agua en vapor y, por medio de turbinas, produce electricidad.

El zirconio se emplea debido a que los neutrones lo atraviesan con facilidad. En el pasado, la prospección del uranio, su extracción, procesado y enriquecimiento eran procesos complejos, y los neutrones eran demasiado preciados como para perderlos. Sin embargo, tal y como demostró el accidente de Fukushima, si el zirconio se sobrecalienta, puede reaccionar con el agua y generar hidrógeno, potencialmente explosivo.

Hoy la técnica ha avanzado. Sabemos que el uranio es abundante y puede enriquecerse con facilidad, por lo que podemos permitirnos sacrificar algunos neutrones. Como consecuencia, científicos e ingenieros han comenzado a trabajar en diseños alternativos que minimizan la producción de hidrógeno y resisten temperaturas mayores.

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