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El 2 de diciembre de 1942, debajo de la tribuna de un estadio de tenis abandonado del campus de la Universidad de Chicago, el f铆sico italiano Enrico Fermi puso en marcha Chicago Pile-1 o CP-1, el primer reactor nuclear construido por el hombre. Desarrollado como parte del proyecto Manhattan, que culmin贸 con la fabricaci贸n de la primera bomba at贸mica, el reactor estaba formado por una pila de uranio, bloques de grafito y varas de cadmio para controlar la reacci贸n. El CP-1 fue la piedra basal (de uranio en este caso) a partir del cual se desarrollar铆an las siguientes generaciones de reactores nucleares, tanto para uso civil como militar.
Los reactores nucleares son dispositivos en donde tienen lugar reacciones at贸micas controladas. Pueden utilizarse para m煤ltiples fines pac铆ficos, como la generaci贸n de energ铆a el茅ctrica en centrales nucleares, la creaci贸n de radiois贸topos 煤tiles para la medicina o la industria, la investigaci贸n y desarrollo de tecnolog铆a nuclear o incluso para la fabricaci贸n de motores de propulsi贸n mar铆tima.
En la actualidad, tras setenta a帽os de investigaciones en donde una parte importante de los proyectos nucleares se destin贸 a la fabricaci贸n de dichos dispositivos para la producci贸n de energ铆a el茅ctrica, se encuentra en pleno desarrollo la cuarta generaci贸n de reactores nucleares.
鈥揕os reactores de cuarta generaci贸n presentan mejoras respecto de los actuales en aspectos vinculados con la seguridad, con la utilizaci贸n de los recursos naturales, como el uranio y el torio, con la econom铆a y con la proliferaci贸n 鈥揹etalla Carla Notari, decana del Instituto de Tecnolog铆a Nuclear Dan Beninson鈥. Y tambi茅n, junto con la generaci贸n el茅ctrica se menciona su aptitud para producci贸n de hidr贸geno y calor de proceso 鈥揳grega.
En las centrales nucleares, los reactores act煤an como calderas en donde la energ铆a t茅rmica es producida por la fisi贸n del combustible nuclear formado por un compuesto de uranio. En ellas el combustible, protegido por varias barreras f铆sicas, est谩 dentro de una vasija herm茅ticamente cerrada, junto con un sistema de control de la reacci贸n nuclear y un fluido refrigerante. El calor producido por el reactor se usa para producir vapor de agua, que mueve la turbina que genera la energ铆a el茅ctrica.
Durante la d茅cada del 50 se desarrollaron en Inglaterra, EE.UU. y Rusia los primeros reactores destinados a producir energ铆a el茅ctrica. A estos reactores se los conoce como de primera generaci贸n, ya que fueron los prototipos experimentales que demostraron que la producci贸n de electricidad a partir de la fisi贸n nuclear era factible a escala comercial.
Durante los a帽os 60 entr贸 en funcionamiento la segunda generaci贸n de reactores destinados a equipar plantas nucleoel茅ctricas. El uso de esta tecnolog铆a se mantuvo en vigencia hasta principios de la d茅cada del 90, y a lo largo de casi treinta a帽os se construyeron m谩s de 400 reactores de ese tipo, de los cuales la gran mayor铆a se encuentra en operaciones. Entre estas plantas se encuentran las centrales de nuestro pa铆s, Embalse y Atucha I y II.
Tras el accidente de la central de Three Mille Island en 1979 y el desastre de Chernobyl en 1986, la industria nuclear sufri贸 un golpe muy importante y la instalaci贸n de plantas de segunda generaci贸n se paraliz贸 a fines de la d茅cada del 80. Sin embargo, el comienzo de este declive coincidi贸 con la concientizaci贸n mundial acerca de los problemas que trae la generaci贸n de energ铆a el茅ctrica a partir del uso de los combustibles f贸siles, especialmente el calentamiento global producido por la emisi贸n a la atm贸sfera de los gases de efecto invernadero, principalmente el di贸xido de carbono.
Por ello, junto con el desarrollo de fuentes de energ铆a alternativas y renovables, como la e贸lica o la solar 鈥揳 nivel mundial鈥 comenz贸 a tenerse nuevamente en cuenta el uso de la energ铆a nuclear. Si bien presenta el problema de la disposici贸n de los residuos radiactivos, potencialmente da帽inos durante miles de a帽os, la energ铆a nucleoel茅ctrica tiene la ventaja de no producir gases de efecto invernadero.
La tercera generaci贸n de reactores incluy贸 modificaciones tendientes a alargar su vida 煤til, a mejorar los est谩ndares de seguridad, a reducir el volumen de residuos radiactivos y a disminuir los costos y los plazos de construcci贸n. El reactor Carem, dise帽ado por la Comisi贸n Nacional de Energ铆a At贸mica (CNEA), se ubica dentro de este grupo.
Sin embargo, las limitaciones propias de los sistemas de tercera generaci贸n que imponen un l铆mite infranqueable a su mejoramiento en ciertos aspectos de funcionamiento llevaron a la creaci贸n en enero del a帽o 2000 del proyecto GIF (Generation IV Internacional Forum), con el prop贸sito de desarrollar la cuarta generaci贸n de reactores.
El proyecto GIF fue creado por nueve pa铆ses: Argentina, Brasil, Canad谩, Francia, Jap贸n, Corea, Sud谩frica, Reino Unido y EE.UU., aunque actualmente Argentina, Brasil y Reino Unido s贸lo participan como miembros no activos. A帽os m谩s tarde se unieron al grupo fundador Suiza, Euratom (Comunidad Europea de Energ铆a At贸mica), China y Rusia.
En su hoja de ruta pueden leerse algunos de sus objetivos: generar energ铆a de forma sustentable, promover la disponibilidad de combustible nuclear a largo plazo, minimizar los residuos nucleares y los problemas de almacenamiento, sobresalir en seguridad y confiabilidad, tener un ciclo de costo menor a otras fuentes de energ铆a y ser una ruta muy poco atractiva para la obtenci贸n de material utilizable en armamentos nucleares.
El primer paso dado por el GIF fue seleccionar entre alrededor de cien dise帽os aquellos m谩s prometedores de cara a cumplimentar los objetivos planteados en la hoja de ruta. La elecci贸n, a cargo de un centenar de expertos internacionales, recay贸 en seis sistemas de 鈥渞eactores avanzados鈥, los cuales se prev茅 que est茅n en condiciones de entrar en funcionamiento con fines comerciales a partir del a帽o 2030. 鈥淟a penetraci贸n de los reactores de Generaci贸n IV ser谩 gradual y el reemplazo completo del parque nucleoel茅ctrico actual dar谩 lugar a un largo per铆odo de transici贸n. Esto da un interesante espacio de mejora y de innovaci贸n aplicable a los reactores actuales鈥, advierte Notari.
Si bien la constituci贸n de un grupo formal como el GIF, con el objetivo de trabajar colaborativamente a nivel internacional data del a帽o 2000, casi todos los sistemas analizados registran antecedentes muy antiguos. Lo que se busca con esta iniciativa es lograr que estos dise帽os sean desarrollados y mejorados hasta lograr altos niveles de seguridad y que sean econ贸micamente rentables frente a otras fuentes de energ铆a.
Los seis dise帽os seleccionados son el GFR (reactor r谩pido enfriado por gas), el SFR (reactor r谩pido enfriado por sodio), el LSR (reactor r谩pido enfriado por plomo), el MSR (reactor enfriado por sal fundida), el VHTR (reactor de muy alta temperatura) y el SCWR (reactor supercr铆tico enfriado por agua).
M谩s all谩 de sus diferencias, las ventajas que presentan estos modelos se basan, seg煤n el caso, en la ejecuci贸n de un ciclo cerrado de combustible, esto es, el reprocesamiento de los residuos nucleares y su posterior reutilizaci贸n, en la posibilidad de implementar sistemas de seguridad pasivos y en la obtenci贸n de temperaturas de funcionamiento mayores que las de los reactores actuales. Adem谩s, realizan de manera m谩s eficiente el ciclo t茅rmico y posibilitan la producci贸n de hidr贸geno y calor de proceso.
Entre los proyectos seleccionados se destacan los reactores conocidos como r谩pidos o convertidores. 鈥淓stos reactores se denominan as铆 porque el promedio de la poblaci贸n de neutrones libres que se encuentran en su n煤cleo tiene una energ铆a mayor que en los reactores de la actual generaci贸n鈥, detalla Notari.
Las reacciones nucleares en cadena se pueden mantener en el tiempo porque la fisi贸n de un 谩tomo fisible (como el uranio o el plutonio) producida por un neutr贸n libera a su vez m谩s neutrones que producen nuevos procesos de fisi贸n, siempre y cuando exista material combustible en el n煤cleo. En este aspecto, la gran ventaja que presentan los reactores r谩pidos frente a los otros dise帽os escogidos por el GIF es que permiten un mejor aprovechamiento del uranio.
鈥淭odos los reactores en funcionamiento consumen combustible (t铆picamente el is贸topo U235 del uranio natural) pero al mismo tiempo producen algo de combustible nuevo, por ejemplo plutonio, derivado de la captura de neutrones por parte del U238, que es el otro is贸topo (mayoritario) que contiene el uranio natural鈥, se帽ala Notari.
En este marco, 鈥渓a caracter铆stica de los reactores r谩pidos es que pueden producir tanto combustible como el que consumen y a煤n m谩s. Esto significa que en estos reactores el combustible gastado, adecuadamente procesado, puede usarse para alimentar al mismo reactor r谩pido o a otros reactores. Este esquema tiene la potencialidad de disminuir enormemente el material residual de todo el proceso, no s贸lo por la v铆a de la disposici贸n final de menor cantidad de residuo de alta actividad proveniente de los combustibles gastados, sino porque disminuye dr谩sticamente las necesidades de uranio de la mina鈥, agrega.
Los primeros reactores r谩pidos experimentales comenzaron a construirse en las d茅cadas del 50 y del 60. Francia es el pa铆s que lidera claramente el desarrollo de este tipo de reactores y mantuvo en operaciones dos centrales con esas caracter铆sticas, Phenix (1973-2009) y Super Phenix (1986-1997). En la actualidad est谩n dise帽ando el prototipo Astrid como parte del GIF. Rusia tambi茅n oper贸 dos centrales r谩pidas, la BN-350 y la BN-600 y tiene la BN-800 en construcci贸n. Por su parte en el a帽o 2011 el primer reactor de neutrones r谩pidos experimental de China comenz贸 鈥損or primera vez鈥 a generar electricidad para la red el茅ctrica.
鈥淪i bien cada uno de los seis dise帽os muestra ventajas espec铆ficas, presumo que los reactores r谩pidos, tanto por el grado de desarrollo alcanzado como por la potencialidad para resolver el tal贸n de Aquiles de la generaci贸n nuclear, que es la disposici贸n final de los residuos de alta actividad, terminar谩n imponi茅ndose鈥, concluye Notari.
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