Recientemente, la industria nuclear ha llamado la atención de un público más amplio debido al entusiasmo que rodea su potencial para alimentar futuros desarrollos de tecnologías de inteligencia artificial (IA) y blockchain.
Para agregar algo de contexto y ayudar a entender qué se puede esperar y cuáles son los plazos realistas, iniciamos una serie de artículos sobre este tema.
En este primero, nos enfocaremos en la evolución histórica del desarrollo nuclear.
La evolución de la energía nuclear
Un golpe de vista a la historia global de las construcciones de reactores muestra una gran volatilidad, marcada por fases claras de crecimiento, estancamiento y declive (ver Figura 1). Cada fase refleja una compleja interacción de presiones geopolíticas, cambios económicos, percepción pública y cambios regulatorios. Analizaremos cada uno de los diferentes momentos por los que pasó la industria en las siguientes secciones.
El Big Bang nuclear
Impulsado por la Guerra Fría, el desarrollo inicial de la tecnología nuclear fue rápido y diverso (Googlea "auto nuclear" y "avión nuclear"). Esto llevó a una exploración y prototipado tempranos de las diferentes configuraciones que podrían conducir a reactores viables, como se muestra en la Tabla 1.
Este periodo de intensa innovación llevó rápidamente a un auge en la construcción de reactores, particularmente de aquellos moderados y refrigerados por agua, considerados más competitivos comercialmente. Este éxito inicial y la confianza en la nueva tecnología llevaron a proyecciones excesivamente optimistas en la primera mitad de los años 70, como se muestra en la Figura 2.
Las réplicas de Chernobyl
El exceso de confianza fue de corta duración, ya que dos grandes accidentes nucleares (Three Mile Island y Chernóbil) llevaron a una reevaluación de las expectativas y cambios en las regulaciones nucleares que impondrían requisitos más altos y aumentarían los tiempos y costos de construcción. Estos cambios llevaron a la pérdida de parte de la ventaja competitiva frente a las alternativas de combustibles fósiles. Adicionalmente, muchos proyectos de construcción en curso se retrasaron considerablemente debido a las reevaluaciones de diseño bajo nuevos requisitos, lo que llevó a la inflación de los costos.
Sin embargo, la principal consecuencia de estos accidentes fue un cambio significativo en la percepción pública. Desde su origen, había estado manchada con asociaciones con la carrera armamentística y percepciones de riesgo exageradas, pero esto último aumentó considerablemente por estos eventos (un grupo ambientalista en Francia incluso perpetró en 1982 un ataque con cohetes en un sitio de construcción de un reactor nuclear).
Como exploraremos en una futura publicación, hay una fuerte desconexión entre la percepción pública del riesgo y las consecuencias reales de los accidentes, que son relativamente bajas en comparación con eventos análogos en otras industrias. Esto es algo que ha sido ampliamente reconocido y se han propuesto múltiples explicaciones que no abordaremos ahora mismo (¡estén atentos a los próximos artículos!).
Como consecuencia directa de la construcción previamente acelerada y el nuevo entorno social adverso, la industria nuclear entró en un período de estancamiento en el mundo occidental. Esto llevó a dos de los constructores más grandes, Francia y EE. UU., a casi no construir nuevos reactores durante décadas.
La esperanza del este
En algunos países asiáticos, debido a su condición de adoptadores tardíos de la tecnología. la situación resultó significativamente distinta. Su desarrollo fue en un ecosistema más maduro y ha sido más estable desde finales de los años 80.
La inflación de los tiempos y costos de construcción no se ha observado tan comúnmente e incluso se ha producido una reducción en los tiempos de construcción debido al aprendizaje de manera consistente entre proyectos.
China emergió como un actor importante, impulsando gran parte de la construcción nuclear global después de la década de 2000.
Está mal, pero no tan mal
Junto con el fracaso de la construcción de nuevos reactores, hubo una mejora constante en el ciclo del combustible y la operaciónde los reactores. Esto llevó a un aumento notable del factor de carga (es decir, la cantidad de energía que se produce en comparación con una producción ideal de energía ininterrumpida del 100% en un año calendario). Esto produjo un aumento significativamente mayor de la energía nuclear producida (~ 10x) en comparación con el aumento de la capacidad instalada de energía (~ 6x) en el período 1975-2000, como se puede ver en las figuras 3 y 4.
Además, este aumento se observó entre todos los diferentes tipos de reactores e independientemente de la edad del reactor (ver Figura 5).
Esto tuvo el efecto de reducir la pérdida de participación en la energía total producida a pesar del estancamiento de la construcción, como se puede ver en la figura 6.
El (fallido) renacimiento nuclear
Hacía la década del 2000, la preocupación comenzó a crecer respecto a la pérdida en participación nuclear si se mantenían las tendencias de construcción del momento.
Este hecho, junto con una creciente conciencia de los riesgos y desventajas del uso de combustibles fósiles, llevó a lo que se llamó el renacimiento nuclear en la primera década del siglo XXI.
Para cumplir con el aumento esperado en el mercado de construcción de reactores, varios diseñadores presentaron lo que se denominó reactores de generación III+, con los diseños EPR y AP1000 como los principales diseños occidentales. Ambos reactores incurrieron en sobrecostos y sobretiempos significativos durante la construcción, lo que llevó a sus diseñadores a enfrentar grandes crisis e incluso bancarrota. En ambos casos, la baja significativa en nuevos proyectos de construcción en décadas previas y las proyecciones demasiado optimistas pueden ser culpados por los problemas encontrados.
Además de estos problemas, otro accidente nuclear importante ocurrió en Fukushima en 2011. Este accidente no produjo muertes por razones radiológicas, pero la percepción pública de los riesgos nucleares sufrió otro gran golpe.
Todo esto revirtió el aumento esperado en la demanda para la siguiente década e incluso hizo que algunos países se alejaran aún más de la energía nuclear (Alemania incluso se volvió no nuclear) con el consiguiente aumento en la quema de carbón.
Un SMR debajo de cada piedra
Como respuesta a los problemas que causaron el freno del renacimiento nuclear, un cambio en la filosofía ha tomado el foco en los últimos 15 años.
La idea de pasar de reactores de gran tamaño y la economía de escala a los Pequeños Reactores Modulares (SMR) y la economía de los grandes números no es nueva, pero ganó impulso como una forma de reducir los riesgos de la construcción nuclear, inherentemente altos debido a ser proyectos intensivos en capital y complejos con largos plazos de entrega.
En la última década, ha habido una explosión en el número de proyectos SMR en curso, como se muestra en la figura 7.
Estos diseños abarcan distintos tamaños, tecnologías y niveles de modularización e integración. Hay una carrera para ver cuáles de estos diseños resultan viables económicamente y si van a competir con los reactores nucleares grandes o si van a quedar en un rol complementario (por ejemplo, para lugares remotos o aplicaciones descentralizadas específicas).
Adicionalmente, los países asiáticos vienen demostrando que se pueden mantener los costos y tiempos de construcción proyectados en las centrales nucleares de gran tamaño. Esto ha mitigado algo del impulso para alejarse de este tipo de centrales al considerar nuevos proyectos.
¿Un futuro nuclear?
Vivimos en un mundo alimentado mayormente por combustibles fósiles, y se está generando una creciente conciencia sobre la necesidad de reducir su uso. Para este fin, las energías renovables son vitales, pero tienen problemas intrínsecos debido a su variabilidad y poca confiabilidad. Acá es donde la energía nuclear puede jugar un fuerte rol complementario, ya que puede ofrecer una fuente de energía verde, confiable y de alta densidad.
Además, en un mundo con demandas crecientes de tecnología de IA y blockchain, la energía nuclear puede proveer la energía distribuida necesaria. Y en tiempos de inestabilidad geopolítica, la alta densidad energética del combustible nuclear puede garantizar la seguridad energética.
Que la industria nuclear vea una edad de oro depende de varios factores:
- Éxito de los Nuevos Diseños: ¿Pueden los nuevos diseños, como los SMRs, ser competitivos y reducir el riesgo durante la construcción?
- Percepción Pública: ¿Es posible abordar las preocupaciones del público sobre la seguridad? Los nuevos reactores ya son ~10 veces más seguros que los actuales, pero el miedo aún persiste.
- Conciencia sobre el Cambio Climático: ¿Cuán seriamente se verá la necesidad de energía limpia?
- Demanda de Energía: ¿Se mantendrá la necesidad de producción de grandes cantidades de energía de manera distribuida?
Por ahora todo apunta hacia un futuro optimista, pero las respuestas definitivas vendrán en las próximas décadas.
¡Esté atento al próximo artículo centrado en las perspectivas de la industria nuclear!
