Estado actual de la energía nuclear

En el post anterior, busqué introducir la situación actual de la energía nuclear y plantear la viabilidad (o no) de que pueda ser introducida en Chile para complementar nuestra matriz energética.

Por: Joaquin Stephens- Co-founder & General Partner en Platanus

Esta parte contará la historia, estado actual y beneficios principales de la energía nuclear como parte de la matriz eléctrica mundial. El tema da para mucho, pero mi intención es señalar aspectos básicos para el público general (como yo). Aquellos más expertos en el tema sepan disculpar las simplificaciones.

Qué es la energía nuclear

A finales de los años 30, la humanidad descubrió que podía dividir átomos pesados si los bombardeaba con otras partículas, idealmente neutrones. De esta división resultaban átomos más ligeros y se disparaban neutrones, a la par que se liberaba energía en forma de calor. Debido a que la energía provenía del núcleo del átomo, se le llamó energía nuclear, y al proceso, fisión nuclear.

Si se lograba alinear ciertas características de estos átomos pesados, los neutrones liberados chocarían con otros átomos, que a su vez liberarían más neutrones, que chocarían con otros átomos y así sucesivamente produciendo una reacción en cadena.

Un reactor de energía nuclear logra mantener esta fisión nuclear controlada, aprovechando las enormes cantidades de calor que se liberan para generar electricidad.

El concepto más simple es similar a otras centrales termoeléctricas. Se utiliza un combustible para generar calor, el cual calienta una caldera de agua que al evaporarse hace girar una turbina conectada a un generador eléctrico. Mientras algunas centrales termoeléctricas utilizan carbón como combustible para calentar el agua, la planta de energía evapora el agua gracias al calor generado por la fisión de átomos de uranio enriquecido.

Breve historia

Lamentablemente, el primer uso que le dio la humanidad a la fisión nuclear fue muy mala propaganda. No deja muy bien parada frente a la opinión pública una nueva tecnología que se usa para aniquilar dos ciudades japonesas.

Como una segunda oportunidad, en la década de los 50 los países impulsan políticas que buscaban ampliar las investigaciones al uso civil de la energía nuclear, como para generación de electricidad. El gran ejemplo es el discurso de Atom for Peace del presidente estadounidense Eisenhower.

En 1954 la URSS pone en marcha la primera central nuclear de generación eléctrica de uso comercial, el reactor AM-1 (Atom Mirny o Átomo Pacífico).

Las siguientes décadas fueron de gran desarrollo en centrales nucleares a lo largo de varios países. Francia, por ejemplo, comenzó un proceso de nuclearización el año 1974 en respuesta a la crisis del petróleo del año 1973, llegando a tener un 75% de su matriz eléctrica en base a energía nuclear.

Los países exploraron y desarrollaron distintos tipos de reactores nucleares, los que se diferencian principalmente por dos elementos: aquel utilizado para enfriar el núcleo y aprovechar el calor liberado (generalmente agua) y aquel material usado como moderador para controlar la reacción en cadena (el famoso grafito de la serie Chernobyl).

El estancamiento

La falta de personal capacitado, demoras en la construcción, alza de de intereses y otros factores incrementaron los costos de los reactores, haciéndolos poco atractivos desde un punto de vista financiero frente a otras formas de producción eléctrica, sobre todo cuando se iban reduciendo los costos de las energías renovables.

Por otro lado, la opinión pública asimila la energía nuclear con la guerra fría y la carrera armamentística, poniéndose en contra de la construcción y operación de plantas nucleares. Esto se manifiesta sobre todo en los movimientos medioambientales, que se establecen como férreos opositores a la construcción de nuevas centrales nucleares. Se establece un pensamiento generalizado de “not in my backyard”.

Los accidentes de Three Mile Island (EEUU - 1979) y Chernobyl (URSS - 1986) acrecientan este sentimiento, además de subir más los costos de producción al aumentar la regulación de seguridad en torno a las plantas.

Aun con estos problemas, en los años 90 alrededor del 17% de la electricidad mundial era generada por la energía nuclear. Tal vez mejorando varios aspectos podría haber un renacer nuclear. Pero no todavía.

Fukushima (Japón - 2011) generó otra ola de desprestigio de este tipo de energía, llevando a países como Alemania a acelerar su desconexión nuclear y al resto del mundo a pausar o tachar los planes nucleares.

Hoy podríamos estar viendo un nuevo renacer nuclear.

Con 440 reactores operativos y 66 en construcción, las plantas nucleares generan aproximadamente un 9% de la electricidad mundial. Este 2025 se espera que la energía nuclear produzca la mayor cantidad de electricidad en su historia y su interés es de los más altos desde la crisis del petróleo de los años 70.

Lo interesante es que mientras que en los años 90 era Europa el dominante en energía nuclear, hoy en día la mitad de los proyectos en construcción están en China y todos los nuevos proyectos están utilizando diseños chinos o rusos para sus reactores.

Beneficios de la energía nuclear

El mundo está viviendo una electrificación acelerada. El acceso de la población a más aparatos electrónicos, como el aire acondicionado, un cambio hacia una industria impulsada por electricidad y un aumento en los recursos destinados a la digitalización e inteligencia artificial impulsaron la mayor demanda de electricidad registrada en la historia.

Con esta tendencia que sólo debiese aumentar, es necesario considerar los beneficios que otorga la energía nuclear como parte de una matriz eléctrica.

Baja emisiones de CO2

En conjunto con la energía solar, hidroeléctrica, eólica y geotérmica, la energía nuclear prácticamente no emite CO2, lo que va en línea con los planes mundiales de emisiones neta cero el 2050.

De hecho, en la COP28 de 2023, más de 20 países anunciaron una iniciativa conjunta para triplicar la capacidad nuclear mundial para 2050 como medida para avanzar en la descarbonización. Aún con el desastre de Fukushima a sus espaldas, Japón es uno de esos países

Es eficiente en temas de combustible

Una de las mayores características de la energía nuclear es la relación energía generada por kilo de combustible. Aproximadamente 8,8 gramos de uranio producen el equivalente a 1,3 toneladas de carbón.

La siguiente tabla muestra el tiempo que 1kg de combustible puede mantener prendida una ampolleta de 100W.

Estable y constante

Con la tecnología actual de baterías, los países no pueden tener una matriz energética completamente de energías renovables como la solar y eólica, dado que no proveen de energía constante y estable. Cada planta energética tiene un factor de capacidad, que es el porcentaje de energía generada sobre la máxima teórica que una central podría generar en un periodo de tiempo. Por factores obvios, la energía solar tiene un factor de capacidad de 17-28%, mientras que la energía eólica es de un 32-47%.

En contraste, la nuclear puede llegar a un factor de capacidad de 90%. Esto significa que una planta nuclear puede producir energía de manera constante, día y noche, salvo paradas de recarga o mantenimiento (usualmente una vez al año).

De esta forma, la energía nuclear es una buena alternativa de bajas emisiones para complementar una matriz energética con energías renovables.

Da independencia a los países en su matriz energética

La guerra en Ucrania y la crisis en el suministro de gas natural a Europa mostraron la vulnerabilidad de depender fuertemente de combustibles fósiles importados. Las plantas nucleares son una forma de elevar la autosuficiencia energética de un país, dado que el combustible nuclear es compacto, se puede almacenar a largo plazo y comprase a distintos proveedores (Australia, Canadá, Kazajistán; hasta en EEUU están construyendo actualmente una planta de enriquecimiento de uranio). Esto hace a los países menos propensos a shocks de precios o embargos en comparación con el gas o petróleo.

Es segura

Si bien de alto impacto, los accidentes nucleares han sido sumamente escasos. En términos de muertes por energía producida, la energía nuclear es mucho más segura que los combustibles fósiles y a la par con las energías renovables.

A lo largo de los años se ha aumentado sustancialmente las medidas de seguridad de los reactores y su operación. Por ejemplo, en EEUU no se han producido muertes por plantas comerciales de energía nuclear, en gran parte gracias a su robusta regulación y segura operación.

¿Dónde está el pero?

A simple vista, es sencillo pensar que la energía nuclear es la panacea que puede solucionar la demanda energética del planeta sin aumentar los gases de efecto invernadero.

Lamentablemente, no es tan sencillo. La energía nuclear, como otros tipos de energía (si no más), cuenta con varios desafíos, como los costos asociados a su producción y operación, la disponibilidad de combustible, la disposición de desechos y la fuerte oposición de la opinión pública.

En el siguiente y último post abordaré estos desafíos de la energía nuclear, para terminar con un análisis de su potencial introducción (o no) en Chile.

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