El SMR chino se adelanta a proyectos similares, estancados, en EE.UU., Alemania y Sudáfrica y hace entrar en red su primer modelo de demostración de una central nuclear modular de baja potencia, refrigerada a helio y con «seguridad inherente», como se dice de los diseños que aseguran el enfriamiento del núcleo del reactor en forma pasiva.
La nueva propuesta china es tecnológicamente muy divergente de otras 5 centrales modulares compactas refrigeradas a agua, hoy activas en Pakistán, India y Rusia (que tiene 3). Vemos los pros y contras de esta máquina respecto del CAREM.
La Asociación de Energía Nuclear de China acaba de anunciar la puesta en marcha de un pequeño reactor modular (SMR) de 200 megavatios que ya está suministrando energía a la red eléctrica del país.
Lamentamos desmentir la gacetilla de la Asociación, pero esta propuesta china de SMR (Reactor Modular Chico) no es el primero operativo en esa clase en el mundo. Tampoco es el primero compacto, si por compacto entendemos un reactor sin bombas de circulación de refrigerante. Incluso entre los muy específicamente refrigerados a gas y con combustibles de tipo «pebble», hay algunos que entraron en línea hace 23 años, como el HTR alemán.
Pero lo que sí es verdad es que, a diferencia de Alemania, EEUU, Rusia y Sudáfrica, que han venido jugueteando con estas máquinas llamadas «pebble bed» sin pasar de prototipos, el modelo de demostración chino está pensado para fabricarse por centenares, en forma centralizada.
Los futuros SMR chinos serán muy parecidos al que entró en línea la semana pasada. A lo sumo tendrán algunas modificaciones finales que surjan de la evaluación en estos primeros años.
China tiene 2 modelos de central nucleoeléctrica con los que quiere matar cuatro pájaros de un tiro:
* bajar, a pura escala de fabricación, el costo inicial de las centrales nucleares, clonando N veces un mismo modelo,
* abatir la polución aérea de las ciudades y fundar nuevas ciudades en el Noroeste despoblado del país,
* disminuir la «huella de carbono» de toda la economía china, máxima emisora de gases invernadero del mundo, para librar sus exportaciones de posibles barreras aduaneras,
* quitarle a Rusia se actual papel de primer exportador mundial de centrales nucleoeléctricas.
Los dos modelos con que China acometerá estas cuatro tareas son, por el lado de las máquinas de gran potencia, la central Hualong-1 (cuya compra estamos negociando). Por el lado de las máquinas de baja potencia más factibles de fabricación masiva y con seguridad inherente, este reactor del Grupo Huaneng de 200 MW. Son los finalistas de un proceso de selección que empezó en 1991.
Bajar costos evitando que cada reactor sea un prototipo distinto de los anteriores. Es lo que hizo Henry Ford con su modelo T en automovilismo, y es lo que hicieron los franceses con su célebre reactor EDF de 900 MW, sólo que a fines de los ’80 y por presiones ecologistas tiraron la toalla tras haber construido 53 unidades casi idénticas y con una foja de servicios admirable.
Con el milenio, los franceses se lanzaron a gigantes pan-europeos de 1600 MW en los que cada país de la UE debía poner algunos componentes, aún sin tener una industria avezada en lo atómico. Entre demoras y chapuzas iniciales en un proyecto demasiado grande y demasiado comunitario, se fundieron EDF y también su sucesora privada AREVA.
Con el Huaneng 200, los chinos piensan repetir la historia francesa -curiosamente, la más exitosa de la historia nucleoeléctrica- pero sin el gigantismo ni el asociativismo. Podría ser el Ford T de la energía nuclear.
Lo ya conseguido es que, situado en la bahía de Shidao, en la provincia de Shandong, al este del país, el nuevo reactor del holding estatal China Huaneng Group es capaz de generar 200 megavatios de electricidad, una décima parte de la potencia del Hualong-1, y con una ocupación de terreno de una quinta parte. Huaneng está ligada a través de un entramado corporativo estatal a la China National Nuclear Corporation, que dueña del diseño Hualong-1.
Lo modular y chico se puso de moda en el mundo nuclear, dominado hasta 2010 por una tendencia al gigantismo. Como el punto flaco financiero de la electricidad nuclear es la enorme inversión inicial, hoy el dogma nuevo son los reactores chicos, con componentes producibles en serie, como si fueran autopartes de camiones, y ensamblados «in situ». De este modo deberían lograr una amortización más rápida de los costos entre las primeras excavaciones y la entrada en línea.
El diseño «pebble bed» viene de Alemania. Es muy diferente de los reactores refrigerados a agua, sea liviana o pesada, presurizada o hirviente. El núcleo no tiene elementos combustibles metálicos, sino pelotas de grafito del tamaño de bolas de billar, centenares de miles de ellas, llamadas «pebbles» por lo parecidas a cantos rodados. En el interior de las «pebbles» el grafito está embebido de partículas de óxidos de uranio de bajo enriquecimiento. El exterior está blindado por una capa de cerámica protectora más dura, de carburo de silicio.
Las «pebbles» se amontonan hasta que los neutrones emitidos por la descomposición del uranio 235, «termalizados» por el grafito, arman una reacción en cadena. Ésta se autocontrola con un chorro ascendente de helio, que sopla desde abajo, a través de las pila de pebbles, y con tanto caudal que las mantiene en vilo y relativamente separadas entre sí. Este tira y afloja entre la reactividad del lecho de «pebbes» y la velocidad del gas refrigerante alcanza para generar un funcionamiento elástico pero constante del reactor.
La temperatura del helio a la salida del núcleo puede oscilar entre 450° C y más de 900° C, de modo que la potencia eléctrica en el generador también puede ser variable a voluntad. Esto da capacidad de seguimiento de carga de la red, algo bastante difícil para las centrales nucleares PWR y BWR, pensadas para funcionar 24×7 a potencia máxima.
Sin salir de su circuito primario, el helio caliente hace lo mismo que el agua del primario en una central PWR o BWR: le traspasa su calor mediante un generador de vapor a un circuito secundario de agua, , que se vaporiza y activa la turbina del grupo generador eléctrico.
Obviamente, además de la refrigeración, que aumenta pasivamente con los picos de potencia, existen otros medios de controlar a voluntad este reactor: barras absorbentes de neutrones que se pueden introducir en el lecho, pebbles con la misma capacidad, y barras de «scram» que caen por gravedad para parada en emergencia.
Como el flujo de helio a través de la pila de «pebbles» es inevitable (los gases calientes se elevan), el reactor puede enfriarse por tiempo indefinido tras un «scram». No hacen falta fuentes de electricidad externas para garantizar este soplado. Se busca que la temperatura de estos raros elementos combustibles no exceda el umbral de su estabilidad estructural. Y como se trata de cerámicos, es muy alta: 1600° C.
China está ahora mismo probando un segundo Huaneng 200 para conectarlo junto al anterior a la red eléctrica. Según el comunicado de la Asociación de Energía Nuclear de China, este reactor dual estará en pleno funcionamiento comercial a mediados del próximo año.
China: la nueva potencia nuclear mundial
La apuesta de China por la energía nuclear es clara. Se estima que el país asiático invertirá cerca de 400 mil millones de euros en construir al menos 150 nuevos reactores durante los próximos 15 años, más de los que el resto del mundo ha construido en los últimos 35. De esta manera, el país asiático adelantaría a EEUU y se convertiría en el primer generador de energía nuclear del mundo. El presidente de la empresa estatal China General Nuclear Power Corp. describió que el objetivo del país asiático es obtener 200 gigavatios de este tipo de energía para 2035. Esto, según él, sería suficiente para abastecer a más de una docena de ciudades del tamaño de Beijing.
¿Adónde queda el CAREM argentino ante esta novedad?
Donde está desde 2011, cuando se empezaron a cavar sus cimientos: en fase de prototipo sin terminar. Debido a una fiebre de rediseños, el avance de obra hasta 2015 fue muy lento, y se fue deteniendo con el bajón de presupuesto de la CNEA en 2016, y se clavó en un 61% en 2018, cuando el presupuesto llegó al 52% del de 2016… en pesos. Sic.
Desde este año, la obra civil -básicamente, hormigón y más hormigón- se puso nuevamente activa. La semana pasada el proveedor principal del prototipo, IMPSA, terminó una pieza metálica importante, el blindaje térmico del recipiente de presión. Pero a este último componente, una vasija de acero forjado de 11 metros de largo, todavía le falta trabajo. No parece posible que se integren los componentes metálicos, mecánicos, electrónicos e informáticos de toda la central en 2023.
Si Alberto Fernández quería mostrar obra no sólo al país sino al mundo, al dejar en su sitio a la dirección macrista del Programa Nuclear y desentenderse de todo asunto atómico, probablemente se perdió la oportunidad del final de obra.
Digo «probablemente», porque para finalizar este prototipo debe llegar el BOP, es decir la turbina y sus equipos auxiliares, y empezarse lentamente las pruebas de estanqueidad en frío, sin combustible. Luego de las últimas habilitaciones regulatorias, se va cargando el mismo. Y luego se va entrando, paso por paso, en criticidad, hasta llegar cautelosamente a potencia plena.
Eso no toma menos de un año y medio luego del final de obra, si valen mis recuerdos de Atucha I, Embalse y Atucha II. Pero máxime en un prototipo en que la CNEA se juega su prestigio, se va con pie de plomo sí o sí. El CAREM por ende, deberá sobrevivir a un cambio de gobierno y tal vez a dos. Y en esas lides hasta ahora viene teniendo mala suerte.
Luego de que el prototipo haya pasado todo tipo de pruebas en línea, se definirá el diseño definitivo del módulo base del CAREM industrial, que no será de 32 MW como el prototipo, sino de 120 o 125 MW. Un módulo alcanza para producir electricidad, pero una central completa consta de 4 módulos y 480 a 500 MW. La idea base es que mientras se van integrando los 2 o 3 restantes, la central ya está trabajando y pagando sus costos de obra. Es una de las cosas buenas de un reactor modular.
Conocí el proyecto del CAREM a los 31 años cuando empecé a hacer periodismo científico, en 1985. He peleado toda mi carrera para que salga adelante. Ignoro si estaré aquí cuando se termine la obra del CAREM industrial. Hay gente que se quemó la vida tratando de sacar de planos y poner esta centralita nuclear argentina en el mundo real. Cacho Otheguy, el ex gerente general de INVAP, sin ir más lejos. Y en todo ese tiempo, y porque lo vieron bonito y lógico, este diseño lo copiaron sin asco los coreanos (con el Kaeri SMART) y los estadounidenses (con el NuScale).
Y sin embargo, aunque nuestro proyecto está tan verde, le tengo más fe al CAREM que al Huaneng 200. Esta central china es demasiado revolucionaria, demasiado rupturista con la tradición de los reactores enfriados a agua liviana presurizada, o PWRs. Para llegar a la perfección a ese diseño tan nuevo probablemente le falta resolver «problemas de dentición» que no serán fáciles de atravesar.
Por ejemplo, el de la generación de polvo dentro del primario, por el constante entrechocamiento de las pebbles revestidas de cerámica en medio de un huracán de helio a 900 grados. ¿Qué pasa si el polvo obstruye los túbulos del generador de vapor? ¿Cómo se hace para drenar el calor del núcleo?
Tampoco es un tema menor que nuestro CAREM se modera y refrigera con agua, probadamente incombustible, pero el Huaneng-200 se modera con grafito embebido en uranio. El grafito forma el «carozo» de cada pebble, y estos elementos combustibles tan novedosos están sometidos a una abrasión constante, de modo que tras un tiempo de uso el grafito debe quedar algo expuesto al gas en circulación.
OK, aceptado, se trata de helio, un gas noble y por ende incapaz de combinaciones químicas. Pero si llega a entrar un poco de aire, nomás, en el primario, ¿qué pasa con el grafito tan caliente al ponerse en contacto con oxígeno? Recuerdo dos grandes casos de incendios de grafito en reactores nucleares. El de Windscale, en la costa de West Cumbria, en las Highlands escocesas, en 1957, y el de la unidad 4 de la central de Chernobil, en 1986, en tierras boscosas que hoy son de Ucrania.
Esto me lo contó alguna vez el Dr. Abel González, posiblemente el mayor experto en seguridad de instalaciones nucleares del mundo. González estaba charlando con uno de los bomberos que en 1957 había tenido que apagar el incendio del núcleo de grafito de una de aquellas unidades gemelas de Windscale. El diálogo fue más o menos así:
– ¿Cómo se apaga un incendio de grafito?
– No se apaga- contestó el escocés, con una sonrisa malvada.
– ¿Cómo que no se apaga?
– No se apaga con nada. Le tire lo que le tire, el grafito arde hasta quemarse del todo.
El que ardió así en Sellafield desparramó iodo 137 a lo loco, pero por suerte para Escocia el viento durante el largo evento soplaba mayormente desde tierra adentro hacia el mar. De todos modos, hubo que liquidar la cosecha de leche, porque el pasto tenía una linda carga de iodo radioactivo y éste va derecho a fijarse en la tiroides de la gente. Tampoco daba para hacerse un asado de cordero o para «haggis», una sevicia gastronómica local.
El asunto es que el CAREM es un PWR compacto, con los generadores de vapor y todo el circuito primario embutidos dentro del recipiente de presión, y la salvedad de que el agua que modera y refrigera el núcleo circula sola, sin bombeo, impelida hacia arriba por la convexión. Es la misma ley de la naturaleza que hace soplar hacia arriba el helio del Huaneng. Los chinos y nosotros tenemos dos reactores convectivos, pero con combustibles muy distintos y refrigerantes también muy distintos. Eso les da seguridad inherente a ambos.
Pero prefiero el nuestro. Es más conservador. Mire, es muy sencillo: el agua no se quema. Por algo otros países nos copiaron tanto el CAREM, y hasta probaron prototipos, y luego se quedaron a la espera de que se pusieran de moda los reactores convectivos y compactos, los SMR.
El diseño del CAREM es muy bueno. Lo que no fue tan bueno, en el caso de esta central propuesta en 1984, fueron los gobiernos.
Daniel E. Arias