Los reactores nucleares avanzados necesitan un tipo diferente de uranio. Aquí hay 4 cosas que debes saber

La energía nuclear del futuro va a necesitar combustible. Eso tiene a los gobiernos, empresas energéticas e ingenieros nucleares compitiendo por conseguir HALEU: uranio de bajo enriquecimiento de alto contenido.

HALEU (pronunciado como “Hey, Lou”) era anteriormente un material de nicho, utilizado principalmente en reactores nucleares para realizar investigaciones científicas. Pero ahora, múltiples empresas en los Estados Unidos han propuesto tipos novedosos de reactores nucleares que, según afirman, generarán energía eléctrica de manera más eficiente y segura. Tales reactores, muchos de los cuales funcionarán con HALEU, son una parte clave del plan del gobierno de Estados Unidos para satisfacer las demandas futuras de energía limpia (SN: 12/14/22). El 10 de junio, TerraPower, una empresa fundada por Bill Gates, inició la construcción de lo que será uno de los primeros de esta nueva generación de reactores alimentados con HALEU. Pero actualmente, Estados Unidos no produce ese combustible en las cantidades que necesitará ese grupo. Así que mientras el Departamento de Energía de los Estados Unidos financia el desarrollo de estos reactores avanzados, también está trabajando para asegurar un suministro amplio de combustible HALEU.

Pero algunos científicos están levantando preocupaciones sobre el auge del HALEU. Según un comentario en la edición del 7 de junio de Science, HALEU podría ser usado para fabricar un arma nuclear, algo no posible con el combustible para reactores actual.

El potencial del HALEU para proporcionar energía, y las preocupaciones sobre armas que pueden surgir junto con él, plantean preguntas apremiantes. Aquí hay cuatro cosas que debes saber sobre el HALEU.

En comparación con el combustible estándar para reactores, el HALEU contiene una proporción mayor de una variedad clave de uranio, el isótopo uranio-235. U-235 es fisible: su núcleo se divide en dos al absorber un neutrón de baja energía, liberando energía en el proceso. 

El uranio que se encuentra de forma natural contiene solo aproximadamente un 0.7 por ciento de U-235. La mayor parte del resto es el isótopo U-238. Para ser utilizado en una planta de energía nuclear, el uranio debe ser enriquecido para contener más U-235. El uranio de grado reactor estándar contiene aproximadamente entre 3 y 5 por ciento de U-235. El uranio enriquecido al 20 por ciento o más se conoce como uranio altamente enriquecido, que, a diferencia del uranio de grado reactor, puede ser usado para fabricar armas nucleares.

HALEU se encuentra entre esos dos extremos, con alrededor del 5 al 20 por ciento de U-235. Eso significa que puede ser usado de maneras que el uranio de grado reactor no puede, pero Estados Unidos y otros países no restringen su uso tan estrictamente como el uranio altamente enriquecido.

La fiebre por el HALEU ha sido alimentada por el interés en los reactores nucleares avanzados. Este término agrupa una gran variedad de diseños de reactores que no se ajustan al modelo estándar de reactores en Estados Unidos. Los reactores avanzados son a menudo más pequeños que los reactores típicos y pueden utilizar una sustancia diferente al agua normal para la refrigeración, como sodio líquido. Y los reactores avanzados comúnmente requieren HALEU, típicamente enriquecido a justo bajo el 20 por ciento.

Con HALEU, “puedes hacer el núcleo más pequeño y más eficiente enérgicamente en el espacio que tienes, reduciendo así los costos de construcción”, dice el ingeniero nuclear Josh Jarrell del Laboratorio Nacional de Idaho en Idaho Falls. Y el combustible HALEU puede ser usado en formas que difieren del combustible de dióxido de uranio utilizado en los reactores actuales (SN: 11/20/14). Algunos diseños de reactores utilizan un combustible metálico, o pellets revestidos del tamaño de semillas de amapola de uranio llamados TRISO. Las diferentes opciones de combustible y los diferentes diseños de reactores pueden ser una ventaja para la seguridad, dice Jarrell. “Dependiendo del diseño, en realidad no requieren la intervención humana para apagarse de manera segura.”

Por el momento, la mayoría de los reactores avanzados en Estados Unidos existen solo en papel. Pero el DOE está financiando dos proyectos de demostración de reactores avanzados: el Reactor Natrium de TerraPower en Kemmerer, Wyo., y el Reactor Xe-100 de X-energy en Seadrift, Texas. Ambos requieren HALEU. 

No hay un proveedor comercial establecido y de gran escala de HALEU en los Estados Unidos. Y no importa cuán avanzado sea un reactor, es inútil sin combustible. Rusia produce HALEU, pero una ley de Estados Unidos aprobada en mayo prohibirá la importación de la mayor parte del uranio de Rusia.

Para asegurar que los proyectos de reactores avanzados tengan combustible, el gobierno de los Estados Unidos ha estado apoyando esfuerzos para producir el material. Una empresa con sede en Maryland, Centrus Energy Corp., ha comenzado a producir algo de HALEU como parte de un proyecto de demostración en colaboración con el DOE en una instalación de enriquecimiento en Piketon, Ohio.