Oklo planea micro-reactores nucleares que funcionan con desechos nucleares

Una representación artística de la central eléctrica Aurora de Oklo

Crédito de la imagen: Gensler

El rostro de la energía nuclear está cambiando, y una de las empresas que trabajan para redefinir el aspecto de la energía nuclear es Oklo. La puesta en marcha de 22 personas de Silicon Valley tiene un plan para construir mini-reactores nucleares, alimentados por los desechos de los reactores nucleares convencionales y alojados en estructuras en forma de A estéticamente agradables.

“Los microrreactores son una innovación emocionante que cambia completamente la historia de la tecnología para la energía nuclear”, dijo a CNBC Alex Gilbert, gerente de proyecto del grupo de expertos en energía nuclear Nuclear Innovation Alliance.

Históricamente, los productores de energía nuclear tenían como objetivo ser competitivos con “economías de escala”, lo que significa que ahorran dinero siendo masivos, dijo Gilbert. Sin embargo, esa estrategia a menudo da como resultado que los proyectos de construcción se vean envueltos en retrasos y sobrecostos, como la planta de energía nuclear de Vogtle en Georgia, donde las estimaciones para el proyecto se han disparado de $ 14 mil millones a un estimado de $ 27 mil millones o más.

“Los microrreactores prometen darle la vuelta a este paradigma al abordar la competitividad de costos a través del aprendizaje tecnológico”, dijo Gilbert.

Oklo es una creación del equipo cofundador de marido y mujer, Jacob DeWitte y Caroline Cochran, que se conocieron cuando eran asistentes de enseñanza en 2009 para el Curso de tecnología de reactores del Instituto de Tecnología de Massachusetts para ejecutivos de servicios públicos con plantas de energía nuclear como parte de su cuadrícula.

El equipo de Oklo.

Crédito de la foto: Ellian Raffoul; Cortesía de Oklo

Reactores nucleares muy pequeños

La empresa de fisión de Bill Gates, TerraPower, ya está vendiendo la idea de que está construyendo reactores más pequeños que los que se utilizan normalmente en las centrales nucleares convencionales.

Pero DeWitte dijo que Oklo construirá reactores “mucho más pequeños” que los que está construyendo TerraPower. El principal reactor nuclear de TerraPower, el Natrium, tendrá una capacidad de 345 megavatios de energía eléctrica (MWe), donde se espera que el primer reactor Oklo, llamado Aurora, tenga una capacidad de 1,5 MWe, convirtiéndolo en un verdadero micro-reactor. Un informe de 2019 elaborado por el Instituto de Energía Nuclear definió los microrreactores entre uno y 10 MWe. Otras empresas en el espacio incluyen Elysium Industries, General Atomics, HolosGen, NuGen y X-energy, por nombrar algunas.

Oklo planea poseer y operar estos microrreactores, dijo Cochran, y los clientes podrían incluir empresas de servicios públicos, sitios industriales, grandes empresas y campus universitarios y universitarios, dijo DeWitt.

“Los grandes reactores de hoy se ajustan a los requisitos para satisfacer la demanda de electricidad limpia a escala de la ciudad”, dijo a CNBC Jonathan Cobb, analista senior de la Asociación Nuclear Mundial. “Pero los reactores más pequeños podrán suministrar electricidad y calor con bajas emisiones de carbono a regiones remotas y otras situaciones en las que la capacidad a escala de gigavatios sería demasiado”.

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Debido a su pequeño tamaño, los microrreactores son más rápidos de construir que los reactores convencionales. “Menos de un año para construir la central eléctrica es una estimación conservadora”, dijo Cochran a CNBC.

Usar desechos como combustible

Oklo planea construir un tipo específico de generador de energía nuclear llamado reactor rápido que está destinado a ser más eficiente que los generadores tradicionales, lo que le permite obtener energía del combustible fisible ya gastado.

Una representación artística de la central eléctrica Aurora de Oklo por la noche.

Crédito de la imagen: Gensler

En la fisión nuclear, cuando un átomo más grande se divide en dos, los núcleos más pequeños resultantes “van a unos 15.000 kilómetros por segundo”, dijo DeWitte a CNBC.

“Un ‘reactor rápido’ funciona de una manera que no ralentiza los neutrones, en comparación con los ‘reactores térmicos’ que contienen un moderador, el agua en los reactores actuales, que ralentizan los neutrones”, Marc Nichol, director senior de NEI de nuevos el despliegue del reactor y el líder del proyecto para el informe de 2019, dijo a CNBC.

Debido a que los reactores rápidos no ralentizan los núcleos después de la reacción de fisión, son “más difíciles de atrapar, por lo que se necesita más combustible” para alimentar un reactor rápido, dijo DeWitte. Pero los reactores rápidos también son más eficientes con el combustible que usan, dijo.

La tecnología ha existido desde la década de 1950, según la Asociación Nuclear Mundial. Actualmente, hay 20 reactores de neutrones rápidos operando en todo el mundo y, a nivel mundial, Rusia está liderando el desarrollo de la tecnología de reactores rápidos, dice la asociación.

“Estos reactores se han construido y operado antes. Así que están listos para funcionar”, dijo DeWitte. “De alguna manera, la historia sobre lo que se ha hecho con estos reactores es muy poco anunciada, lo cual es una oportunidad realmente genial”.

Un beneficio clave de la tecnología es que los reactores rápidos pueden utilizar los desechos de los reactores nucleares convencionales. Pueden “desbloquear el resto de la energía en el combustible”, dijo DeWitte.

En febrero de 2020, el Laboratorio Nacional de Idaho, parte del sistema de laboratorios nacionales del Departamento de Energía de EE. UU. Que se centra en la investigación y el desarrollo de energía nuclear, anunció que le iba a dar a Oklo acceso a los desechos nucleares para que pudiera desarrollar y demostrar su tecnología de reactor rápido. .

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“Oklo planea usar uranio recuperado del Reactor Reproductor Experimental II (EBR-II) usado anteriormente”, dijo a CNBC Jess Gehin, director de laboratorio asociado de la Dirección de Ciencia y Tecnología Nuclear del Laboratorio Nacional de Idaho. El reactor nuclear EBR-II operó desde 1964 hasta 1994, dijo. “Como resultado, los materiales, que anteriormente estaban destinados a la eliminación, se pueden utilizar para producir más energía”.

“La reutilización de materiales ha sido durante mucho tiempo una opción para utilizar mejor los recursos naturales, el uranio en este caso, así como para disminuir la cantidad de combustible usado que finalmente debe eliminarse”, dijo Gehin. “Esta es una práctica común en algunos países como Francia, pero no en Estados Unidos, ya que la economía no favorece este camino”.

Hay algún movimiento positivo reciente. El jueves, Oklo anunció una asociación con el Departamento de Energía de EE. UU. Para ayudar a comercializar la tecnología de electrorrefinación que utilizan los reactores rápidos avanzados en los Estados Unidos. La tecnología en sí “ya ha sido demostrada en Estados Unidos”, dijo Cochran.

Extraer más energía del combustible también acorta el tiempo que tarda el componente tóxico de los desechos radiactivos en descomponerse, dijo DeWitte a CNBC.

“Cambia el panorama de los desechos en su conjunto”, dijo DeWitte. “Lo que hemos hecho ahora es eliminar los residuos que tienes que pensar en gestionar durante 100.000 o un millón de años … y ahora los has cambiado a una forma en la que piensas en ellos durante unos pocos cientos, tal vez miles de años.”

Lo que queda de Oklo podría convertirse en troncos de vidrio, en un proceso llamado vitrificación, y enterrarlos en pozos profundos bajo tierra, dijo DeWitte.

Los reactores rápidos de Oklo estarán alojados en estructuras de marco en A que son “estéticamente agradables”, dijo Cochran. Architectural Digest llama al edificio “elegante”. El diseño de marco en A también es bueno para la protección contra la nieve y otras precipitaciones.

Oklo dice que los reactores rápidos serán autosuficientes y no requerirán operadores humanos.

El objetivo es tener “varias plantas operando a mediados de la década de 2020”, dijo Cochran a CNBC.

Una representación artística de la central eléctrica Aurora de Oklo

Crédito de la imagen: Gensler

Lo que se interpone en el camino

Oklo tiene grandes planes, pero la compañía todavía tiene obstáculos regulatorios que superar, y algunos expertos en seguridad cuestionan la afirmación de la compañía de que los microrreactores pueden funcionar sin gente.

Oklo se lanzó en 2013 y comenzó a tener conversaciones con la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. En noviembre de 2016. En junio de 2020, la comisión aceptó la solicitud de Oklo para construir un reactor avanzado para su revisión.

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Sin embargo, “‘aceptado para revisión’ no significa ‘aprobado’ para construir”, dijo a CNBC David McIntyre, portavoz de la comisión. “Antes de que se le permita a Oklo construir y operar el reactor, debe recibir una licencia para hacerlo”.

Dejar los microrreactores sin guardias humanos no es seguro, en opinión de Edwin Lyman, director de Seguridad de la Energía Nuclear de la Union of Concerned Scientists, que ha elaborado un extenso informe sobre la seguridad de las tecnologías nucleares avanzadas.

“El mayor problema es que debido a que la economía es tan pobre, realmente van en contra de la economía de escala, los proveedores de microrreactores están presionando para reducir (o incluso eliminar por completo) al personal, como los operadores y los oficiales de seguridad”, dijo Lyman a CNBC Make It. . “Pero incluso un reactor muy pequeño contiene suficiente material radiactivo como para causar un gran problema si es saboteado, y ninguno de estos reactores ha demostrado que sean tan seguros que puedan funcionar sin operadores”.

El combustible que utilizan los microrreactores “debe protegerse rigurosamente contra el robo”, dijo Lyman.

Frank N. von Hippel, físico investigador senior y profesor emérito de asuntos públicos e internacionales en la Universidad de Princeton, también expresó su preocupación por la economía de los reactores pequeños. Y a él también le preocupa el gasto de lo que considera seguridad necesaria.

“Un problema sería qué tipo de arreglos de seguridad requerirán las autoridades reguladoras en una ubicación remota: múltiples guardias durante todo el día podrían consumir gran parte de los ingresos brutos”, dijo von Hippel a CNBC.

En respuesta a estas preocupaciones, Cochran dijo que ya hay reactores nucleares operando tanto en Estados Unidos como a nivel mundial que “operan sin fuerzas de seguridad y tienen antecedentes de seguridad impecables durante muchas décadas”.

También es vital darse cuenta de que estas plantas son pequeñas y, como tales, “no pueden alcanzar la escala necesaria solo para una descarbonización amplia”, dijo Gilbert. “Los microrreactores pueden ayudar a descarbonizar las redes más pequeñas, pero son solo el primer paso que necesitamos en la innovación nuclear para enfrentar nuestros desafíos climáticos”.

Pero, dijo Cochran, la necesidad urgente de hacer la transición a la energía limpia apunta a una estrategia de “usemos todas las herramientas que tenemos”.