La energía nuclear tuvo un gran año en 2024. Se iniciaron nuevos proyectos gubernamentales y se renovaron otros más antiguos. La Unidad 4 de la central de Vogtle ha entrado en operación comercial, lo que convierte a la central de Waynesboro, Georgia, en el mayor generador de energía limpia del país, según el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE, por sus siglas en inglés). La administración Biden también anunció sus objetivos de ampliar la capacidad nuclear en 200 gigavatios para 2050, y el presidente Biden promulgó la Ley ADVANCE, que podría permitir aumentar la producción de nuevos reactores. La Oficina de Energía Nuclear del DOE también superó los 1000 millones de dólares en financiamiento total que se utilizaron para promover la investigación sobre energía nuclear, así como la formación en instituciones de educación superior y universidades estadounidenses. Hablé con J. Brian Hall, presidente del Comité de Tecnología y Aplicaciones Nucleares (E10) de ASTM International y compañero ingeniero en Westinghouse, para conocer saber más sobre el futuro del sector.

P: ¿Puede hablarnos sobre algunas tendencias recientes en este campo y cómo cree que evolucionará el sector en un futuro próximo?

R: El resurgimiento nuclear se detuvo en 2011 gracias a la trifecta de la destrucción de las centrales nucleares de Fukushima por el tsunami, los bajos precios del gas natural y la débil economía mundial. Sin embargo, la industria nuclear estadounidense alcanzó un punto de inflexión tras el cierre de Indian Point en 2021 y la anulación de la decisión de cerrar Diablo Canyon.

Ahora, gracias a la creciente demanda de centros de datos, instalaciones de inteligencia artificial y esfuerzos de electrificación, muchos países y organizaciones quieren más energía nuclear. En Europa, la tendencia clave involucra la seguridad del suministro energético, ya que su demanda no se puede satisfacer con energías renovables intermitentes y de uso intensivo de la tierra. La energía nuclear ofrece una fuente de energía fiable y rentable. Sin embargo, la construcción de grandes centrales nucleares nuevas supone un esfuerzo a largo plazo y una significativa inversión inicial de capital. Los inversionistas han reaccionado al respaldar la reactivación de las centrales nucleares cerradas recientemente. Reanudar la actividad de las plantas antiguas puede tomar dos o tres años, lo que implica mucho menos tiempo y dinero que construir nuevas plantas. Los planes para volver a poner en funcionamiento tanto la central de Palisades, en Michigan, como la de Three Mile Island, en Pensilvania, fomentan el suministro seguro y rentable de energía durante el resto de sus licencias y al menos por 20 años más.

P: Cuando se habla de energías renovables, la gente suele pensar en otras fuentes (solar o eólica) antes que en la energía nuclear. No obstante, la energía nuclear proporciona cerca del 20 % de la electricidad generada en EE. UU. ¿Cree que ese porcentaje incrementará en el futuro cercano?

R: A corto plazo, el porcentaje de nuestra electricidad de origen nuclear no aumentará mucho, pero debería crecer a largo plazo. Las actividades a corto plazo actuales incluyen reactivar plantas recientemente cerradas y prorrogar las licencias de operación de la flota en EE. UU. de 60 a 80 años. También se está aumentando la producción de las plantas existentes mediante incrementos de potencia y ciclos de operación más largos. La mayoría de los aumentos de producción en los últimos 20 a 30 años se han logrado mediante incrementos de potencia y factores de capacidad más altos (porcentaje de tiempo en que la planta opera a plena potencia). La construcción y puesta en marcha de las Unidades 3 y 4 de Vogtle en 2023 y 2024 fueron las primeras construcciones nuevas en EE. UU. desde 1990. Con pocos planes para construir grandes centrales en Estados Unidos, la atención se ha desplazado hacia la construcción de reactores más pequeños.

P: ¿Cómo ha evolucionado la tecnología nuclear en los últimos años y cómo podría contribuir dicha evolución a extender su aplicación?

R: La industria nuclear ha generado gran interés en la última década. Surgieron muchas empresas emergentes que desarrollaron nuevos diseños y aumentaron la competencia en el mercado. Westinghouse sigue ayudando a extender la energía nuclear en todo el mundo. Actualmente, en todo el mundo, operan seis grandes unidades AP1000 Gen III+ de carga base (1100 Mwe) y hay otras doce en construcción y cinco bajo contrato. Nuestra tecnología AP1000 se ha integrado también en nuestro diseño de reactor modular pequeño AP300, lo que reduce los riesgos de implementación y los costos de la construcción.

En el otro extremo de la escala, se están priorizando los microrreactores y esperamos producir 5 Mwe con los actuales diseños exclusivos. Estos reactores pueden trasladarse al emplazamiento en tres contenedores de transporte e instalarse muy rápidamente. Están diseñados para ubicaciones remotas y sin conexión a la red eléctrica, como climas fríos, islas, explotaciones mineras, bases militares e incluso la luna.

P: ¿Cómo han afectado los estándares al desarrollo de la tecnología nuclear en Estados Unidos o en el mundo?

R: Toda la cadena de valor nuclear depende en gran medida de los estándares para garantizar la seguridad, lo que exige el consenso de la industria en torno a los estándares sobre materiales, los métodos de prueba y los métodos de diseño. Por ejemplo, los organismos reguladores dependen de los estándares para tomar decisiones fundamentadas sobre la aprobación de la seguridad. Los estándares proporcionan a los diseñadores las propiedades, los resultados fiables de pruebas, las mejores prácticas, etc., a fin de integrarlos en los diseños. Los clientes y operadores se apoyan en los estándares para tomar decisiones y garantizar la fiabilidad de los materiales empleados.

P: ¿Cuáles son algunas de las dificultades para la expansión de la energía nuclear?

R: Las dos dificultades principales a las que se enfrenta la expansión de la energía nuclear son los elevados costos iniciales y la percepción del público. Los retrasos en la construcción de nuevas instalaciones nucleares no solo dilatan el tiempo para su operación, sino que también elevan los costos. Sin embargo, al aplicar las lecciones aprendidas, los desarrolladores prometen mejoras drásticas en los tiempos de construcción y los costos. De hecho, varios países de Europa del Este se han comprometido a garantizar su seguridad energética y han iniciado la construcción de grandes plantas nucleares.

Los accidentes nucleares son eventos de alto perfil que atraen mucha atención y generan temor. Sin embargo, es importante señalar que, incluso a pesar del desastre nuclear de Fukushima, no hubo heridos ni muertes por exposición a la radiación. Desde la perspectiva de la producción por megavatio-hora, la energía nuclear sigue siendo una de las formas más seguras de generación de energía eléctrica y, una vez en operación, mantiene su competitividad en costos.

P: ¿Puede hablarnos de su carrera profesional y cómo lo llevó a trabajar con ASTM?

R: Participar en ASTM durante estos años fue muy valioso para mí y para la industria a la que represento. Participar en la vigilancia de la fragilidad de los recipientes de presión de los reactores al principio de mi carrera me llevó al Comité sobre Tecnología y Aplicaciones Nucleares (E10) de ASTM. Este comité es responsable de los estándares relativos a la medición de la exposición a neutrones de los componentes estructurales nucleares y el monitoreo de la degradación de materiales, entre otras áreas relacionadas. La Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. y muchos reguladores internacionales reconocen y dependen de estos estándares. La flota de operadores y diseñadores de reactores de EE. UU. respalda la actualización y el mantenimiento activo de estos estándares.

Debido a que estos estándares son directamente relevantes para la operación continua de los reactores envejecidos, es importante mantenerlos actualizados y vigentes. Por ejemplo, con una exposición a neutrones más elevada, el subcomité E10.02 mantiene la guía estándar para predecir el cambio de temperatura de transición inducido por la radiación en los materiales de los recipientes de los reactores (E900), de modo que las nuevas exposiciones más altas a neutrones se siguen previendo correctamente a medida que la flota de EE. UU. envejece y opera durante 60 a 80 años y más allá. Nuestro comité E10 patrocina simposios de forma periódica donde expertos presentan hallazgos de investigación divulgados en las publicaciones técnicas especiales de ASTM.

A lo largo de mi carrera, he establecido conexiones invaluables al colaborar con expertos diseñadores y operadores de plantas, reguladores de EE. UU. e investigadores de laboratorios nacionales miembros de ASTM (algunos de los expertos más experimentados en el campo) para aprender y resolver problemas, a veces más allá del desarrollo de estándares. Además, la continua participación en el proceso de desarrollo de estándares me ayuda a comprender algunas de las razones subyacentes del lenguaje utilizado en los estándares. El comité E10 cuenta con una participación internacional significativa, con algunos miembros que asisten regularmente en persona. Por lo tanto, trato de mantener las reuniones relevantes e incluir presentaciones técnicas relacionadas con los estándares, para ayudar a los asistentes a mantenerse informados y comprometidos. También participo activamente en los Comités de Resistencia a las Fracturas y Métodos de Prueba Mecánicos (E08 y E28).

J. Brian Hall es ingeniero en innovación de materiales en Westinghouse Electric Company. Brian obtuvo su licenciatura en ingeniería y su maestría en ingeniería mecánica en la Universidad Estatal de Pensilvania. Tiene 30 años de experiencia en la industria de la energía nuclear y ha trabajado con especificaciones de materiales para el reemplazo de componentes y nuevas plantas, análisis de fallas, pruebas de materiales, mecánica de fractura y evaluaciones de envejecimiento de materiales para incrementos de potencia, reparaciones y renovación de licencias. Sus contribuciones han sido en las áreas de integridad del recipiente del reactor, envejecimiento de los componentes internos del recipiente del reactor y otros materiales del sistema de refrigeración del reactor.