Reciclando el desperdicio nuclear

Por Jim Wilson

Una humilde cortadora de césped -y bastante vieja- ha mostrado una novedosa solución para deshacerse de una vez por todas del desperdicio nuclear. Si funciona, lograría que los ambientalistas amen la energía nuclear. Bueno, tal vez no, pero al menos la tolerarán.

La idea gira -literalmente- alrededor de un nuevo tipo de reactor. Llamado motor Turbo-Recíproco Impulsado Nuclearmente (MTRIN), funciona en base a una mezcla de combustible nuclear "nuevo" y "usado", MTRIN es creación de Claudio Filippone, un ingeniero eléctrico que después de fabricar autos, ingresó a un diplomado en ingeniería nuclear de la Universidad de Maryland. Al poco tiempo, descubrió que el tradicional motor de pistones podría ser la clave para disponer del creciente desperdicio nuclear de una manera segura.

Existen muchos tipo de desperdicio radiactivo, que va desde los guantes empleados por médicos radiólogos hasta tanques subterráneos llenos de millones de litros de letales sobrantes del Proyecto Manhattan y de las bombas construidas durante la Guerra Fría. El gran problema en términos de volumen y contenido, es creado por el combustible retirado de plantas comerciales de energía cuando se les cambia el combustible, ciclo que tiene lugar cada 18-24 meses. Cada vez que esto se efectúa, se retira y reúne parte del combustible nuclear en el núcleo del reactor.

El combustible fresco contiene uranio natural (U-238), enriquecido con un 2% o 4% del isótopo de uranio U-235. Su descomposición produce fragmentos de fisión que transformarán su energía dinámica en calor, y continuarán descomponiéndose por medio de procesos radioactivos.

Dependiendo del diseño de la planta, el calor generado produce vapor o agua hirviendo, que a su vez activa una turbina conectada a generadores eléctricos. Los fragmentos, sin embargo, producen muy pocos neutrones lo bastante veloces para proseguir la fisión. Cuando esto ocurre, se considera que el combustible ha sido usado, aunque conserve una gran cantidad de U-238.

Por ley, es necesario almacenar el combustible usado en un depósito permanente. Se estima que, para el año 2020, se habrán acumulado 85,000 toneladas. Aquí es donde el MTRIN entra en escena. Permitiría que el combustible permanezca en la planta, donde pueda utilizarse la radiación que libera.

El mecanismo básico de operación del MTRIN resultará familiar para cualquiera que haya cambiado una bujía de la podadora. En el motor, el pistón es impulsado por un pequeño volumen de agua que es convertida en vapor super calentado. Este cambio ocurre cuando el pistón llego a su tope, inmediatamente después de que se ha vaciado agua en el interior de una cavidad especial. El vapor, que ocupa un mayor volumen debido a su expansión, empuja el pistón hacia abajo. El calor que convierte el agua en vapor es producido por una reacción nuclear, que se inicia cuando una pequeña cantidad de U-235 integrado al pistón ingresa a una sección del reactor que rodea la cabeza de cilindro.

El MTRIN está formado por dos reactores colocados uno sobre el otro. El que alberga al pistón crea una reacción dentro de combustible nuevo, rodeado por un reactor moderado por agua. Éste reduce la velocidad de los neutrones emitidos por el pistón y el cilindro, para que puedan ser capturados y absorbidos por átomos de uranio. Estos se dividen para mantener la reacción en cadena.

Mientras el pistón baja por el cilindro, sale del reactor moderado e ingresa a uno lleno con combustible usado con grafito. El grafito permite una reacción en cadena. Para asegurarse de que tenga lugar, el pistón radiactivo emite neutrones. Cuando baja añade neutrones que reaccionan en cadena dentro del reactor inferior. Además, genera una pequeña cantidad de calor que puede transportarse hacia el reactor superior para activar una turbina.

Nada es para siempre, Llegará el punto en que la cantidad de U-235 en el pistón ya no producirá reacciones. Aún así, extiende la vida del combustible de cuatro a siete veces más que en la actualidad. Y no es todo. Cuando se obtiene calor y movimiento. el MTRIN logra una eficiencia térmica del 56%. Un reactor convencional opera con una eficiencia térmica del 30% al 33%.

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Reciclando el desperdicio nuclear - Julio 1998

Fuente: Revista Mecánica Popular - Volumen 51 - Julio 1998 - Número 7