Energía nuclear. ¿Peligro o salvación?

La energía nuclear se va a convertir en muchos países en un complemento ideal para los sistemas eléctricos con alta penetración de energías renovables, gracias a sus bajas emisiones de dióxido de carbono, su escalabilidad, su capacidad de suministro constante como base y su capacidad para producir potencia variable.

La energía nuclear ha estado rodeada de polémica desde sus inicios. El debate sobre su utilización para producir electricidad tiene múltiples puntos de vista, que es necesario analizar por separado para obtener conclusiones. Probablemente sea en los aspectos puramente científicos y tecnológicos donde exista un mayor consenso sobre la necesidad de su utilización, y un indicio de ello es que las encuestas de opinión realizadas en varios países obtienen siempre la misma conclusión: cuanto mayor es el nivel de conocimientos científicos del encuestado, mejor es su opinión sobre la energía nuclear.

Como en cualquier asunto relacionado con la ciencia y la tecnología, no existen los blancos y los negros. La energía nuclear no es el peor invento de la humanidad, pero tampoco es la única solución a todos sus problemas. Analicemos cada uno de sus aspectos polémicos desde un punto de vista meramente científico y que sea el lector el que forme su propia opinión tras contrastarlos.

Central nuclear de Almaraz

Cambio climático

Los sectores de la electricidad, el transporte terrestre y la climatización son las mayores fuentes de emisiones de CO2 de origen humano, y al mismo tiempo son los sectores que más fácilmente se pueden descarbonizar. Parte de la industria, la agricultura y el transporte aéreo necesitan un mayor esfuerzo para electrificarse. Al menos el 80 % de la electricidad mundial debería ser baja en emisiones de CO2 en 2050 para tener una posibilidad realista de mantener el calentamiento dentro de los 2º C sobre los niveles preindustriales, según el último informe del IPCC.

En 2018, el 64 % de la electricidad mundial se generó a partir de la quema de combustibles fósiles, una modesta disminución desde 2008, cuando la cifra era del 67 %. Durante el mismo periodo, la producción absoluta de electricidad a partir de combustibles fósiles aumentó en un 25 %. La escala del desafío requiere el crecimiento de todas las tecnologías disponibles de energía baja en emisiones. En ese aspecto, y siempre según el IPCC, las emisiones de CO2 del ciclo de vida completo (desde la minería hasta la gestión de los residuos) de la energía nuclear se encuentran entre las más bajas de todas las formas de generación de electricidad, equivalentes a las emisiones de la energía eólica.

La energía nuclear es una tecnología ampliamente probada, está disponible hoy en día y puede expandirse rápidamente, como lo ha hecho en el pasado Francia o lo está haciendo actualmente China, lo que la convierte en una parte indispensable de las herramientas de mitigación del cambio climático, junto con todas las energías renovables con bajas emisiones, como repite en todos sus informes la Agencia Internacional de la Energía (AIE).

Tiempo de construcción

Una crítica habitual y justificada a la energía nuclear es el retraso en la construcción de algunos reactores, especialmente en Europa. Si bien es cierto que tanto Flamanville 3, en Francia, como Olkiluoto 3, en Finlandia, o Vogtle 3 y 4, en los EE. UU., han sufrido grandes retrasos, se trata de un claro caso de falacia de muestra sesgada. Se citan dichos retrasos y se intenta generalizar en todo el mundo. Pero la realidad es bien diferente. Se están construyendo actualmente 56 reactores nucleares (Olkiluoto 3 ya se ha terminado) en todo el mundo y la absoluta mayor parte de ellos se están construyendo en unos 5 ó 6 años.

¿Cuál es el motivo de los retrasos en la construcción de algunos reactores? La construcción de una central nuclear es una enorme obra de ingeniería, que engloba múltiples aspectos tecnológicos, desde la obra civil hasta la mecánica, electricidad, electrónica o informática. Cuando se construye un nuevo tipo de reactor, como es el caso de los EPR (Reactor Europeo Presurizado) de Francia y Finlandia, tanto las empresas como sus trabajadores carecen de experiencia y es muy difícil acertar en los plazos y en los presupuestos. Del mismo modo, cuando se tiene suficiente experiencia y los trabajadores van de una central a otra, los datos demuestran que la implementación es mucho más rápida. Es lo que ocurrió en Francia durante su expansión nuclear de los años 70 y 80, y es lo que ocurre actualmente en Rusia y China.

Costes de construcción

Según el Escenario de Desarrollo Sostenible (SDS, por sus siglas en inglés) de la AIE, se necesitará aumentar la capacidad nuclear mundial, además de implementar ambiciosos programas de extensión de vida de las centrales nucleares existentes. En 2019, la energía nuclear no estaba en camino de alcanzar la producción necesaria. De hecho, la tasa de adiciones anuales de potencia necesitaría al menos duplicarse entre 2020 y 2050 para cumplir con los objetivos del SDS.

Existen muchas razones para ese déficit, pero las más importantes están relacionadas con el alto coste de los nuevos proyectos nucleares, particularmente en países que no han construido centrales nucleares en las últimas décadas. La percepción de que las nuevas centrales nucleares conllevan un alto riesgo financiero disuade a los inversores y ha reducido todavía más la capacidad de los países para atraer financiación para proyectos futuros.

Estos problemas no están presentes en países que han construido centrales continuamente. Con organizaciones de proyectos con experiencia y cadenas de suministro bien establecidas, los proyectos nucleares se ejecutan cumpliendo el presupuesto y el calendario. Las dificultades de muchos proyectos FOAK (primero de un tipo, por sus siglas en inglés) no son inherentes a la tecnología nuclear en sí misma, y es la principal causa de los retrasos y sobrecostes.

Los costes del capital representan más del 70 % de los costes totales de nuevas centrales nucleares. Estos proyectos requieren que se movilicen grandes cantidades de capital por adelantado. Una vez terminada la construcción, los costes operativos son bajos y predecibles.

Paradójicamente, también según la AIE, la forma más barata de producir electricidad en todo el mundo es la operación a largo plazo de las centrales nucleares existentes, más allá de los 40 años previstos en el diseño. En Estados Unidos, el referente normativo y tecnológico de España, todos sus reactores tienen licencia para operar durante 60 años y varios de ellos ya han obtenido permiso para operar durante 80 años, tras revisar exhaustivamente su seguridad.

Seguridad nuclear

Los seres humanos tenemos una percepción muy sesgada de los riesgos. Todos tememos a los tiburones, que matan cada año a unas 10 personas. Sin embargo, el animal que causa más muertes y con diferencia es el mosquito, por su facilidad para transmitir enfermedades, con un saldo anual de 725 000 muertes. Del mismo modo, diversos estudios concluyen que la energía nuclear es una forma excepcionalmente segura de producir electricidad a escala industrial. Es la energía que ha causado el menor número de muertes por energía producida, 100 veces menos que la energía hidroeléctrica, justamente considerada una energía limpia y también muy segura.

Los accidentes nucleares graves son muy raros y no particularmente peligrosos. El accidente de Chernóbil que se produjo en abril de 1986 es el único accidente nuclear que ha tenido efectos cuantificables en la salud de las personas: decenas de muertes directas y unas 4000 estimadas en base a la dosis recibida. Sin embargo, el accidente de marzo de 2011 en Fukushima (Japón) no causó ningún efecto inmediato en la salud y es poco probable que cause efectos futuros, según el Comité Científico de las Naciones Unidas sobre los Efectos de las Radiaciones Atómicas (UNSCEAR). Lo mismo se puede decir del accidente de Three Mile Island (TMI), en 1979, en Estados Unidos, en el que no se registró ninguna víctima de la radiación gracias a la ausencia de emisiones radiactivas significativas.

El accidente de Chernóbil no ayudó a mejorar la seguridad en el resto de reactores debido a que su diseño era particularmente inestable e inseguro (a las pruebas nos remitimos) y carecía de edificio de contención, además de la necesaria cultura de seguridad. Sin embargo, tanto TMI como Fukushima supusieron una enorme fuente de experiencia operativa que ayudó a reforzar la seguridad en el resto de reactores de todo el mundo. Tras Fukushima se implementó la estrategia FLEX (apócope de flexibilidad), incorporando equipos portátiles autónomos y aerotransportables en helicópteros, que permiten la parada segura del reactor en caso de accidentes no previstos en el diseño, como ocurrió en Japón en 2011. Si bien no existe la seguridad absoluta, podemos afirmar que las centrales nucleares son más seguras que nunca y que un hipotético accidente tendría unas consecuencias todavía menores.

Sin embargo, la opinión pública sigue temiendo más por su vida ante un hipotético accidente nuclear que ante la posibilidad de ser alguna de las 7 millones de personas que pierden la vida cada año por la contaminación del aire, por la quema de combustibles fósiles y biomasa, según la OMS. Nuevamente se impone la idea de la divulgación, la invitación a contrastar los datos de fuentes fiables y obtener cada uno sus propias conclusiones.

Residuos radiactivos

Todas las formas de generación de electricidad producen algún tipo de residuo en alguna o varias de las fases de sus ciclos de vida. Todas necesitan minería y un procesamiento inicial de los minerales, generando residuos, algunos tóxicos y radiactivos. Pero, la energía nuclear es la única industria productora de energía que asume la responsabilidad total de la gestión de todos sus residuos, desde la mina hasta el almacenamiento final. Los residuos nucleares civiles se han gestionado sin una emisión medioambiental significativa durante seis décadas en todo el mundo. A diferencia de otros residuos tóxicos, como los metales pesados, el principal peligro asociado con los residuos nucleares, su radiactividad, decae con el tiempo.

Es habitual que se diga que la gestión de los residuos radiactivos no tiene solución, o que esta, de existir, no es satisfactoria. Para poner en contexto el volumen de residuos al que nos enfrentamos, según el Organismo Internacional de la Energía Atómica, hasta 2013 se habían extraído un total de 370 000 toneladas de elementos combustibles de los reactores comerciales de todo el mundo. Con un simple y aproximado cálculo obtendríamos el volumen de un cubo de 47 metros de lado.

El combustible usado es un sólido cerámico insoluble en el agua y encapsulado en vainas antes de ser almacenado en contenedores. No puede explotar como una bomba atómica por su bajo enriquecimiento (menos del 4 % de U-235 , frente al 90 % necesario para una bomba) y no genera calor suficiente para fundirse, como ha ocurrido con los accidentes nucleares, puesto que el combustible lleva tiempo fuera del reactor y genera mucho menos calor.

El principio básico de la gestión de los residuos radiactivos es no traspasar nuestra responsabilidad a las generaciones futuras. Nosotros hemos generado los residuos para nuestro beneficio y somos nosotros quienes debemos darles una solución. El sector nuclear tiene la responsabilidad en todos los países de gestionar todo el ciclo del combustible, costeando todo el proceso.

El consenso científico mundial indica que los almacenes geológicos profundos (AGP) son una forma segura y efectiva para almacenar los residuos radiactivos de alto nivel de actividad y larga duración, para aislarlos de las personas y el medio ambiente. Los principios de seguridad y las soluciones tecnológicas para la gestión a largo plazo de los residuos radiactivos están bien establecidos y sus requisitos han sido revisados de forma independiente por organizaciones internacionales cualificadas. Efectivamente, el consenso científico y tecnológico sobre la seguridad de los AGP se ha desarrollado durante medio siglo, gracias al trabajo de múltiples equipos de científicos e ingenieros en laboratorios de Bélgica, Finlandia, Francia, Alemania, Japón, Rusia, Suecia, Suiza y Estados Unidos, además de otros países entre los que se encuentra España.

Los resultados científicos acumulados, la evidencia tecnológica y las demostraciones de seguridad han sido revisados por expertos internacionalmente reconocidos para alcanzar el nivel actual de maduración de esta solución a los residuos radiactivos. La estrategia después de la clausura de un AGP se basa en la seguridad pasiva para aislar y contener los residuos. Esto significa que un AGP, una vez sellado, no necesita supervisión ni mantenimiento, por lo tanto, no tendrá gastos de gestión. Toda la inversión se debe realizar antes del sellado.

Otro aspecto esencial en un AGP es la estabilidad geológica. Se seleccionan lugares que han permanecido geológicamente estables durante millones de años (1000 millones en el caso de Finlandia, el primer AGP que se pondrá en servicio), para garantizar que durante miles de años los residuos permanecerán seguros hasta que tengan el mismo nivel de radiactividad que el entorno.

Además, está previsto que los reactores de IV Generación serán capaces de utilizar cerca del 99 % de la energía del combustible nuevo y usado (los actuales solo aprovechan el 5 %), reduciendo notablemente el volumen de residuos generado, esencialmente quedarán los productos de fisión. Actualmente, solo está en funcionamiento un reactor de IV Generación, el BN-800 ruso, aunque dos más están en construcción.

Proliferación nuclear

Las Salvaguardias del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) de las Naciones Unidas han demostrado ser acuerdos eficaces y la industria de la energía nuclear no aumenta el riesgo de proliferación de armas nucleares. Corea del Norte ha desarrollado estas armas, pero nunca ha generado electricidad nuclear. Más de 30 países tienen reactores comerciales y solo ocho de ellos tienen armas nucleares. Los programas de armamento nuclear se desarrollaron primero en la mayoría de esos países y la decisión de tener armas nucleares no tiene una relación directa con la disposición de un programa nuclear civil. Si bien, determinadas instalaciones (enriquecimiento y reprocesamiento) se pueden utilizar en la producción de armas, las Salvaguardias son herramientas eficaces para vigilarlas. De hecho, las centrales nucleares pueden ayudar a eliminar las ojivas nucleares, como ocurrió con el programa Megatons to Megawatts, entre 1993 y 2013, cuando las reservas de Rusia y EE UU equivalentes a 20   000 bombas atómicas se convirtieron en combustible nuclear, que representó el 19 % de las necesidades mundiales de uranio y produjo el 10 % de energía eléctrica consumida en EE. UU. durante los citados 20 años.

Diversidad de oferta

Todas las formas de generación de electricidad con bajas emisiones de carbono deberán crecer significativamente si el mundo quiere controlar las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero. Las energías renovables, en particular, la energía solar y la energía eólica, jugarán un papel muy importante, pero no serán la solución completa. Los formuladores de políticas energéticas deberían tener en cuenta que las energías solar y eólica son fuentes de energía variables que requieren respaldo debido a que no pueden garantizar el suministro eléctrico en todo momento.

Calcular los costes adicionales de integrar fuentes de electricidad renovables altamente variables en un sistema energético es complicado. Parte del respaldo podría provenir del almacenamiento, tanto en forma de baterías como de centrales hidroeléctricas de bombeo. Sin embargo, aunque son sistemas necesarios y que sin duda tendrán un papel cada vez mayor, también tienen sus limitaciones. No disponemos todavía de megabaterías de enorme capacidad para respaldar una gran red eléctrica, no sabemos cuánto costarán, y las centrales de bombeo necesitan una gran cantidad de agua, escasa en algunos países, que se va evaporando y es necesario reponer, además de ocupar grandes extensiones de terreno. También, es importante señalar que estos sistemas de almacenamiento necesitarían un excedente de energía, que no siempre se produce salvo que el sistema de generación renovable estuviera extraordinariamente sobredimensionado. En definitiva, todos estos sistemas de almacenamiento serán necesarios, pero no suficientes.

La energía nuclear se va a convertir en muchos países en un complemento ideal para los sistemas eléctricos con alta penetración de energías renovables, gracias a sus bajas emisiones de dióxido de carbono, su escalabilidad, su capacidad de suministro constante como base y su capacidad para producir potencia variable. Algunos reactores más antiguos ya tienen capacidad para realizar cambios rápidos de carga para adaptarse a la variabilidad de las renovables y todos los reactores de III Generación actuales disponen de dicha capacidad. Un mix eléctrico totalmente descarbonizado es posible con una adecuada combinación, en función de los recursos renovables de cada país, de energías eólica, solar, hidráulica, geotérmica, almacenamiento y nuclear. 

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