Problemas y posibles soluciones a la energía nuclear y al problema de los residuos

Imagina que tuvieras un coche que al llenar el depósito de gasolina o diésel con el correspondiente desembolso de dinero, una vez recorridos diez kilómetros te obligasen a vaciar el depósito completamente, almacenando la gasolina en un "cementerio" con su correspondiente contaminación y peligrosidad y no quedase otro remedio que llenar de nuevo el depósito con gasolina nueva con su correspondiente desembolso de dinero repitiendo de nuevo la operación.

Tomado de lasideasdejeugenio

Pues más o menos así es como funcionan las centrales nucleares. Si los residuos nucleares son un problema es precisamente por que pasan a ser considerados residuos cuando apenas han agotado el 3% de la energía que contienen. El problema principal de las centrales nucleares, son los residuos nucleares, pero esto es así, precisamente por que las centrales nucleares se ven obligadas a desechar las barras de combustible cuando apenas han extraído energía de él. Durante los cuatro años de vida útil que tienen de media las barras de combustible, solo se emplea como se ha dicho el 3% de la energía que contiene. El 97% restante se va en los residuos, que se almacenan en  cementerios nucleares. Este 97% de energía contenida en los residuos nucleares es precisamente lo que les hace tan peligrosos.

Conversión directa en electricidad

Este asunto pone de manifiesto un problema: cómo aprovechar ese 97% de energía contenida en las barras de combustible supuestamente "gastado". Actualmente el modo de funcionamiento de una central nuclear es una especie de matar moscas a cañonazos, se utiliza el calor del uranio (o del plutonio) para hacer hervir agua y generar vapor para hacer girar una turbina de vapor de tal forma que en cuanto la temperatura de la barra desciende de cierto umbral, ya no es útil para la tarea y se desecha. En esta época  de supuestos avances tecnológicos la generación de energía nuclear debería ser algo complejo y moderno cuando en realidad lo único que se hace es aislar y purificar uranio 235 procedente de la naturaleza para calentar agua. La utilización lógica por parte de seres racionales sería extraer directamente toda la energía contenida en el proceso de fisión y utilizarla para nuestros propósitos, de este modo sólo con las barras de combustible hoy ya consideradas como gastadas probablemente tendríamos un flujo energético capaz de satisfacer buena parte de nuestras necesidades energéticas o tal vez todas y además de forma prácticamente indefinida durante muchos años.

La conversión directa en energía eléctrica sería la solución. Actualmente esto se realiza mediante termopares pero el método utilizado no cambia mucho el método de hervir agua, sólo que en vez de calentar agua se calientan metales con resultados de rendimiento incluso peores que calentando agua ( El rendimiento medio está entre el 3 y el 7 %, siendo el máximo alcanzado del 10 %). 

Lo ideal, sería rodear la barra de combustible mediante una especie de panel solar fotovoltaico,  sólo que en vez de adaptar su diseño para funcionar con radiación visible procedente del sol habría que adaptarlo para la radiación gamma y X procedente del uranio. Ya sé que esto es más fácil de decir que de hacer, pero ahí dejo la idea por si alguien quiere dedicarse a ello. 

Me temo que los rendimientos no serían muy buenos y posiblemente el supuesto panel se degradaría rápidamente; si con luz solar los paneles quedan inservibles a los 25 años, con radiación gamma tan intensa y energética posiblemente hubiera que sustituirlos en unos tiempos que no justificasen el costo energético de su fabricación, pero esto es sólo una intuición, habría que investigarlo.

Tomado de solucionpolitica.net

Tal vez con cantidades mucho menores de elementos fisibles, mediante nanotecnología, integrando cantidades infinitesimales de uranio o cualquier elemento fisible se podría obtener  la energía necesaria para el funcionamiento de cualquier dispositivo, desde un teléfono móvil a una lavadora o un coche y todo con cantidades de elementos radiactivos que les  convertirían prácticamente inocuos. Aunque en el caso de los coches ya serían pequeños reactores nucleares mucho más peligrosos, pero con la ventaja de que nunca tendría que repostar, pues la fuente energética duraría más que la vida útil del coche y una vez en el desgüace se reciclaría el material fisible para nuevos reactores. El problema de este sistema sería la dispersión por el mundo de material fisible, pero no hay que olvidar que todo este material radiactivo sale de la naturaleza donde ya está  lo suficientemente diluido como para resultar relativamente "inócuo".  Con estos dispositivos, su concentración tal vez nunca llegaría a  ser más peligrosa que cualquier residuo químico o biológico actual.

En fin, hasta aquí, todo es especulación.

Aquí también se habla de reutilizar los residuos nucleares.

Reutilización del combustible gastado

Voy a un tema mucho más práctico y perfectamente realizable. La reutilización de los residuos nucleares: una vez "agotado" el combustible nuclear, este se almacena  indefinidamente en lugares que deben ser lo más duraderos posible. 

Las barras de combustible gastado no son capaces de alcanzar las temperaturas requeridas para alcanzar el rendimiento requerido de las turbinas de vapor pero siguen teniendo  un enorme potencial para calentar agua muy por encima de los 70 ºC o 40 ºC lo que hace de estas barras una potencial fuente inagotable de agua caliente para calefacción y agua caliente  sanitaria (ACS). Bastaría con conservar dichas barras en las centrales nucleares como se hace actualmente en las famosas piscinas y recircular ese agua de  refrigeración por un intercambiador de calor que utilizase enormes volúmenes de agua caliente no radiactiva para abastecer de ACS las viviendas de las inmediaciones de la central nuclear, que con tuberías convenientemente aisladas se podría abastecer a todas las viviendas de varias poblaciones cercanas a la central. 

Incluso se podrían construir mini-centrales similares a las actuales pero sin reactor (con lo que serían mucho más seguras) en las proximidades de grandes ciudades, con el único objetivo de reutilizar todas esas barras de combustible gastado para generar agua caliente, en este caso el inconveniente sería la posible peligrosidad  de encontrarse cerca de grandes núcleos de población y de ser auténticos cementerios nucleares activos, lo positivo sería agua caliente y calefacción gratis para grandes ciudades con el consiguiente enorme ahorro energético y la eliminación de emisiones a la atmósfera de gases contaminantes y CO2, así como grandes ahorros en gas natural. 

Aún así, la peligrosidad de estas instalaciones sería sensiblemente inferior a la de las actuales centrales nucleares. Están surgiendo ideas similares pero con el objetivo de generar electricidad  de forma diferente utilizando lo que hoy consideramos residuos nucleares. 

Este proyecto parece una solución intermedia entre las dos expuestas en este ensayo.

En el contexto actual de crisis energética y cambio climático estas soluciones parecen viables y posiblemente los inconvenientes serían ampliamente superados por  las ventajas.