Los tipos nuevos y avanzados de reactores nucleares podrían desempeñar un papel importante para ayudar a los EE. UU. a cumplir sus objetivos climáticos a largo plazo, pero primero se debe superar una serie de desafíos técnicos, regulatorios, económicos y sociales, dice un nuevo informe de las Academias Nacionales. de Ciencias, Ingeniería y Medicina.
El desarrollo, las pruebas y el despliegue generalizado de estos reactores podrían llevar varias décadas. El informe hace recomendaciones para el Departamento de Energía de EE. UU., la Comisión Reguladora Nuclear, otras agencias federales y estatales y la industria privada para sentar las bases necesarias para que los reactores avanzados se conviertan en una parte viable del sistema energético estadounidense.
Actualmente, el sistema eléctrico de EE. UU. incluye grandes reactores de agua ligera (LWR) que producen electricidad para uso comercial. Los LWR utilizan agua para enfriar el reactor y moderar la velocidad de las reacciones nucleares en cadena que tienen lugar.
Muchos conceptos de reactores avanzados utilizan combustibles, materiales y métodos de fabricación convencionales, pero algunos también emplean una amplia gama de refrigerantes, diseños, combustibles, materiales y tecnologías nuevos. Otros ejemplos incluyen reactores que utilizan metal líquido, sales fundidas o reactores de alta temperatura. gas como refrigerante.
El sistema eléctrico de los EE. UU. ya está experimentando cambios masivos, pero los esfuerzos de descarbonización de toda la economía durarán décadas y se prevé que la demanda de electricidad crezca continuamente durante ese período. Es probable que las tecnologías nucleares avanzadas no puedan contribuir notablemente a la generación de electricidad hasta la década de 2030 las más tempranas, dice el informe, pero existen oportunidades para que compitan con otras tecnologías energéticas a largo plazo.
Las ideas innovadoras para los reactores, si se realizan, pueden proporcionar generación de energía bajo demanda para complementar fuentes variables de energía, como la energía solar y eólica, y ayudar a descarbonizar sectores industriales desafiantes al proporcionar calor de alta temperatura para procesos químicos, como la producción de hidrógeno.
Algunos conceptos de reactores nucleares avanzados, debido a su tamaño o la forma en que se producen, ofrecen nuevas formas de utilizar la energía nuclear, entre ellas:
Grandes porciones o incluso la totalidad del sistema del reactor podrían producirse en fábricas, lo que podría reducir los costos e incertidumbres del proyecto y aumentar la calidad.
Los sitios de generación de energía existentes que utilizan combustibles fósiles (por ejemplo, plantas de carbón) podrían reutilizarse para la generación de energía nuclear.
Se podrían transportar pequeños reactores o microrreactores para satisfacer las necesidades de emergencia fuera de la red.
Los reactores podrían producir energía térmica localizada para aplicaciones industriales que, de otro modo, tendrían emisiones difíciles de reducir debido a los requisitos de alta temperatura, como la producción de cemento, hidrógeno y acero, para la calefacción urbana (calor distribuido a través de tuberías para mantener calientes las residencias o los negocios); o para desalación.
«Nuestro informe muestra que los reactores nucleares nuevos y avanzados podrían desempeñar un papel importante a medida que EE. UU. trabaja para descarbonizar la economía», dijo Richard A. Meserve, asesor jurídico senior de Covington & Burling LLP, expresidente de la Comisión Reguladora Nuclear y presidente de el comité que redactó el informe.
«Pero hay obstáculos significativos que deben superarse para permitir que los reactores nucleares avanzados tengan éxito y alcancen la viabilidad comercial y competitiva a nivel mundial, entre ellos, desafíos económicos, desafíos tecnológicos, cambios regulatorios y aceptación social. Si queremos tener la capacidad de seguir esta opción , Estados Unidos debería abordar estas barreras ahora».
Cumpliendo la promesa tecnológica
Existen muchas diferencias entre los reactores nucleares actualmente en uso y los reactores nucleares avanzados propuestos.
La Oficina de Energía Nuclear del DOE debe iniciar un programa de investigación que establezca objetivos agresivos para mejorar el rendimiento de los combustibles y materiales utilizados para construir u operar los reactores.
La industria nuclear y el DOE deben desarrollar completamente un programa estructurado y continuo para garantizar que las tecnologías de mejor desempeño (según lo medido por hitos técnicos, financieros, regulatorios y de aceptación social) avancen rápidamente a través de las demostraciones.
El DOE debe expandir sus esfuerzos en investigación y desarrollo de tecnología de construcción avanzada y hacer que las tecnologías de construcción avanzadas estén ampliamente disponibles para reducir costos.
Deben proporcionarse incentivos significativos, como los que han fomentado las tecnologías solar y eólica, para permitir el amplio despliegue comercial de reactores avanzados.
El despliegue generalizado de reactores avanzados requerirá trabajadores más calificados. El DOE debe iniciar una asociación gubernamental completa y trabajar con organizaciones laborales, la industria, agencias reguladoras y otras organizaciones para identificar brechas en habilidades críticas y financiar soluciones de capacitación y desarrollo.
Políticas y regulaciones para la competitividad económica
Los reactores de energía nuclear están estrictamente regulados por la NRC en todas las fases de su ciclo de vida: diseño, construcción, operaciones y desmantelamiento.reactores, que podrían presentar problemas regulatorios novedosos, en particular los reactores que usan refrigerantes nuevos, tienen capacidades de seguridad avanzadas o son reactores de fábrica. hecho o transportable.
El Congreso debe proporcionar a la NRC más recursos para mejorar su capacidad de lidiar con estas diferencias y crear procesos regulatorios eficientes, efectivos y flexibles.
Además, los diferentes requisitos reglamentarios entre países pueden desalentar las ventas internacionales, lo que puede ser una parte esencial para hacer que los planes comerciales de los proveedores nucleares sean competitivos Canadá y, a largo plazo, a través del compromiso con la Agencia Internacional de Energía Atómica y la Agencia de Energía Nuclear.
Existen riesgos regulatorios y económicos considerables que pueden disuadir a los inversores potenciales en la industria nuclear avanzada, incluidas las incertidumbres sobre si la NRC podría rechazar un nuevo enfoque, imponer nuevos requisitos operativos o de diseño, o generar costos adicionales debido a una acción retrasada. para evaluar porque a menudo no existe una guía anterior que se aplicaría a los diseños de reactores novedosos, por lo que una mayor certeza regulatoria ayudará a la industria y sus inversores a hacer planes informados.
Los gobiernos federal y estatal deben tomar medidas que permitan a la industria ser competitiva en costos con otras tecnologías energéticas bajas en carbono, incluso a través de incentivos financieros personalizados, dice el informe.Equiparse para negociar rápidamente acuerdos de cooperación nuclear.El informe recomienda pasos para el Congreso y el gobierno federal para ayudar a los proveedores estadounidenses a competir con los proveedores estatales y financiados por el estado en el mercado energético internacional.
Garantía de seguridad, protección y salvaguardas
Los nuevos escenarios de despliegue pueden introducir nuevos riesgos físicos y cibernéticos, que deben abordarse mediante requisitos de seguridad, protección y salvaguardias, según corresponda. reactores avanzados Sin embargo, todavía se necesita una guía regulatoria clara, señala el informe, y la NRC necesitará suficiente personal experto para proporcionar esta guía.
Ganar la aceptación social
Si bien la energía nuclear debe ser segura y protegida, también debe ser aceptada por la sociedad y por las comunidades en las que se construyen los nuevos reactores. La industria nuclear avanzada debe adoptar enfoques basados en el consentimiento para las nuevas instalaciones, ajustados al lugar, el tiempo y la cultura. dice el informe.
Los procesos basados en el consentimiento, aún incipientes en la industria, donde los planes para nuevos reactores generalmente solo se revisan después de que se completan el diseño y la ubicación, deben incluir métodos participativos de selección del sitio e incorporar un pensamiento más centrado en el valor. , y estos deben ser tratados con la misma seriedad que el desarrollo tecnológico.
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