Acercar la ciencia al desarrollo mediante noticias y análisis

  • Planes nucleares después de Fukushima: hechos y cifras

La energía nuclear promete energía limpia para los países en desarrollo. Dave Elliot grafica sus avances y perspectivas después del accidente en Fukushima.

Durante 60 años, se ha promovido el uso de uranio para generar electricidad en las plantas nucleares como una forma de proporcionar energía barata y limpia para un nuevo y próspero mundo.

Actualmente, la energía nuclear suministra alrededor del 13,8 por ciento de la electricidad mundial, con la mayoría de plantas operando en el mundo desarrollado [1]. Y dado que las plantas nucleares no emiten dióxido de carbono, son vistas como una manera de responder al cambio climático.

Sin embargo, los opositores de esta tecnología señalan sus inconvenientes: el alto costo de construcción, operación y mantenimiento de las plantas de energía nuclear, el manejo de los desechos radiactivos y las dificultades para regular de manera eficaz los riesgos de seguridad tanto ambientales como humanos.

La extracción y el procesamiento del combustible del reactor son también grandes consumidores de energía, por lo que el sistema nuclear global no está realmente libre de carbono.

Todo esto crea un dilema para los países en desarrollo que necesitan una fuente de energía relativamente barata. Algunos de ellos han encontrado una opción atractiva en la energía nuclear y han invertido en plantas nucleares (Ver Cuadro 1).

Países

Mil millones kWh

Porcentaje de electricidad

(2)
6,7
5,9
(2)
13,9
3,1
(14)
71,0
1,8
(5)
20,5
2,9
(21)
141,9
32,2
(2)
5,6
3,6
(3)
2,6
2,6
(2)
12,9
5,2
MUNDO
(440)
2.630
13,8

Cuadro 1: La energía nuclear en el mundo en desarrollo
Producción de electricidad y porcentaje de electricidad global generado por las plantas nucleares en los países en desarrollo (el número de plantas se muestra entre paréntesis).

Fuente: Asociación Nuclear Mundial 2011 [1]

Producción de electricidad y porcentaje de electricidad global generado por las plantas nucleares en los países en desarrollo (el número de plantas se muestra entre paréntesis).

Pero después del accidente nuclear en la planta de energía de Fukushima, que siguió al tsunami de marzo de 2011 en Japón, algunos otros países que estaban pensando hacer lo mismo han abandonado esos planes (Ver Cuadro 2).

Países en desarrollo buscando energía nuclear

Ya no están interesados

Arabia Saudita
Cuba*
Bangladesh
Kuwait
Corea del Norte
Malasia
Chile
Filipinas
Egipto
Qatar
Irán
Tailandia
Jordania
 
Kazajistán
 
Kenia
 
Turquía
 
UAE (Abu Dhabi)
 
Vietnam
 
Venezuela
 

* Cuba abandonó su programa nuclear hace algunos años.

Cuadro 2: Planes actuales de energía nuclear en el mundo en desarrollo

El accidente de Fukushima socavó la confianza y el apoyo a la energía nuclear alrededor del mundo. Las opiniones varían de país a país, pero casi el 60 por ciento de la gente ahora se opone a la energía nuclear. (Ver Recuadro 1.)

Recuadro 1: La opinión pública después de Fukushima

Un estudio de opinión pública realizado en 24 países en mayo de 2011 [2] encontró que el 62 por ciento de los encuestados se oponía a la energía nuclear: 25 por ciento había cambiado su opinión, inclinando la balanza en contra de la opción nuclear. La oposición en algunos países en desarrollo y en muchos de Europa fue muy alta.

Protesters at the 2010 anti-nuclear protest in Istanbul, Turkey

Las opiniones varían de país a país, pero la mayoría de personas se opone ahora a la energía nuclear

Flickr/ anirvan

Por ejemplo, en México el 81 por ciento de los encuestados a quienes se les preguntó si "apoyan la energía nuclear" como una forma de generar electricidad estuvieron en contra, el 52 por ciento de ellos de manera contundente. En Argentina, la oposición fue de 72 por ciento y en Brasil, 69 por ciento. La oposición también fue alta en Indonesia (67 por ciento), Corea del Sur (61 por ciento), Sudáfrica (60 por ciento), China (58 por ciento) y Arabia Saudita (58 por ciento). En el mundo en desarrollo, solamente en India se encontró mayoría en el apoyo (61 por ciento).

Los resultados de la encuesta, por supuesto, dependen de las preguntas formuladas. Cuando se preguntó si veían la energía nuclear como una opción viable de largo plazo, el 50 por ciento de los encuestados en India dijo que no; el 50 por ciento tampoco la veía como una forma de modernizar la producción de electricidad. Todos los encuestados en los demás países en desarrollo dieron puntajes más bajos a esas dos preguntas, con excepción de Arabia Saudita. Allí, el 54 por ciento veía a la energía nuclear como una opción viable en el largo plazo, indicando más optimismo en esta región.

Claramente, algunos países en desarrollo con necesidad de un suministro continuo de electricidad, de relativamente baja emisión de carbono todavía ven a la energía nuclear como una forma de avanzar, a pesar de sus riesgos y su pasado turbulento.

La historia nuclear

La energía nuclear civil surgió de los programas para desarrollar armas nucleares en los Estados Unidos y la Unión Soviética durante la Segunda Guerra Mundial. Esto condujo a los principales desarrollos de reactores en los años sesenta.

En los setenta, la tecnología se extendió a países como China, India y Japón que desarrollaron programas nucleares civiles apoyados por los Estados Unidos o por la Unión Soviética.

Algunos otros países en desarrollo también tomaron la opción nuclear, especialmente Argentina, Brasil, México, Sudáfrica y Corea del Sur.

Nuclear warning sign by Flickr/ azkid2lt

Los planes de energía nuclear se estancaron luego de serios desastres como la explosión de Chernobyl, que causó peligro de radiación

Flickr/ azkid2lt

Sin embargo, en 1979 hubo un grave accidente nuclear en la planta de la isla Three Mile en los Estados Unidos. Esto, junto con los pobres resultados económicos de la energía nuclear en comparación con otras opciones energéticas como el carbón, frenó nuevos desarrollos nucleares en ese país. Aunque los costos netos de combustible a partir de las plantas nucleares han sido inferiores a los de las plantas de combustibles fósiles, el costo de capital normalmente es tres veces más alto y tiende a aumentar a medida que los requerimientos de seguridad también suben [3].

Posteriormente vino el desastre aún más serio de Chernobyl en Ucrania en 1986, al que se le atribuyen miles de muertes, aunque la cifra aún sea motivo de debate. A esas alturas, muchos (si no todos) los países europeos dieron marcha atrás en cuanto a la energía nuclear.

A fines de los noventa, con el cambio climático como problema creciente, la industria nuclear trató de recuperar su posición en el mercado. Y a comienzos de la década de 2000, bajo la presidencia de George W. Bush en los Estados Unidos, el programa de la Alianza Mundial de Energía Nuclear, liderado por ese país, se propuso promover la energía nuclear en los países en desarrollo.

El presidente Obama ha abandonado este programa, pero para fines de la primera década de 2000, cierto renacer nuclear mundial comenzó a surgir, liderado por China e India. Y a comienzos de la década actual, algunos países de la Unión Europea empezaron a revertir su oposición a esta energía. Rusia ampliaba su programa y los Estados Unidos trataban de iniciar uno nuevo.

Dispuestos a expandir aún más el mercado, algunos proveedores de tecnología nuclear  también buscaron otros lugares, por ejemplo en Sudamérica, donde Chile y Venezuela habían mostrado interés (Rusia ofreció ayudar a Venezuela), y también en el Medio Oriente.

Egipto ha sido otro jugador importante en la promoción de la opción nuclear, junto con Arabia Saudita y Abu Dabhi. Qatar, Kuwait y Jordania también han expresado su interés en la energía nuclear. Irán ya tiene un programa nuclear así como Israel, aunque —hasta ahora— ambos son pequeños.

El doble uso de la tecnología nuclear

La mayoría de las plantas nucleares del mundo están basadas en el diseño de Reactor de Agua Presurizado (PWR por sus siglas en inglés) de los Estados Unidos (Ver Figura 1). Variantes como el Reactor de Agua en Ebullición (BWR por sus siglas en inglés), y otros —especialmente los diversos diseños rusos— son menos comunes.

Actualmente están surgiendo algunas versiones actualizadas más recientes del PWR, como el francés EPR y el AP1000 de los EE.UU.

Las plantas nucleares más modernas tienen una capacidad de generación de energía de 1000-1.600 megavatios. Los diseños de mini reactores más pequeños están produciendo energía en un rango de 20-300MW. [4]

US Nuclear Regulatory Commission

Figura 1. Diseño de reactor de agua presurizado

Fuente: Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos

Cualquiera sea el diseño específico, los principios básicos de su operación son los mismos. Un elemento poco común de metal de uranio, el isótopo Uranio-235 (U235), es el único isótopo natural que, si está concentrado, puede sostener una reacción en cadena de fisión nuclear que produce grandes cantidad de calor y radiación. El calor se puede usar para generar vapor y mover las turbinas como en una central térmica convencional, produciendo electricidad.

El plutonio, otro elemento radioactivo, se produce como un subproducto inevitable de la fisión nuclear. Es además el material principal usado en las armas nucleares. Pero el U235, apropiadamente concentrado, también se puede usar para armas. Por lo tanto, para hacer una bomba nuclear se necesita un sistema 'enriquecido' que concentre U235, o un reactor que fabrique plutonio.

Debido a que la mayoría de reactores necesitan uranio ligeramente enriquecido para funcionar, conocer si una actividad de enriquecimiento específica se está usando para producir combustible para energía nuclear civil o para fabricar armas nucleares conlleva una estrecha vigilancia. Del mismo modo, puede ser difícil saber cuándo, y si los reactores se están usando para hacer plutonio de grado militar.

Por cierto, la mayor parte de las armas nucleares conocidas se han desarrollado en países que ya han tenido programas civiles de energía nuclear. Debido a la superposición de las tecnologías, la mayoría de países firmaron el Tratado de No Proliferación (NPT por sus siglas en inglés) en 1970, que busca controlar el uso militar de la tecnología.

India, empero, no firmó, y ha producido un arma nuclear propia. También lo ha hecho Pakistán y, asimismo, se cree que Israel. Corea del Norte inicialmente lo firmó, pero desde entonces se ha librado una batalla de larga data para que cumpla el tratado, al igual que con Irán.

Costos y riesgos

La superposición de usos civiles y militares de la energía nuclear puede conducir a conflictos políticos, lo que se constituye en un gran inconveniente. Pero también hay otros.

Las centrales nucleares son muy intensivas en capital, en parte debido a su complejidad y altos requerimientos de seguridad. Aunque los costos de combustibles son inferiores a los de las plantas de combustibles fósiles, el costo de la electricidad que producen puede ser más alto, dependiendo de una serie de factores que incluyen el costo de endeudamiento de pago para la construcción y de los subsidios gubernamentales disponibles, si los hay.

El Cuadro 3 muestra los estimados del costo de electricidad producida por las centrales nucleares y las de carbón, asumiendo el financiamiento del sector público (tasa de descuento de 5 por ciento) y el financiamiento del sector privado (tasa de descuento de 10 por ciento). Muestran una gran variación y los expertos discrepan sobre la manera de representar plenamente los costos sociales y medioambientales de las diferentes fuentes de energía.

 Tasa de descuento de 5%, c/kWh
País
Nuclear
Carbón
Bélgica
6.1
8.2
Rep. Checa
7.0
8.5-9.4
Francia
5.6
-
Alemania
5.0
7.0-7.9
Hungría
8.2
-
Japón
5.0
8.8
Corea
2.9-3.3
6.6-6.8
Holanda
6.3
8.2
Eslovaquia
6.3
12.0
Suiza
5.5-7.8
-
EE.UU.
4.9
7.2-7.5
China*
3.0-3.6
5.5
Rusia*
4.3
7.5
 
 Tasa de descuento de 10%, c/kWh
País
Nuclear
Carbón
Bélgica
10.9
10.0
Rep. Checa
11.5
11.4-13.3
Francia
9.2
-
Alemania
8.3
8.7-9.4
Hungría
12.2
-
Japón
7.6
10.7
Corea
4.2-4.8
7.1-7.4
Holanda
10.5
10.0
Eslovaquia
9.8
14.2
Suiza
9.0-13.6
-
EE.UU.
7.7
8.8-9.3
China
4.4-5.5
5.8
Rusia
6.8
9.0

Cuadro 3: Proyecciones de la OCDE para los costos de electricidad generada para el año 2010 con tasas de descuento de 5 y 10 por ciento, c/kWh

Fuente: OECD/ IEA NEA 2010 [5]

Y los problemas con los nuevos proyectos hacen poco realistas los estimados de costos. Por ejemplo, un EPR de 1600 megavatios que se está construyendo en Francia originalmente se esperaba que costara €3.3 mil millones, pero después de largas demoras en su construcción, su costo se incrementará a €6 mil millones [6].

Lidiar con los desechos radiactivos producidos, y con el desmantelamiento de la planta cuando haya llegado al final de su vida útil, también es caro. Hay planes para poner los desechos radiactivos de muy larga vida en depósito geológicos profundos, pero en realidad hasta ahora no existe ninguno. Los desechos continuarán siendo peligrosos mucho después de que las centrales nucleares, cuya vida operativa es de aproximadamente 40 años, se hayan cerrado. Por ejemplo, tomará alrededor de 24.000 años reducir a la mitad la actividad del plutonio.

Workers monitoring radioactive waste tank

El manejo de desechos radiactivos de forma segura es caro y requiere conocimientos técnicos avanzados

Flickr/ PNNL - Pacific Northwest National Laboratory's photostream

El riesgo de graves accidentes es otra gran preocupación: sus costos sociales y económicos pueden ser sustanciales y de larga duración. Por ejemplo, Bielorrusia ha estimado en US$235 mil millones sus pérdidas económicas debido a los impactos sociales y en la salud acumulativa por el desastre de Chernobyl en los 30 años siguientes al evento. Y 5-7 por ciento de los gastos gubernamentales en Ucrania todavía se destinan a programas de beneficios relacionados con Chernobyl [7].

Más recientemente, el Centro Japonés de Investigación Económica ha estimado que los costos del accidente nuclear en Fukushima podrían llegar a los US$250 mil millones, lo que incluye las compensaciones para las 180.000 personas evacuadas del área[8].

Como lo indica el accidente de Fukushima, la energía nuclear plantea grandes desafíos de seguridad, que van más allá de hacer frente a las emergencias y desarrollar las capacidades técnicas para operar las plantas y su infraestructura asociada, incluyendo el manejo de desechos de manera segura.

Disponibilidad de combustible

Está también el tema de la disponibilidad de combustible. Las principales reservas de uranio están en Australia, Canadá, Namibia y Kazajistán, y se dice que son suficientes para 70 años con las tasas actuales de uso [9].

Nuevos hallazgos de combustible de uranio y nuevas tecnologías de uso del mismo podrían ayudar a extender ese plazo. Por ejemplo, los reactores rápidos 'realimentados' de neutrones podrían ayudar a estirar las reservas de uranio 'reproduciendo' plutonio a partir del uranio que se pierde. Se han construido algunos prototipos, pero hasta ahora es una tecnología poco desarrollada, con potenciales problemas de seguridad [10].

Debido a la posible escasez de uranio, algunos países están explorando el uso de torio, que es tres veces más abundante que el uranio. Ya existen algunos prototipos, y tanto la India como la China están estudiando esta opción.

Pero en el largo plazo, las perspectivas de la fisión nuclear están inevitablemente limitadas por la disponibilidad de un combustible finito. Por lo tanto, la fisión nuclear no se puede expandir lo suficiente para reemplazar permanentemente a los combustibles fósiles. Esto sugiere que la energía nuclear podría no ser la opción más adecuada para hacer frente al cambio climático.

Una posible opción es la fusión nuclear, pues el combustible que se necesita para ello es mucho menos limitado. Algunos (como el deuterio) se puede obtener del agua de mar, y el tritio puede producirse a partir del litio.

Pero no es una perspectiva inmediata; la fusión es todavía una tecnología sin desarrollar. Requiere temperaturas muy altas (alrededor de 200 millones de grados Celsius) o de pulsaciones láser concentradas en gran energía para obligar a los núcleos a fusionarse y liberar energía. Hasta el momento, no se ha demostrado que sea posible producir más energía que la que se necesita para operar el reactor, o para mantener la reacción de fusión estable por no más de unos pocos segundos.

Los partidarios de la fusión dicen que, si todo va bien con los programas internacionales de investigación de miles de millones de dólares, la fusión podría suministrar alrededor del 20 por ciento de la electricidad global para 2100 [11]. Pero no hay ninguna garantía.

Mucho más desarrolladas están algunas opciones de energías renovables que usan energía natural e inagotable como el viento, las olas del mar y el sol. Las fuentes renovables ya proporcionan el 20 por ciento de la electricidad global (si se incluye la hidroeléctrica), y las perspectivas para su rápida expansión son buenas: el Panel Intergubernamental de Cambio Climático ha sugerido que las energías renovables podrían suministrar el 77 por ciento de la electricidad mundial para el año 2050. [12]

Quién está adentro y quién fuera

El desastre nuclear de Fukushima dejó a la energía nuclear en una suerte de encrucijada, como después del accidente de Chernobyl.

Varios países desarrollados se han alejado de la opción nuclear. Japón ha decidido abandonar sus planes de expansión y está considerando una eliminación nuclear total, en tanto que Alemania ha puesto en marcha un programa de eliminación. Ambos países están apoyando las energías renovables.

Italia también ha renunciado a sus planes nucleares, así como Suiza. Incluso la tradicionalmente pro nuclear Francia ha dicho que considerará una eliminación nuclear total para 2050.

El modelo en el mundo en desarrollo es más variado. China está reconsiderando su programa nuclear y considerando un recorte en su objetivo oficial de instalar 80 GW para 2020. Actualmente, China obtiene menos del 2 por ciento de su electricidad de la energía nuclear, pero había planificado expandirla a aproximadamente 4 por ciento para 2020. Aunque es un porcentaje pequeño, representa un programa muy grande debido al tamaño del país.

Pero para ponerlo en perspectiva, China está apuntando a conseguir el 15 por ciento de su energía total (y no solo la eléctrica) de energías renovables y otras opciones de baja emisión de carbono para 2020.

India es algo así como un caso especial. Como país no firmante del NPT, algunas veces ha encontrado dificultades para conseguir uranio del extranjero debido a las restricciones internacionales sobre acceso al combustible nuclear. No obstante, y a pesar de una fuerte oposición local, sigue adelante con un ambicioso programa de expansión a 20 GW para 2020.

El sudeste de Asia, Taiwán y Corea del Sur están reconsiderando sus programas nucleares, y Tailandia y Malasia han abandonado sus planes nucleares. El gobierno filipino dice que puede 'reorientar' su presupuesto nuclear de £100m hacia las energías renovables. Pero Vietnam ha decidido seguir adelante con su plan de 14 plantas nucleares para 2030.

En el Medio Oriente, Arabia Saudita está considerando un programa de US$100 mil millones para construir 16 nuevas plantas para 2030. La apertura de la primera planta de Abu Dhabi se espera para 2017, seguida de otras tres más. Y Turquía también está avanzando con su programa nuclear. Sin embargo, Kuwait ahora ha dicho que ya no quiere seguir en la senda nuclear, y Qatar ha hecho un anuncio similar.

En el continente africano, Sudáfrica obtiene ya el 6 por ciento de su electricidad de la energía nuclear, y está pensando ampliar esta capacidad. Pero la crisis financiera ha conllevado a que abandone sus planes, por lo menos temporalmente, así como su avanzado proyecto de mini reactor de 'lecho de bolas' ('pebble-bed').

Y aunque Sudáfrica parece dispuesta a continuar con su programa nuclear, también ve en las energías renovables una buena contribución para satisfacer las futuras necesidades de energía del país.

Kenia, por el contrario, parece dispuesta a enfocarse excesivamente en la energía nuclear. Ha planificado un programa multimillonario que, de seguir adelante, suministraría la mayor parte de energía del país en los próximos 15 años.

La historia de la energía nuclear está lejos de terminar en los países desarrollados y en desarrollo. En el largo plazo, nuevas tecnologías nucleares podrían surgir que sean más seguras y más rentables, produciendo tal vez menos residuos y usando combustible de manera más eficiente.

Como están las cosas, la alternativa es el rápido desarrollo de las tecnologías de energía renovable, algunas de las cuales están siendo usadas ampliamente. Los países en desarrollo necesitan sopesar la evidencia disponible ahora en la medida que estén considerando la opción nuclear para su energía futura.

Dave Elliott es profesor emérito de políticas tecnológicas en la Universidad Abierta del Reino Unido.

Este artículo es parte de un Especial sobre Energía nuclear después de Fukushima.

Referencias

[1] World Nuclear Association World Nuclear Power Reactors & Uranium Requirements (2011)
[2] Global Citizen Reaction to the Fukushima Nuclear Plant Disaster  [7.64MB] (Global Advisor, IPSOS, 2011)
[3]
UN Development Programme, UN Department of Economic and Social Affairs and the World Energy Council. World Energy Assessment: Energy and the challenge of sustainability (UNDP, 2011)
[4] World Nuclear Association Nuclear power reactors (2011)
[5] Nuclear Energy Agency Projected Costs of Generating Electricity 2010 (IEA/NEA, 2010)
[6] EDF delays Flamanville 3 EPR project (News, Nuclear Engineering International, 2011)
[7] GreenFacts Chernobyl Nuclear Accident(2006)
[8] News On JapanFukushima cleanup could cost up to $250 billion (2011)
[9] Uranium Resources and Nuclear Energy [404kB] (Background paper, Energy Watch Group, 2006)
[10] Cochran et al. Fast Breeder Reactor Programs: History and Status [1.46MB]. (International Panel on Fissile Materials, 2010)
[11] UK Atomic Energy Authority Fusion: A Clean Future (UK Atomic Energy Authority, 2007)
[12] IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation (SRREN) (2011)