Varios escenarios para llegar a cero emisiones netas de carbono provenientes de la generación de energía para 2050 dependen del éxito de algunas iniciativas enormemente ambiciosas en energía renovable, mejoras de la red y otras áreas. Quizás ninguno de ellos sea más audaz que un renacimiento previsto de la energía nuclear, impulsado por reactores de tecnología avanzada que son más pequeños que los reactores de energía nuclear tradicionales. Lo que muchos de estos reactores tienen en común es que utilizarían un tipo de combustible llamado Alta Energía. Ensayo de Uranio Poco Enriquecido (HALEU). Su composición varía, pero para la generación de energía, una mezcla típica contiene algo menos del 20 por ciento en masa del isótopo altamente fisionable uranio-235 (U-235). Esto contrasta con los combustibles de reactores tradicionales, que oscilan entre un 3 y un 5 por ciento de U-235 en masa, y el uranio natural, que tiene sólo un 0,7 por ciento de U-235. Ahora, sin embargo, un artículo de la revista Science ha identificado un importante problema en esta opción nuclear: el combustible HALEU puede usarse teóricamente para fabricar una bomba de fisión, un hecho que los autores del artículo utilizan para defender el endurecimiento de las regulaciones que rigen el acceso y el transporte del material. Entre los cinco autores del artículo, titulado «El potencial armamentista del uranio de bajo enriquecimiento y alto ensayo», se encuentra Richard L. Garwin, miembro vitalicio del IEEE. Garwin fue la figura clave detrás del diseño de la bomba termonuclear, que fue probada en 1952. El artículo de Science no es el primero en abogar por una reevaluación de los riesgos de proliferación nuclear del combustible HALEU. Un informe publicado el año pasado por las Academias Nacionales, “Méritos y viabilidad de diferentes ciclos de combustible nuclear y opciones tecnológicas y aspectos de residuos de los reactores nucleares avanzados”, dedicó la mayor parte de un capítulo a los riesgos del combustible HALEU. Llegó a conclusiones técnicas similares a las del artículo de Science, pero no fue tan lejos en sus recomendaciones sobre la necesidad de endurecer las regulaciones. ¿Por qué es preocupante el combustible HALEU? La sabiduría convencional decía que las concentraciones de U-235 por debajo del 20 por ciento no eran utilizables para una bomba. Pero «encontramos este testimonio en 1984 del jefe de la división teórica de Los Álamos, quien básicamente confirmó que sí, efectivamente, se puede utilizar hasta un 10 por ciento», dice R. Scott Kemp del MIT, otro de los autores del artículo. . «Así que ni siquiera se necesitan centrífugas, y eso es lo que realmente importa aquí». Las centrífugas dispuestas muy minuciosamente en cascadas son el medio estándar para enriquecer uranio hasta obtener material apto para bombas, y requieren recursos, experiencia y materiales escasos y costosos. para operar. De hecho, la dificultad de construir y operar tales cascadas a escala industrial ha servido durante décadas como una barrera eficaz para los posibles constructores de armas nucleares. Por lo tanto, cualquier ruta hacia un arma nuclear que evite el enriquecimiento ofrecería una alternativa indudablemente más fácil. La pregunta ahora es: ¿cuánto más fácil? “No es una bomba muy buena, pero podría explotar y causar todo tipo de estragos”. A esa pregunta se suma la urgencia de una anticipada fiebre del oro en HALEU, después de años de silencioso apoyo del gobierno estadounidense. El Departamento de Energía de EE.UU. está gastando miles de millones para ampliar la producción del combustible, incluidos 150 millones de dólares concedidos en 2022 a una filial de Centrus Energy Corp., la única empresa privada de EE.UU. que enriquece uranio a concentraciones HALEU. (Fuera de Estados Unidos, sólo Rusia y China producen HALEU en cantidades sustanciales). El apoyo gubernamental también se extiende a las empresas que construyen los reactores que utilizarán HALEU. Dos de las mayores empresas emergentes de reactores, Terrapower (respaldada en parte por Bill Gates) y X-Energy, han diseñado reactores que funcionan con formas de combustible HALEU y han recibido miles de millones en financiación en el marco de un programa del DOE llamado Proyectos de demostración de reactores avanzados. La cuestión de construir una bomba basada en HALEU es un tema turbio, porque muchas de las técnicas y prácticas específicas del diseño de armas nucleares están clasificadas. Pero la información básica sobre el tipo estándar de arma de fisión, conocida como dispositivo de implosión, se conoce públicamente desde hace mucho tiempo. (Los dos primeros dispositivos de implosión fueron detonados en 1945, uno en la prueba Trinity y el otro sobre Nagasaki, Japón). Un dispositivo de implosión se basa en una esfera hueca de material nuclear. En un arma moderna, este material suele ser plutonio-239, pero también puede ser una mezcla de isótopos de uranio que incluye un porcentaje de U-235 que va desde el 100 por ciento hasta, aparentemente, alrededor del 10 por ciento. La esfera está rodeada de explosivos químicos con formas que explotan simultáneamente, creando una onda de choque que comprime físicamente la esfera, reduciendo la distancia entre sus átomos y aumentando la probabilidad de que los neutrones emitidos desde sus núcleos encuentren otros núcleos y los divida, liberando más neutrones. A medida que la esfera se encoge, pasa de un estado subcrítico, en el que esa reacción en cadena de neutrones que divide los núcleos y crea otros neutrones no puede sostenerse, a un estado crítico, en el que sí puede. A medida que la esfera continúa comprimiéndose, alcanza la supercriticidad, después de lo cual una avalancha de neutrones inyectados desencadena una reacción en cadena desbocada y ultrarrápida que es una explosión de fisión. Todo esto sucede en menos de un milisegundo. Los autores del artículo de Science tuvieron que caminar sobre una delgada línea entre no revelar demasiados detalles sobre el diseño de armas y al mismo tiempo indicar claramente el alcance del desafío de construir una bomba basada en HALEU. Reconocen que la cantidad de material HALEU necesaria para una bomba de 15 kilotones (aproximadamente tan poderosa como la que destruyó Hiroshima durante la Segunda Guerra Mundial) sería relativamente grande: cientos de kilogramos, pero no más de 1.000 kg. En comparación, unos 8 kg de Pu-239 son suficientes para construir una bomba de fisión de modesta sofisticación. Cualquier bomba HALEU sería proporcionalmente más grande, pero aún lo suficientemente pequeña como para poder ser entregada “usando un avión, una camioneta de reparto o un barco que llegue al puerto de una ciudad”, escribieron los autores. También reconocieron un desafío técnico clave para cualquier aspirante a bomba. fabricantes de armas que buscan utilizar HALEU para fabricar una bomba: preiniciación. La gran cantidad de U-238 en el material produciría muchos neutrones, lo que probablemente provocaría una reacción nuclear en cadena demasiado pronto. Esto agotaría la energía de la posterior reacción en cadena desenfrenada, lo que limitaría la potencia explosiva y produciría lo que se conoce en el negocio de las bombas nucleares como un «fracaso». Sin embargo, «aunque la preiniciación puede tener un impacto mayor en algunos diseños que en otros, incluso aquellos que son sensibles a ella podrían producir un poder explosivo devastador», concluyen los autores. En otras palabras, «no es una bomba muy buena, pero podría explotar y causar todo tipo de estragos”, afirma John Lee, profesor emérito de ingeniería nuclear de la Universidad de Michigan. Lee contribuyó al informe de las Academias Nacionales de 2023 que también consideró los riesgos del combustible HALEU e hizo recomendaciones de políticas similares a las del artículo de Science. Los críticos de ese artículo argumentan que los desafíos de construir una bomba HALEU, si bien no son insuperables, obstaculizarían a un grupo no estatal. Y un programa nacional de armas, que probablemente tendría los recursos para superarlos, no estaría interesado en una bomba así, debido a sus limitaciones y su relativa falta de fiabilidad. “Por eso la OIEA [International Atomic Energy Agency]en su sabiduría, dijeron: ‘Este no es un material de uso directo’”, dice Steven Nesbit, consultor en ingeniería nuclear y ex presidente de la Sociedad Nuclear Estadounidense, una organización profesional. «Simplemente no es un camino realista hacia un arma nuclear». Los autores de Science concluyen su artículo recomendando que el Congreso de los EE. UU. ordene a la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA) del DOE que lleve a cabo una «nueva revisión» de los riesgos que plantea el combustible HALEU. En respuesta a una consulta por correo electrónico de IEEE Spectrum, un portavoz de la NNSA, Craig Branson, respondió: “Para alcanzar los objetivos de emisiones netas cero, Estados Unidos ha priorizado el diseño, desarrollo y despliegue de tecnologías nucleares avanzadas, incluidas las modulares avanzadas y pequeñas. reactores. Muchos confiarán en HALEU para lograr diseños más pequeños, ciclos operativos más largos y mayores eficiencias con respecto a las tecnologías actuales. Serán esenciales para nuestros esfuerzos por descarbonizar y al mismo tiempo satisfacer la creciente demanda de energía. A medida que avanzan estas tecnologías, el Departamento de Energía y la NNSA tienen programas para trabajar con socios industriales dispuestos a evaluar el riesgo y mejorar la seguridad y las salvaguardias de sus diseños”. Los autores de Science también pidieron a la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. ( NRC) y la OIEA para cambiar la forma en que clasifican el combustible HALEU. Según la categorización actual de la NRC, incluso grandes cantidades de HALEU ahora se consideran categoría II, lo que significa que las medidas de seguridad se centran en la detección temprana del robo. Los autores quieren que las cantidades de HALEU relevantes para armas se reclasifiquen en la categoría I, al igual que las cantidades de plutonio apto para armas o de uranio altamente enriquecido suficiente para fabricar una bomba. La categoría I requeriría una seguridad mucho más estricta, centrándose en la prevención de robos. Nesbit se burla de la propuesta, citando las dificultades de robar tal vez una tonelada métrica de material nuclear. «Aplicar ciegamente todo el bagaje que conlleva la protección de las armas nucleares a algo como esto es simplemente exagerado», dice. Pero Lee, que realizó experimentos con combustible HALEU en la década de 1980, está de acuerdo con sus colegas. “Dick Garwin y Frank von Hipple [and the other authors of the Science paper] Hemos planteado algunas preguntas adecuadas”, afirma. “Dicen que la NRC debería tomar más precauciones. Estoy totalmente a favor de eso”. Artículos de su sitio Artículos relacionados en la Web