Microreactors Nuclears

Els micrreactors nuclears estan deixant de ser una idea de futur per convertir-se en una realitat tecnològica amb potencial transformador.

Diversos projectes impulsats als Estats Units estan avançant els límits de l’energia neta i fiable en el seu camí cap a la comercialització, amb l’objectiu d’oferir electricitat segura i constant en llocs remots on les xarxes elèctriques convencionals no arriben. Entre els desenvolupaments més destacats hi ha els reactors eVinci, de Westinghouse, i Kaleidos, de Radiant Industries, dues propostes innovadores que aspiren a revolucionar l’accés a l’energia en entorns aïllats mitjançant solucions compactes, eficients i sostenibles.

A finals del 2024, el Departament d’Energia dels Estats Units (DOE) va reforçar aquesta aposta amb una inversió estratègica: 3 milions de dòlars per al projecte eVinci i 2 milions per al reactor Kaleidos. Els fons serviran per impulsar la fase de planificació d’enginyeria de les proves que es duran a terme a DOME, la nova plataforma de demostració de micrreactors del DOE. Aquesta instal·lació, situada al Laboratori Nacional d’Idaho i prevista per entrar en funcionament el 2026, serà la primera dels Estats Units dedicada exclusivament a provar aquest tipus de reactors compactes. La seva posada en marxa representa un pas essencial per validar la seguretat, l’eficiència i la viabilitat comercial d’aquesta nova generació de tecnologia nuclear.

Tant el reactor eVinci com el Kaleidos comparteixen un element clau: l’ús de combustible nuclear TRISO, una tecnologia considerada una de les més segures i robustes del món. Aquest combustible està format per petites partícules d’urani recobertes per múltiples capes de materials ceràmics i de carboni que permeten suportar temperatures extremadament elevades sense fondre’s. Aquesta característica augmenta enormement la seguretat passiva dels reactors i redueix el risc d’accidents greus.

Malgrat compartir el mateix tipus de combustible, els dos reactors adopten filosofies de disseny diferents pel que fa al sistema de refrigeració. Westinghouse aposta per un sistema passiu de tubs de calor, una tecnologia que transfereix la calor sense necessitat de bombes ni circuits de refrigeració pressuritzats. Radiant, en canvi, opta per utilitzar heli gasós com a refrigerant del reactor Kaleidos. Ambdós enfocaments busquen simplificar el funcionament del reactor i minimitzar els punts crítics que podrien generar incidències mecàniques.

Els micrreactors es diferencien dels reactors nuclears convencionals principalment per la seva mida i potència. Mentre que una central nuclear tradicional pot produir prop d’un gigawatt d’electricitat, els micrreactors solen generar fins a 50 MW. Tot i aquesta menor capacitat, ofereixen avantatges molt importants: són modulars, transportables i requereixen molt menys manteniment. Això els converteix en una opció ideal per alimentar instal·lacions remotes com bases militars, explotacions mineres, comunitats aïllades o infraestructures temporals en zones afectades per desastres naturals. Fins i tot es planteja el seu ús futur en missions espacials i bases lunars.

Una de les grans fortaleses d’aquests reactors és la seva autonomia energètica. A diferència dels generadors dièsel, que necessiten un subministrament continu de combustible, o de les bateries, que requereixen recàrrega periòdica, els micrreactors poden operar durant anys sense interrupció. Aquesta capacitat els fa especialment útils en situacions d’emergència o en llocs amb condicions climàtiques extremes, on garantir un subministrament energètic estable és sovint un gran repte logístic.

La durada dels seus cicles de combustible és també un element diferencial. El reactor eVinci està dissenyat per generar 5 MW de potència durant aproximadament vuit anys sense necessitat de repostatge. El Kaleidos, per la seva banda, oferirà 1,2 MW durant almenys cinc anys. Aquesta longevitat redueix considerablement els costos operatius i la complexitat associada al transport i emmagatzematge de combustible.

El projecte eVinci de Westinghouse és probablement un dels exemples més avançats d’aquesta nova generació nuclear. El seu disseny incorpora centenars de tubs metàl·lics alcalins que transporten la calor des del nucli de grafit fins al sistema de conversió energètica. Aquesta arquitectura elimina la necessitat de grans sistemes de refrigeració pressuritzats, simplificant el reactor i incrementant-ne la seguretat. L’electricitat es genera mitjançant un sistema basat en el cicle Brayton d’aire obert, una tecnologia àmpliament utilitzada en turbines de gas i motors d’aviació.

Westinghouse també ha avançat significativament en els aspectes regulatoris. El 2022, l’empresa va aconseguir l’acceptació dels criteris bàsics de disseny del reactor, un requisit imprescindible per iniciar el procés de llicència davant la Nuclear Regulatory Commission (NRC) nord-americana. Aquest pas és fonamental per poder comercialitzar la tecnologia durant la pròxima dècada.

Paral·lelament, la companyia ja ha demostrat la viabilitat logística del concepte. Una unitat de demostració de 14.500 kg va ser fabricada i transportada amb èxit des de les instal·lacions de Pittsburgh, confirmant que el reactor pot ser construït en fàbrica i enviat completament muntat en contenidors. Aquesta capacitat de desplegament ràpid és un dels grans atractius comercials dels micrreactors.

L’interès internacional per aquesta tecnologia no para de créixer. El primer client confirmat del reactor eVinci és el Consell de Recerca de Saskatchewan, al Canadà, però Westinghouse també estudia altres aplicacions potencials, com centrals nuclears flotants o versions adaptades per a missions espacials. La comercialització del reactor està prevista cap al 2030, sempre condicionada a l’obtenció de les llicències reguladores definitives.

La fase de proves a DOME serà decisiva per validar el rendiment real d’aquests reactors i generar confiança entre reguladors, governs i futurs clients. Aquestes proves permetran avaluar-ne la seguretat, la fiabilitat operativa i la capacitat d’adaptació a diferents entorns.

En un context marcat per la lluita contra el canvi climàtic i la necessitat urgent de descarbonitzar el sistema energètic mundial, els micrreactors nuclears emergeixen com una alternativa amb un enorme potencial. La seva capacitat per generar electricitat sense emissions de carboni, operar de manera independent de grans infraestructures elèctriques i adaptar-se a múltiples escenaris els converteix en una tecnologia especialment atractiva per al futur energètic. Encara queden reptes regulatoris, econòmics i socials per superar, però les inversions i els avenços tecnològics actuals indiquen que aquests petits reactors podrien jugar un paper destacat en la construcció d’un sistema energètic més resilient, flexible i sostenible.

Ramon Gallart