Se necesitarán reactores nucleares para hacer la transición a un futuro con bajas emisiones de carbono, pero su planificación y construcción requieren mucho tiempo y dinero, por lo que es fundamental adelantarse a los requisitos futuros. Marc Ernoult de la Universidad Paris-Saclay, Orsay, Francia y sus compañeros de trabajo han producido un modelo que tiene en cuenta las "profundas incertidumbres" de nuestro futuro nuclear y los posibles cambios abruptos en la necesidad de recursos. Este trabajo ha sido publicado en la revista EDP Sciences EPJ Nuclear Sciences &Technologies.

Francia obtiene una mayor proporción de su energía de fuentes nucleares que cualquier otro país (70,6 % en 2020), pero incluso allí la planificación nuclear es vulnerable a cambios repentinos, incluidos los de la opinión pública. La expansión de la energía nuclear en la década de 2000 generó temores de escasez de uranio natural y planes para implementar reactores rápidos enfriados por sodio (SFR) que usan mucho menos uranio natural que los reactores de agua a presión (PWR) más antiguos y más baratos. Después del rápido cambio en la opinión pública derivado del desastre de Fukushima en 2011, las preocupaciones sobre el costo de los SFR reemplazaron a las sobre la disponibilidad de uranio natural, y el proyecto ASTRID (Reactor Tecnológico Avanzado de Sodio para Demostración Industrial), visto como la primera etapa de El despliegue de SFR en Francia se detuvo en 2019.

Los reactores enfriados por sodio requieren una acumulación de plutonio mucho mayor que los PWR, donde el reciclaje de plutonio solo es necesario para estabilizar su cantidad a lo largo del ciclo del combustible. Puede ser relativamente sencillo modelar las necesidades de combustible, incluso en el próximo siglo, si se puede suponer un estado estable o una transición gradual entre tipos de reactores, pero esto no es posible; la trayectoria futura es muy incierta y no se puede descartar una reversión repentina de la posición actual. Y, como explica Ernoult, "Se necesitan décadas para responder a un cambio de objetivos:esto es rápido en la escala de la física del ciclo del combustible, pero muy lento en comparación con posibles cambios en las actitudes políticas o el entorno industrial".

En este nuevo estudio, Ernoult y sus colaboradores modelaron el reciclaje de plutonio en la flota francesa de reactores nucleares hasta 2140 utilizando un algoritmo de optimización. Siguieron tres escenarios, cada uno de los cuales incluía una decisión abrupta de cambiar de los PWR con bajo contenido de plutonio a los SFR con alto contenido de plutonio en un momento diferente. Las trayectorias del uso de combustible y la producción de energía se compararon con una que implicaba una elección inmediata para desplegar SFR y con otra en la que no se empleaban SFR en absoluto. "Este es el primer estudio de escenario que ha incluido este tipo de cambio rápido a la mitad del período de tiempo seguido", agrega Ernoult.

El análisis mostró que será necesario implementar una estrategia de reciclaje múltiple de plutonio 30 años antes de que se espere que se incorporen los primeros SFR para evitar cuellos de botella y minimizar la cantidad de plutonio inactivo. Aunque el costo y la vida útil del reactor aún no se han incluido en el modelo, Ernoult y sus compañeros de trabajo concluyen que debería ser posible elegir y seguir una estrategia y aún así saber que se pueden evitar los "arrepentimientos irreversibles" si las circunstancias posteriores conducen a un cambio. a uno diferente.