Combustible líquido
Dennis Lenz
La foto muestra la instalación del reactor de sales fundidas de Estados Unidos en Oak Ridge, no el reactor de torio chino TMSR-LF1. El histórico reactor experimental funcionó con uranio-235 y posteriormente con uranio-233, no con torio.
(Foto: © Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Laboratorio Nacional Oak Ridge, ORNL Foto 67051-64; Wikimedia Commons)
En China, el reactor de torio se complementó con torio durante su funcionamiento sin necesidad de pararlo. El bis ya se había obtenido en octubre de 2024; El instituto operador lo describe como la primera adición de torio en el mundo a un reactor de sal líquida. En noviembre de 2025, el equipo también informó por primera vez de la conversión de torio-232 en uranio-233 fisionable. A pesar del hito alcanzado, la planta sigue siendo un pequeño reactor de investigación que genera calor y no suministra electricidad a la red.
En el noroeste de China, cerca del desierto de Gobi, hay un reactor cuyo combustible no está contenido en carcasas metálicas sólidas. En Wuwei, el reactor de torio TMSR-LF1 de China funciona con sal fundida en la que se disuelve y circula el combustible. El 11 de octubre de 2023, el reactor alcanzó por primera vez la criticidad, es decir, una reacción en cadena autosostenida; El instituto informó de una producción térmica completa en junio de 2024. Esto permite al equipo agregar material a medida que el sistema continúa generando calor a partir de la fisión nuclear. En los reactores de agua a presión convencionales esto no es posible durante el funcionamiento, ya que los elementos combustibles sólidos sólo pueden sustituirse después de una parada.
El líder del proyecto, Xu Hongjie, presentó la carga exitosa en abril de 2025 en una reunión a puerta cerrada de la Academia de Ciencias de China. Según el instituto, la adición de torio ya se había realizado varios meses antes; En noviembre hubo noticias de la primera conversión confirmada experimentalmente a uranio-233. Aunque ambas fases están interconectadas, demuestran capacidades técnicas diferentes: primero, la adición de torio durante la operación tuvo éxito y luego, la formación de un nuevo material fisionable.
Cómo recibe combustible el reactor de torio durante el funcionamiento
En el TMSR-LF1 el combustible líquido se disuelve en sal de fluoruro fundida. Esta sal fundida sirve como portador de combustible y como refrigerante. Se mueve por el circuito del reactor y transporta los componentes disueltos a través de la zona activa. Por lo tanto, para realizar la adición no es necesario levantar un haz de barras de combustible sólido de un recipiente a presión. En cambio, se puede introducir material combustible en el sistema líquido a medida que continúa la fisión nuclear.
El proceso parece diferente en un reactor de agua a presión. Allí el combustible está contenido en elementos combustibles sólidos que permanecen en el núcleo del reactor durante el funcionamiento. Para reemplazarlo es necesario apagar el reactor y abrir el recipiente a presión. Esta forma líquida de combustible cambia radicalmente el proceso de carga, sin que se puedan sacar conclusiones en términos de rentabilidad o seguridad.
La carga durante el funcionamiento es una de las características del concepto de reactor elegido. La capacidad de recarga no dice nada sobre años de funcionamiento ininterrumpido o falta de mantenimiento. Los sistemas de sales líquidas también requieren controles de ingeniería, materiales y procedimientos adecuados para manipular los productos de fisión resultantes. Para el experimento que ahora se informa, lo primero que importa es que la adición de torio se haya producido con éxito mientras el sistema estaba en funcionamiento.
El uranio proporciona inicialmente la base fisionable.
El nombre reactor de torio sugiere que el torio es responsable desde el comienzo de la reacción en cadena. Con TMSR-LF1 la posición de partida es más diferenciada: el uranio, cuyo porcentaje de uranio-235 es inferior al 20%, sirve como material de partida fisionable. El torio asume una tarea diferente y forma parte del llamado material fértil. Al capturar neutrones, se puede convertir en una sustancia que posteriormente permita la fisión nuclear.
El torio-232 no es un combustible fisible como el uranio-235, sino que pertenece al grupo de los llamados nucleidos fértiles. Cuando su núcleo atómico captura un neutrón, inicialmente se crea torio-233, que cambia aún más a través de la desintegración radiactiva. El uranio-233 se forma finalmente a través del producto intermedio protactinio-233, que, como combustible fisionable, puede permitir una mayor fisión nuclear. El informe de expertos de la Asociación Nuclear Mundial describe este camino desde el torio fértil hasta el uranio fisionable.
El uranio presente sigue siendo importante para el funcionamiento del reactor experimental porque permite la reacción en cadena inicial. Estos ciclos de combustible requieren primero una fuente de neutrones fisibles para que pueda comenzar la conversión. En TMSR-LF1, el uranio enriquecido desempeña este papel. Por lo tanto, el término reactor de torio describe el ciclo del combustible previsto y la dirección de la investigación, no un reactor que comienza exclusivamente con torio.
Lo que prueba la conversión a uranio-233.
El 1 de noviembre de 2025, el Instituto de Física Aplicada de Shanghai informó de un nuevo avance. En el TMSR-LF1 se logró por primera vez la conversión de torio en combustible de uranio. Unos días más tarde, la Academia de Ciencias de China publicó el informe y se refirió a los datos de medición del producto intermedio Protactinio-233. Según el instituto, estos datos confirman que en el reactor tuvo lugar la cadena de conversión del torio-232, pasando por el protactinio-233, hasta llegar al uranio-233.
Esto midió no sólo la adición de torio, sino también la estructura posterior de la vía de conversión nuclear. Esta ruta es un requisito previo para un ciclo de combustible de torio. En su anuncio, la Academia de Ciencias de China cita datos técnicos del Protactinio-233 como prueba de este paso. El experimento aún no demuestra ni un suministro completo de combustible industrial ni un circuito cerrado.
El tamaño del sistema también es importante para la clasificación. Con una potencia térmica de dos megavatios, el TMSR-LF1 contiene aproximadamente 50 kilogramos de torio, según datos publicados. Las fuentes dan una tasa de conversión de alrededor de 0,1. El valor no es un porcentaje y no puede leerse como eficiencia o porcentaje de torio convertido.
Un hito técnico con límites claros
Esto describe la cantidad de material fisionable creado en relación con el consumo. Con un valor de uno, la cantidad de material fisible producido correspondería al consumo. Aproximadamente 0,1, el valor dado para TMSR-LF1 es significativamente menor. Esto significa que el reactor experimental no es un reproductor que produzca más combustible fisionable del que consume. Este valor describe una fase inicial de desarrollo y no demuestra que el sistema sea energéticamente autosuficiente.
Además, el sistema no suministra electricidad a la red eléctrica. Dos megavatios se refieren a la potencia térmica, es decir, al calor generado en el reactor. Los experimentos se centran en los procesos operativos, los materiales y el ciclo del combustible de torio-uranio en condiciones reales de reactor. Por lo tanto, sus resultados no pueden equipararse a los de una central eléctrica comercial, que debería suministrar electricidad de forma permanente y satisfacer las necesidades económicas.
Hasta ahora, la información disponible públicamente proviene principalmente del instituto operativo y de la Academia de Ciencias de China. No existe ningún estudio especializado revisado por pares con una evaluación científica independiente de los datos de prueba en las comunicaciones utilizadas. De esto no es posible obtener información sobre costes, producción de electricidad o una evaluación de seguridad completa. Por lo tanto, a la hora de evaluar el estado de desarrollo, los resultados de las pruebas claramente indicados son más importantes que nuevas promesas sobre el uso futuro.
De Oak Ridge al reactor de demostración previsto
Los reactores de sal líquida se habían estudiado experimentalmente décadas antes del proyecto chino. En el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Estados Unidos, se llevó a cabo el experimento del reactor de sales fundidas de 1965 a 1969. El reactor experimental funcionó inicialmente con uranio-235, más tarde con uranio-233 como combustible; El torio no formaba parte de la sal combustible. El histórico experimento demostró así que un reactor podría funcionar con sal líquida y combustible nuclear disuelto, pero no examinó el mismo paso de torio que el proyecto chino actual.
Los logros de aquella época incluían conocimientos técnicos en sales fundidas, bombas de combustible e intercambiadores de calor. Sin embargo, no condujeron directamente a un reactor comercial de sal líquida. Actualmente, el programa chino se basa en esta antigua investigación y también estudia cómo se puede convertir el torio en uranio-233 en un sistema de este tipo. Incluso antes del primer punto de inflamación, TMSR-LF1 había sido descrito como un proyecto de investigación en el Gobi; La planificación inicial del proyecto del reactor de torio requería la construcción de la planta incluso antes de su inicio.
El siguiente paso de desarrollo es un reactor de demostración significativamente más grande. El SINAP señala como objetivo para la realización del proyecto una potencia térmica de 100 megavatios y el año 2035. Se trata por tanto de una central en fase de desarrollo prevista y no de una central ya en funcionamiento. Desde el principio, las experiencias del pequeño TMSR-LF1 se trasladarán a componentes técnicos más grandes, tiempos de funcionamiento más prolongados y un sistema general resistente.
Las tareas de desarrollo abiertas incluyen el manejo a largo plazo de sales fundidas corrosivas y el tratamiento de productos de fisión. También es necesario aclarar cómo se puede controlar y ajustar la composición del combustible durante fases operativas más largas. La adición exitosa de torio y la formación informada de uranio-233 proporcionan datos experimentales importantes, pero aún no responden a estas preguntas. El siguiente punto de referencia no es sólo un mayor rendimiento, sino también la prueba de que los procesos individuales pueden combinarse de forma fiable en un reactor más grande.
La Academia de Ciencias de China y el Instituto de Física Aplicada de Shanghai, China, logran la conversión de combustible nuclear de torio y uranio en un reactor de sales fundidas
World Nuclear News, el reactor chino de sales fundidas logra la conversión de combustible de torio-uranio
Laboratorio Nacional Oak Ridge, 50º aniversario del MSRE
Construido con el apoyo de inteligencia artificial.
