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Desde automóviles eléctricos hasta centros de datos de inteligencia artificial (IA), las tecnologías que las personas usan todos los días requieren una creciente necesidad de electricidad. En teoría, la fusión nuclear, un proceso que fusiona los átomos, liberando el calor para convertir a los generadores, podría proporcionar grandes suministros de energía emisiones mínimas. Pero la fusión nuclear es una perspectiva costosa porque uno de sus principales combustibles es una versión rara de hidrógeno llamado Tritium.
Ahora, los investigadores están desarrollando nuevos sistemas para usar desechos nucleares para hacer tritio.
Terence Tarnowsky, físico en el Laboratorio Nacional de Los Alamos (LANL), presentado sus resultados en la reunión de otoño de la American Chemical Society (ACS Fall 2025), Celebrado del 17 al 21 de agosto.
Las centrales nucleares de hoy generan energía a través de un proceso llamado fisión nuclear. Durante la fisión nuclear, un átomo de plutonio o uranio se divide para liberar energía y partículas llamadas neutrones, que se dividen más átomos. Esta reacción en cadena de fisión proporciona una corriente de energía constante, pero también da como resultado desechos nucleares de larga vida.
Las plantas de energía de fusión nuclear propuestas generarían energía combinando núcleos atómicos. Con fusión, las formas de hidrógeno, llamadas Deuterium y Tritium, se unirían para crear átomos más pesados. Este proceso, que impulsa protagonistas en el universo, libera una gran cantidad de energía y, a diferencia de la fisión, produce muy pocos desechos radiactivos.
Si bien Deuterium está fácilmente disponible, los Estados Unidos actualmente carecen de un suministro seguro y predecible de tritio. “En este momento, el valor del tritio comercial es de aproximadamente $ 15 millones por libra ($ 33 millones por kilogramo), y Estados Unidos no tiene ninguna capacidad nacional para crearlo”, dice Tarnowsky. “Entonces, tenemos esta escasez de suministros de tritio”.
El tritio ocurre naturalmente en la atmósfera superior. Y la principal fuente comercial actual es Reactores de fisión en Canadá. “El inventario total de tritio en el planeta es de aproximadamente 55 más o menos 31 libras (25 más o menos 14 kilogramos)”, dice Tarnowsky.
“Hacer algunas suposiciones, 55 libras (25 kilogramos) es suficiente tritio para alimentar más de 500,000 hogares durante seis meses. Esto es más que las unidades residenciales en Washington, DC”
A diferencia de sus tiendas de tritio, Estados Unidos tiene miles de toneladas de desechos nucleares producidos por las centrales nucleares comerciales. Contiene materiales altamente radiactivos que requieren un almacenamiento costoso para mantenerlo de forma segura. El almacenamiento a largo plazo plantea preocupaciones sobre las fugas de radiación al medio ambiente con el potencial de dañar las plantas y la vida silvestre, o causar cáncer en los humanos.
Entonces, Tarnowsky vio la oportunidad de evaluar la viabilidad de usar desechos nucleares aún radioactivos para generar un valioso tritio. Ha realizado múltiples simulaciones informáticas de reactores de tritio potenciales para evaluar la producción y la eficiencia energética de los diseños.
Los diseños de reactores simulados usan un acelerador de partículas para impulsar las reacciones de división de átomos en los desechos nucleares. A medida que los átomos se dividen en la simulación, liberan neutrones y finalmente producen tritio después de una serie de otras transiciones nucleares. La característica del acelerador permitiría a los operadores activar o apagar estas reacciones y se considera más segura que las reacciones en cadena que tienen lugar en una planta de energía nuclear típica.
Aunque los principios básicos del diseño no son nuevos, los avances en la tecnología podrían hacerlo más eficiente que cuando se consideró por primera vez en la década de 1990 y principios de la década de 2000, dice Tarnowsky.
Hasta ahora, estima que este sistema teórico que se ejecuta en 1 gigavatio de energía, o las necesidades de energía anuales totales de 800,000 hogares de EE. UU., Podría producir alrededor de 4.4 libras (2 kilogramos) de tritio por año. Esta cantidad está a la par con la producción anual total de todos los reactores en Canadá.
Una ventaja clave para el sistema de Tarnowsky sería la eficiencia de la producción de tritios. Proyecta que el diseño produciría más de 10 veces más tritio que un reactor de fusión en la misma potencia térmica.
A continuación, Tarnowsky generará un costo en dólares para la producción de tritio una vez que tenga cálculos más sofisticados de la eficiencia del reactor. Refinará sus simulaciones para evaluar con mayor precisión la eficiencia y la seguridad del diseño del reactor, la mayoría de las cuales se han diseñado previamente pero aún no se combinaron de esta manera. Por ejemplo, planea desarrollar un nuevo código para un modelo que rodea los desechos nucleares con sal de litio fundido, un diseño establecido para reactores con combustible de uranio que solo se ha utilizado para experimentos científicos.
Las propiedades de enfriamiento de la sal ofrecen una medida de seguridad potencial, y la configuración dificultaría la extracción de los desechos para el desarrollo de armas. El objetivo final es que el modelado ayude a los tomadores de decisiones a comprender qué simulación tiene el mayor potencial para la implementación futura.
Todo esto puede parecer complejo, pero para Tarnowsky es parte de un plan para usar la tecnología existente para reducir los costos. “Las transiciones energéticas son un negocio costoso, y cada vez que pueda hacerlo más fácil, deberíamos intentarlo”, dice.
Más información: Rampando la economía de la fusión con cantidades de kilogramo de tritio comercial. acs.digitellinc.com/p/s/on-ram … rcial-titium-635641
Proporcionado por American Chemical Society
Cita: Los desechos nucleares podrían ser una fuente de combustible en futuros reactores (2025, 18 de agosto) recuperado el 18 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-nuclear-source-fuel-future-reactors.html
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