Para que Estados Unidos cumpla sus objetivos de cero emisiones netas, la energía nuclear debe estar en la mezcla heterogénea de opciones. El problema: su producción todavía adolece de falta de escala. Para aumentar rápidamente el acceso, debemos poner en funcionamiento los reactores rápidamente, dice Isabel Naranjo De Candido, estudiante de doctorado de tercer año asesorada por el profesor Koroush Shirvan.

Una opción es trabajar con microrreactores, unidades transportables que pueden transportarse a zonas que necesitan electricidad limpia. La tesis de maestría de Naranjo De Candido en el MIT, supervisada por el profesor Jacopo Buongiorno, se centró en dichos reactores.

Otra forma de mejorar el acceso a la energía nuclear es desarrollar reactores que sean modulares para que las unidades que los componen puedan fabricarse rápidamente manteniendo la calidad. "La idea es aplicar las técnicas de industrialización de la fabricación para que las empresas produzcan más embarcaciones [nucleares], con una cadena de suministro más predecible", dice. Se supone que trabajar con recetas estandarizadas para fabricar sólo unos pocos componentes diseñados una y otra vez mejora la velocidad y la confiabilidad y reduce el costo.

Como parte de sus estudios doctorales, Naranjo De Candido trabaja en optimizar las operaciones y la gestión de estos pequeños reactores modulares para que puedan ser eficientes en todas las etapas de su ciclo de vida: construcción; operaciones y mantenimiento; y desmantelamiento. La motivación de su investigación es simple: "Necesitamos energía nuclear para el cambio climático porque necesitamos una fuente de energía confiable y estable para combatir el cambio climático", dice.

Una infancia en Italia

A pesar de su pasión actual por la energía y la ingeniería nucleares, Naranjo De Candido no estaba segura de qué quería estudiar después de la escuela secundaria en Padua, Italia. Hija de madre italiana, médica y padre español, arquitecto, se matriculó en una escuela secundaria de ciencias poco después de la secundaria, porque sabía que era la carrera que más disfrutaba.

Habiendo obtenido muy buenas notas en la escuela, obtuvo una beca completa para estudiar en Pisa, en la Escuela especial de Estudios Avanzados Sant´Anna. Ubicada en un convento centenario, la escuela solo otorgaba títulos de maestría y doctorado. “Tuve que seleccionar qué estudiar pero no estaba seguro. Sabía que estaba interesada en la ingeniería”, recuerda, “así que seleccioné la ingeniería mecánica porque es más genérica”.

Resulta que Sant´Anna encajaba perfectamente con Naranjo De Candido para explorar sus pasiones. Un inspirador curso de ingeniería nuclear durante sus estudios la encaminó hacia el estudio de este campo como parte de sus estudios de maestría en Pisa. Durante su estancia allí, viajó por todo el mundo: a China como parte de un programa de intercambio de estudiantes y a Suiza y Estados Unidos para realizar prácticas. “Obtuve una buena formación y un buen plan de estudios y eso me permitió [obtener la admisión] en el MIT”, dice.

Durante una pasantía en el Jet Propulsion Lab de la NASA, conoció a un estudiante de ingeniería mecánica del MIT que la animó a postularse para realizar estudios de doctorado en la escuela. Otro mentor más en el sector nuclear italiano también le había sugerido que postulara al MIT para estudiar ingeniería nuclear, por lo que decidió dar el salto.

Y ella se alegra de haberlo hecho.

Mejorar el acceso a la energía nuclear

En el MIT, Naranjo De Candido está trabajando para mejorar el acceso a la energía nuclear reduciendo el tamaño de los reactores y, en el caso de los microrreactores, haciéndolos lo suficientemente móviles para viajar a los lugares donde se necesitan. "La idea con un microrreactor es que cuando se agota el combustible, se reemplaza todo el microrreactor in situ con una unidad recién alimentada y se lleva el viejo a una instalación central donde se reabastecerá", dice. Uno de los primeros casos de uso de estos microrreactores han sido los sitios mineros remotos que necesitan energía confiable las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

Los reactores modulares, aproximadamente 10 veces el tamaño de los microrreactores, garantizan el acceso de otra manera: los componentes se pueden fabricar e instalar a escala. Estos reactores no sólo suministran electricidad sino que también abastecen el mercado de calor industrial, afirma. "Se pueden ubicar cerca de instalaciones industriales y utilizar el calor directamente para impulsar la producción de amoníaco o hidrógeno o la desalinización del agua, por ejemplo", añade.

A medida que se instalen más reactores modulares, se espera que la industria se expanda para incluir empresas que opten por simplemente construirlos y traspasar las operaciones a otras empresas. Mientras que los reactores de energía nuclear tradicionales pueden tener un conjunto completo de personal a bordo, los reactores de menor escala, como los modulares, no pueden permitirse el lujo de contar con una gran cantidad de personal, por lo que es necesario optimizar el talento y compartir el personal entre muchas unidades. "Muchas de estas empresas están muy interesadas en saber exactamente cuántas personas y cuánto dinero asignar, y cómo organizar los recursos para dar servicio a más de un reactor al mismo tiempo", afirma.

Naranjo De Candido está trabajando en un complejo programa de software que tiene en cuenta una amplia gama de variables (desde el costo de las materias primas y la capacitación de los trabajadores, el tamaño del reactor, la producción de megavatios y más) y se apoya en datos históricos para predecir qué recursos podrían necesitar las plantas más nuevas. El programa también informa a los operadores sobre las compensaciones que deben aceptar. Por ejemplo, explica, “si se reduce el personal por debajo del nivel típico asignado, ¿cómo impacta eso en la confiabilidad de la planta, es decir, en la cantidad de horas que puede operar sin mal funcionamiento ni fallas?”

Y gestionar y operar un reactor nuclear es particularmente complejo porque las normas de seguridad limitan cuánto tiempo pueden trabajar los trabajadores en ciertas áreas y cómo deben manejarse las zonas seguras.

"Hay escasez de [talento calificado] en la industria, por lo que no se trata sólo de reducir costos sino también de hacer posible tener plantas disponibles", dice Naranjo De Candido. Se necesitan diferentes tipos de talento, desde profesionales especializados en componentes mecánicos hasta controles electrónicos. El modelo en el que está trabajando considera la necesidad de este tipo de habilidades especializadas, además de dejar espacio para la capacitación cruzada de talentos en múltiples campos, según sea necesario.

De acuerdo con su objetivo de hacer que la energía nuclear sea más accesible, el software de optimización será de código abierto y estará disponible para que todos lo utilicen. "Queremos que esto sea un terreno común para que las empresas de servicios públicos, los proveedores y otros actores puedan comunicarse mejor", dice Naranjo De Candido. Espera que esto acelere la operación de las plantas de energía nuclear a escala, un logro que llegará no es un momento demasiado pronto.

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