Rumbo a la propulsión nuclear en el sector naval

'alcanzar la criticidad': el transporte marítimo se acerca un paso más a la realidad nuclear

"Alcanzar la criticidad": el transporte marítimo se acerca un paso más a la realidad nuclear esta semana, a medida que el trabajo de viabilidad del NuProShip II de Noruega y una serie de demostraciones de reactores pequeños en otros lugares han convertido una idea de larga data en un programa de ingeniería a corto plazo. La frase "alcanzar la criticidad" tiene un doble significado aquí: en física de reactores denota el momento en que un núcleo logra una reacción en cadena de fisión autosostenida, y en la jerga de la industria ahora captura el cambio de los diseños de laboratorio y documentos conceptuales a proyectos que planean prototipos, financiación y formación de tripulaciones. Los últimos informes de proyectos, subvenciones gubernamentales y cartas de intención privadas sugieren que el sector marítimo ya no solo habla de lo nuclear como una fantasía de descarbonización; los equipos están probando opciones concretas de reactores, ciclos de conversión y sistemas de amortiguación de energía para que los diseños puedan ser licenciados, construidos y navegados en las próximas décadas.

'alcanzar la criticidad': el transporte marítimo pone la mira en los buques DP y el trabajo offshore

El estudio NuProShip II se alejó de los reactores de agua a presión de estilo militar hacia los reactores modulares pequeños (SMR) de Generación IV, y probó combinaciones como núcleos enfriados por gas helio utilizando combustible de partículas TRISO emparejados con ciclos de potencia de CO2 supercrítico (sCO2). El resultado, según los ingenieros, es una fuente de calor compacta y de alta temperatura que puede alimentar un pequeño tren de conversión de energía fabricado en serie. Dado que un reactor funciona de forma constante en lugar de acelerar rápidamente, el concepto añade una batería térmica —un amortiguador de calor— para absorber el calor base y suministrar picos de energía a los propulsores bajo demanda, un diseño que permite al buque cumplir con los requisitos de redundancia y respuesta instantánea DP2/DP3, manteniendo los sistemas de control del reactor estables y sencillos.

Opciones de ingeniería: núcleos de helio, combustible TRISO, sCO2 y baterías térmicas

Las opciones técnicas en NuProShip II y estudios similares son deliberadas y responden a las lecciones aprendidas tanto de los reactores navales como del nuevo sector de SMR civiles. Los reactores de gas a alta temperatura enfriados por helio permiten una operación a menor presión y una mayor eficiencia térmica en comparación con el agua a presión. El combustible TRISO —partículas recubiertas de cerámica que retienen los productos de fisión— es favorecido por su comportamiento robusto en escenarios de accidentes y sus propiedades de contención pasiva. Los ciclos de CO2 supercrítico convierten el calor en trabajo en un paquete mucho más pequeño que las turbinas de vapor, reduciendo el volumen bajo cubierta para equipos y espacios de la tripulación en un casco mercante.

¿Qué tan cerca está la industria? Pilotos, prototipos y programas nacionales de SMR

Hoy en día, la industria se encuentra plenamente en una fase de demostración y validación temprana de diseño, más que en un despliegue masivo. NuProShip II ha producido diseños conceptuales y hojas de ruta tecnológicas y entregará las tareas de industrialización a SFI SAINT (Sustainable Applied and Industrialised Nuclear Technology), un centro de ocho años respaldado por 96 millones de coronas noruegas (NOK) en financiación pública y 200 millones de coronas noruegas en compromisos de la industria para funcionar de 2026 a 2034. Esa financiación está destinada a llevar los conceptos técnicos hacia hardware de prototipos, configuración de la cadena de suministro y formación de tripulaciones. Si los cronogramas se mantienen, los proponentes prevén la puesta de quilla de un primer buque de construcción offshore de propulsión nuclear en la década de 2030.

Fuera del transporte marítimo, existen pilotos activos terrestres y adyacentes al ámbito militar que son importantes para los cronogramas marítimos. Los proyectos avanzados de SMR en los EE. UU. —el Natrium de TerraPower, el Hermes de Kairos Power y otros esfuerzos de microrreactores como el Project Pele— están avanzando a través de etapas de demostración o concesión de licencias. Estos proyectos subrayan dos realidades: se está pidiendo a los reguladores y laboratorios nacionales que se adapten a nuevos combustibles (incluido el uranio de bajo enriquecimiento y alto ensayo, HALEU), y la capacidad de la cadena de suministro y de enriquecimiento debe escalar si los SMR civiles y las variantes marítimas han de extenderse internacionalmente.

Desafíos regulatorios, portuarios y de seguros que siguen siendo considerables

La tecnología es solo un eje del problema. El marco internacional existente para los buques mercantes nucleares se remonta a un código de 1981 que es anterior a los SMR de seguridad pasiva, los combustibles TRISO y el pensamiento moderno sobre la contención. Ese código no es adecuado para los conceptos de Generación IV enfriados por gas y fabricados en serie que se proponen actualmente. Para operar comercialmente, los buques mercantes nucleares deben superar un conjunto entrelazado de obstáculos: aceptación a nivel de tratado internacional para escalas en puertos, reglas armonizadas de sociedades de clasificación (DNV y otras ya participan en el aseguramiento del diseño), planificación de contingencias portuarias, regímenes de responsabilidad y seguros que vayan más allá de la cobertura ordinaria de P&I, y la aceptación por parte de las comunidades y autoridades locales donde los buques serían inspeccionados o mantenidos.

Las preguntas prácticas incluyen: qué autoridad licencia un reactor a bordo —un regulador nuclear nacional, el estado de abanderamiento o un régimen híbrido vinculado a los estándares de la OMI—; cómo se definen las zonas de planificación de emergencia para buques que pueden transitar por muchas jurisdicciones; y cómo se maneja el combustible gastado y los residuos radiactivos una vez que el buque se retira. Todo esto requiere una nueva negociación internacional. Sin estándares acordados y aceptación puerto por puerto, un buque mercante nuclear podría verse limitado en los lugares donde puede atracar, un riesgo comercial inasumible para los armadores.

Marco de seguridad: qué significa 'alcanzar la criticidad' y cómo se hacen seguros los reactores en el mar

En física de reactores, "alcanzar la criticidad" significa que el núcleo ha alcanzado un factor de multiplicación de neutrones de uno —cada fisión produce, en promedio, un neutrón que causa otra fisión— y la reacción en cadena es autosostenida. Para los diseñadores de buques y reguladores, el objetivo de ingeniería no es evitar la criticidad —así es como un reactor produce calor—, sino diseñar sistemas pasivos y de ingeniería que hagan que el comportamiento del núcleo sea predecible, controlable y seguro en todos los escenarios creíbles.

Los conceptos modernos de SMR enfatizan la seguridad pasiva: física y materiales que naturalmente apagan o disipan el calor si se pierde el refrigerante, junto con formas de combustible como TRISO diseñadas para retener la radiactividad incluso en condiciones severas. Los diseños a bordo añaden herencia naval (blindaje compacto, compartimentación, contención robusta) y prácticas de redundancia marítima. No obstante, las compensaciones de seguridad deben examinarse junto con los riesgos de seguridad física y proliferación, especialmente donde los tipos de combustible o el reprocesamiento podrían cambiar los flujos de residuos.

Por qué es importante: emisiones, autonomía y oportunidad comercial

El transporte marítimo representa una parte significativa de las emisiones globales de CO2 y otros contaminantes. Para las operaciones offshore, donde la logística de abastecimiento de combustible y la autonomía son importantes, la propulsión nuclear promete cero emisiones operativas y un alcance efectivamente ilimitado entre repostajes, una propuesta de valor convincente para los operadores que actualmente utilizan flotas de generadores diésel y transportan grandes inventarios de combustible. Para la flota mercante en general, el panorama es matizado: lo nuclear podría compensar los combustibles fósiles en clases de nicho (buques de servicio offshore, rompehielos, ferris, posiblemente algunos buques portacontenedores o ro-ro), mientras que otros combustibles —amoniaco, hidrógeno, metanol— pueden dominar los segmentos de menor alcance o menor potencia.

Comercialmente, el mercado de plantas de energía fabricadas en serie y sistemas nucleares marinos podría crear nuevas cadenas industriales y tripulaciones nucleares marítimas cualificadas, pero solo si los diseñadores, aseguradores y estados portuarios pueden ponerse de acuerdo sobre estándares seguros y replicables, y si los inversores pueden ver un camino hacia proyectos financiables en lugar de prototipos únicos.

Qué sigue y un cronograma realista

Se espera que la actividad se acelere a finales de la década de 2020 y durante la de 2030. NuProShip II pasará a la industrialización en SFI SAINT en 2026, las demostraciones nacionales de SMR continuarán con el trabajo de licencias y suministro de combustible, y si se construyen los primeros prototipos, serán clasificados e inspeccionados bajo reglas actualizadas que la industria y los reguladores deberán negociar en paralelo. De manera conservadora, el primer buque mercante nuclear o de construcción offshore transoceánico sería un buque de la década de 2030, no porque la física sea novedosa, sino porque el acceso a los puertos, los marcos legales, la logística del combustible y el consentimiento público deben resolverse primero.

Fuentes

• The Information Technology and Innovation Foundation (informe ITIF sobre Reactores Modulares Pequeños)
• Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) / materiales del proyecto NuProShip II y anuncios de financiación de SFI SAINT
• Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA/IAEA) - guía regulatoria y de SMR
• Laboratorio Nacional de Idaho (INL) y programas técnicos y de demostración del Departamento de Energía de EE. UU.