Estados Unidos acumula hoy más de 95,000 toneladas métricas de combustible nuclear gastado, distribuidas en 79 sitios ubicados en más de 30 estados. Si todos los reactores hoy operativos llegan a fin de vida, la cifra podría acercarse a 180,000 toneladas métricas. Este inventario creciente obliga a las autoridades y a la industria a encontrar soluciones de largo plazo que garanticen seguridad radiológica, trazabilidad y viabilidad económica. Mientras también se mantienen altos estándares regulatorios frente a la opinión pública y los mercados energéticos.
Qué significa “high burnup” y por qué importa
El término high burnup se aplica al combustible cuya “quemadura” supera los 45 GWd/tU (gigavat‑día por tonelada de uranio). Hace dos décadas el promedio rondaba los 35 GWd/tU. Hoy supera los 45 GWd/tU gracias a estrategias que prolongan los ciclos de operación y extraen más energía por recarga. Aunque este enfoque reduce el volumen de recargas y optimiza los costos, también modifica la microestructura del revestimiento metálico. Al mismo tiempo, eleva la temperatura y radiactividad del combustible, factores críticos para su almacenamiento y transporte fuera de la planta.
El proyecto de investigación de alto quemado: alcance y socios
Para responder a estos desafíos, el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y el Electric Power Research Institute (EPRI) lideran uno de los proyectos de investigación más ambiciosos del país enfocado en combustible de alto quemado. La iniciativa parte de un cask de investigación cargado en 2017 con elementos procedentes de la central North Anna (Virginia) y almacenado en seco en el mismo sitio. El objetivo: recabar datos termomecánicos y radiológicos durante al menos 10 años, generar evidencia para ampliar las licencias de almacenamiento en seco más allá de los 40 años actuales y validar modelos de integridad de combustible ante futuros traslados.
Instrumentación y monitorización en 63 puntos
El cask fue modificado con una tapa instrumentada que aloja sensórica de alta precisión en 63 ubicaciones internas. Este despliegue permite medir gradientes de temperatura en las barras de combustible y su revestimiento, así como registrar la composición del gas interior y cualquier variación inducida por procesos de corrosión o liberación de hidrógeno. Los ingenieros interpretan estos datos con modelos digitales que correlacionan quemadura, temperatura y evolución mecánica del zircaloy, insumo esencial para extrapolar el comportamiento más allá de las dos décadas que hoy cubren las licencias iniciales de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC).
Próximo destino: Idaho National Laboratory
Los planes del DOE contemplan trasladar el cask al Idaho National Laboratory (INL) hacia otoño de 2027 para un examen destructivo completo. El traslado se hará en el vagón especial Atlas, certificado por la Association of American Railroads, dentro de una campaña logística coordinada con agencias federales, gobiernos estatales y naciones tribales a lo largo de la ruta. Una vez en INL, las muestras extraídas de las barras se someterán a microscopía electrónica, ensayos de tracción y análisis metalográfico, sentando las bases de un centro internacional de investigación aplicada sobre combustible gastado.
Atlas: el vagón de 12 ejes que mueve la investigación
Atlas es un ferrocarril de 12 ejes capaz de transportar contenedores de combustible de hasta 480,000 libras (≈218 t). El proyecto consumió diez años de ingeniería y 33 millones de dólares hasta lograr la certificación AAR en 2024, tras un recorrido de prueba de 1,680 millas entre Colorado e Idaho. El tren se complementa con dos vagones búfer y un vehículo de escolta naval dotado de sensores, comunicaciones seguras y habitáculo para personal de seguridad. Esta infraestructura permitirá al DOE movilizar, hacia mediados de siglo, más de 140 000 toneladas métricas de combustible comercial rumbo a instalaciones de almacenamiento consolidado propuestas en su estrategia de gestión de residuos.
Implicaciones regulatorias y extensión de licencias
Actualmente la NRC concede licencias de almacenamiento en seco de combustible de alto quemado por 20 años. Se tiene la posibilidad de extenderlas hasta 40 años si existe evidencia científica que respalde la integridad del sistema. Los datos del proyecto High Burnup Research Cask son pieza central para justificar extensiones a plazos aún mayores. Y así, eventualmente, habilitar su transporte a un depósito geológico o a un centro de almacenamiento consolidado. Para los operadores, esto se traduce en certidumbre financiera y operacional, pues elimina la necesidad de sustituir casks o reembalar combustible prematuramente.
Oportunidades industriales y colaboración internacional
El programa abre también un amplio rango de oportunidades comerciales. Considera servicios de instrumentación avanzada, análisis metalúrgico, transporte especializado y desarrollo de nuevos materiales de contención resistentes a hidrógeno. Además, países que enfrentan retos similares—principalmente naciones europeas y asiáticas con programas de agua ligera—podrán integrarse al centro internacional que se gestará en INL. De esta forma, se acelera la generación de estándares globales sobre transporte y almacenamiento prolongado de combustibles de alta quemadura.
Hacia un modelo integrado de gestión del combustible gastado
La combinación de datos empíricos, infraestructura logística de vanguardia y colaboración público‑privada sitúa a EE. UU. en la senda de un manejo integral del combustible nuclear gastado. Para la industria, el proyecto valida la seguridad de ciclos de quemadura más altos, allana la extensión de licencias y reduce pasivos futuros. Para los reguladores, aporta evidencia transparente que respalda decisiones críticas. Y para los proveedores tecnológicos, abre un mercado en expansión. El reto inmediato es sostener la financiación multianual y la coordinación entre estados, comunidades y organismos federales. Con hitos claros—traslado en 2027, investigación hasta 2037 y potencial reubicación a instalaciones federales—, el High Burnup Research Cask es un caso de estudio. Se enfoca en cómo la ciencia aplicada y la gestión estratégica convergen para resolver uno de los temas más complejos de la energía nuclear del siglo XXI.
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