Un nuevo programa nuclear de 13 millones de libras para fortalecer la seguridad energética del Reino Unido se ha puesto en marcha, centrado en la innovación sostenible del grafito. Este ambicioso proyecto, conocido como ENLIGHT (Enabling a Lifecycle Approach to Graphite for Advanced Modular Reactors), tiene como objetivo desarrollar tecnologías cruciales que apoyen la implementación de la próxima generación de energía nuclear.
El programa, que se extenderá por cinco años, juega un papel fundamental en el cumplimiento de los objetivos de cero emisiones netas del Reino Unido. La energía nuclear es una fuente de energía que emite casi cero dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero; sin embargo, enfrenta varios desafíos significativos.
Desafíos y objetivos del programa ENLIGHT
ENLIGHT abordará dos problemas críticos: la necesidad de asegurar un suministro sostenible y soberano de grafito nuclear y encontrar soluciones para gestionar el creciente volumen de residuos de grafito irradiado en el país.
“Estoy encantado de liderar este trabajo en el diseño de nuevos materiales de grafito dentro de este importante proyecto. Nuestro enfoque inicial se centrará en estudios novedosos sobre daños mecánicos para apoyar el diseño y la calificación de nuevos grafitos nucleares para reactores avanzados”, afirmó el profesor James Marrow, del Departamento de Materiales.
El programa es liderado por la Universidad de Manchester, con la colaboración de las Universidades de Oxford, Plymouth y Loughborough. Se beneficia de una subvención de 8.2 millones de libras proporcionada por el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC) del Reino Unido, además de aproximadamente 5 millones provenientes de socios industriales. Este esfuerzo conjunto busca consolidar al Reino Unido como líder global en innovación nuclear y tecnología avanzada en energía limpia.
Nuevos materiales gráficos para la energía nuclear del futuro
Dentro del marco del programa, la Universidad de Oxford asumirá uno de los tres ejes centrales: diseñar nuevos materiales gráficos capaces de soportar condiciones extremas en entornos de Reactores Modulares Avanzados (AMR). Esta iniciativa complementará otras líneas enfocadas en desarrollar grafito sostenible y mejorar la comprensión del rendimiento del grafito.
El grafito es un componente crítico en muchos AMR, que desempeñarán un papel clave para alcanzar el objetivo del Reino Unido: generar 24GW adicionales a partir de energía nuclear para 2050. A pesar de su importancia, actualmente el país depende completamente de importaciones para satisfacer su demanda.
A medida que la flota actual de Reactores Refrigerados por Gas Avanzados se acerca a su desmantelamiento previsto para 2028, y con más de 100,000 toneladas ya almacenadas como residuos irradiados, ENLIGHT se propone desarrollar nuevas metodologías para reciclar este material legado y producir grafito sostenible y alto rendimiento para futuros AMR.
Análisis avanzado para obtener nuevos conocimientos sobre materiales
Bajo la dirección del profesor James Marrow y la profesora asociada Dong Liu, ambos pertenecientes a sus respectivos departamentos, la investigación realizada por Oxford contribuirá al desarrollo y selección de nuevos tipos de grafito reciclado y sostenible que puedan resistir las condiciones adversas dentro de los reactores nucleares. Este trabajo dará lugar a modelos computacionales destinados a predecir cómo estos materiales se comportarán con el tiempo.
“ENLIGHT representa una verdadera oportunidad para transformar el diseño y fabricación del grafito nuclear. Esto no solo beneficiará enormemente al Reino Unido, sino que también ofrecerá una solución relevante a nivel global para gestionar los residuos gráficos nucleares”, expresó la profesora asociada Dong Liu.
"Este trabajo aprovechará la experiencia acumulada en Oxford sobre cómo los materiales sufren daños," añadió el profesor Marrow. Esto incluirá caracterizar los efectos del daño por radiación utilizando técnicas avanzadas como espectroscopia Raman, difracción por rayos X y reflectometría térmica, entre otras. El equipo también evaluará las propiedades mecánicas y físicas del grafito a diferentes escalas.
Aprovechando instalaciones nacionales para avanzar en investigación gráfica
"Algunos estudios críticos aprovecharán nuestra profunda experiencia en instalaciones nacionales como Diamond Light Source,” añadió el profesor Marrow refiriéndose a las fuentes avanzadas utilizadas para investigar materiales complejos.
El equipo establecerá vínculos directos entre la nano- y microestructura del grafito con sus propiedades tanto a pequeña como a gran escala. La profesora Liu explicó: "Usaremos análisis avanzado impulsado por aprendizaje profundo para identificar los diferentes componentes del grafito nuclear", lo que permitirá explorar cómo estos influyen en su capacidad para conducir calor y soportar tensiones tras ser expuestos a radiación.
"Lo que distingue a ENLIGHT es su enfoque integral—apoyando el diseño y producción sostenibles mientras reduce costos y volumen del residuo gráfico,” añadió Liu.
Para más detalles sobre ENLIGHT, puedes consultar el sitio web de la Universidad de Manchester.
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