TerraPower advances plans for next-gen nuclear plants, earning Bill Gates’ praise

This cutaway graphic shows the design of the Versatile Test Reactor. (DOE Illustration)

BELLEVUE, Wash. — TerraPower, the nuclear energy venture that’s backed by Microsoft co-founder Bill Gates, has gotten a boost on two fronts in its campaign to pioneer a new generation of safer, less expensive reactors.

On Monday, the Idaho National Laboratory announced that an industry team including TerraPower has been selected to begin contract negotiations to design and build the Versatile Test Reactor, a federally financed facility that’s meant to test advanced nuclear reactor technologies. The team is led by Bechtel National Inc., with GE Hitachi Nuclear Energy among the other industry partners. (Pacific Northwest National Laboratory is also on the concept development team.)

“We received excellent proposals from industry, which is indicative of the support to build a fast-spectrum neutron testing facility in the United States,” Mark Peters, director of the Idaho Falls lab, said in a news release. “We are excited about the potential for working with the BNI-led team.”

The plan calls for work on the project to begin in 2021, and for the reactor to be completed by as early as 2026.

Then, on Thursday, the Bellevue-based venture announced that it’s working with GE Hitachi on a reactor architecture that could supplement solar and wind energy systems with always-on electricity.

The system architecture, known as Natrium, would involve building cost-competitive, sodium fast reactors as well as molten-salt energy storage systems. The heat generated by the 345-megawatt reactors could be stored in the molten-salt tanks, and converted into grid electricity to smooth out fluctuations in renewable energy.

TerraPower says the project has attracted the attention of numerous utilities through the U.S. Department of Energy’s Advanced Reactor Demonstration Program. Among the supporters are Energy Northwest, Duke Energy and PacifiCorp, which is a subsidiary of billionaire Warren Buffett’s Berkshire Hathaway Energy.

“Our exceptional technology development capabilities, unmatched financing credibility and achievable funding strategy mean that the Natrium technology will be available in the late 2020s, making it one of the first commercial advanced nuclear technologies,” TerraPower CEO Chris Levesque said in a news release.

Bill Gates co-founded TerraPower in 2006 and serves as its chairman. Turning the Natrium concept into a reality will be “extremely difficult,” Gates said in a statement reported by Reuters, but he insisted that TerraPower team had “the expertise, commercial experience and the resources necessary” to follow through.

TerraPower had been working with Chinese utilities to build a demonstration reactor, but that plan had to be scrapped in 2018 due to changes in U.S.-China policy made by the Trump administration. Now Gates and TerraPower are focusing on the U.S. market: Last year, The Washington Post reported that Gates would be willing to invest $1 billion and raise another billion dollars in private capital if Congress upped its support for nuclear technology development.

Last month, the U.S. Senate passed the Nuclear Energy Leadership Act, but that legislation still has to be approved by the House.

An artist’s rendering shows NuScale Power’s small modular nuclear reactor plant. (NuScale Power Illustration)

TerraPower isn’t the only Pacific Northwest nuclear power venture to report positive news. Oregon-based NuScale Power announced today that the Nuclear Regulatory Commission has completed the final phase of review leading to design certification for the company’s small modular nuclear reactor concept.

NuScale said completion of the process means customers can now proceed with plans to develop NuScale power plants with the understanding that the NRC has approved the safety aspects of the reactor design.

“This is a significant milestone not only for NuScale, but also for the entire U.S. nuclear sector and the other advanced nuclear technologies that will follow,” John Hopkins, NuScale’s chairman and CEO, said in a news release.

NuScale says it has signed agreements with prospective customers in the U.S., Canada, Romania, the Czech Republic and Jordan.

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La tabla periódica pasa a ser nuclear

Científicos japoneses han actualizado el trabajo de Dmitri Mendeléyev, el químico ruso conocido por haber descubierto el patrón subyacente en lo que ahora se conoce como la tabla periódica de los elementos, publicada por primera vez en 1869.

Han creado una nueva versión de la tabla periódica de los elementos apoyándose en los “números mágicos” que caracterizan la estabilidad de un núcleo atómico. La particularidad de esta variante es que es una tabla periódica nuclear.

La tabla periódica de Mendeléyev se basa en el principio de la disposición de los electrones en un átomo, lo que es conveniente para los químicos. Sin embargo, para los físicos nucleares es más importante conocer la ubicación de los protones y los neutrones en el núcleo atómico.

Esta consideración explica el cambio propuesto: La nueva tabla periódica se basa en los protones del núcleo, y no en el comportamiento de los electrones en un átomo.

Números mágicos

Es decir, mientras que la tabla periódica clásica representa a todos los elementos organizados según el orden creciente de sus números atómicos, la nueva tabla los organiza según los números mágicos.

En física nuclear, los números mágicos representan la cantidad de protones y neutrones que se necesitan para formar un núcleo atómico estable. Los números atómicos representan el total de protones que tiene cada átomo de un elemento.

El estudio japonés, publicado en la revista Foundations of Chemistry, utiliza números mágicos en protones para clasificar los elementos de la nueva tabla periódica: la han llamado Nucletouch y la han modelado en 3D.

“La tabla periódica de los elementos es uno de los logros más importantes de la ciencia, y en su forma familiar se basa en la estructura de la cubierta de los orbitales de los electrones en los átomos”, explica Yoshiteru Maeno, uno de los desarrolladores de la nueva tabla, en un comunicado.

“Pero los átomos están compuestos por dos tipos de partículas cargadas que designan a cada elemento: electrones que orbitan el núcleo y protones en el núcleo mismo”, añade. Esta es la perspectiva que han asumido para la nueva tabla periódica.

150 años desde Mendeléyev

Han pasado más de 150 años desde que Dmitri Mendeléyev descubrió la ley periódica que lo llevó a proponer la tabla clásica. La ordenación de los elementos químicos en la tabla periódica permite observar una regularidad en las propiedades de los elementos.

La nueva tabla periódica proporciona una nueva perspectiva sobre los componentes básicos del universo al basarse en los números mágicos estables que tienen los protones de elementos como el helio, el oxígeno y el calcio.

El equipo elaboró esta tabla periódica para destacar formas alternativas de ilustrar las leyes de la naturaleza, y espera que tanto los entusiastas como los académicos encuentren algo para disfrutar y aprender de esta nueva mirada.

Referencia

A nuclear periodic table. K. Hagino & Y. Maeno. Foundations of Chemistry (2020).DOI:https://doi.org/10.1007/s10698-020-09365-5:

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Cómo afectaría una guerra nuclear a los océanos

Una guerra nuclear, incluso un conflicto relativamente contenido, no solo tendría consecuencias devastadoras para la vida en la tierra. También podría afectar a los océanos, según una reciente investigación dirigida por la Universidad de Colorado Boulder y la Universidad de Rutgers.

El nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Geophysical Research Letters, explora un vínculo hasta ahora desconocido: cómo un choque entre las potencias nucleares modernas podría cambiar la química de los mares del mundo.

“Los impactos son enormes”, dijo Nicole Lovenduski, autora principal y profesora asociada del Departamento de Ciencias Atmosféricas y Oceánicas (ATOC) de la Universidad de Boulder.

Lovenduski y sus colegas descubrieron que el humo generado por la detonación de las ojivas nucleares podría cambiar los patrones de acidificación del océano en todo el mundo y robar a esas aguas los bloques de construcción que muchos organismos, como los corales, necesitan para construir sus resistentes exteriores.

“Este resultado es algo que nadie esperaba”, dijo Brian Toon, coautor del estudio y profesor de ATOC. “De hecho, pocas personas han considerado previamente el impacto de un conflicto nuclear en el océano”.

Lo encontrado es el resultado de un largo esfuerzo dirigido por Toon y Alan Robock de Rutgers para comprender mejor el potencial, y a veces los costos ocultos, de la guerra nuclear.

Hasta hace poco, la mayoría de las investigaciones sobre el tema solo exploraban esos costos en tierra.

(Foto: Pixabay)

Lovenduski y sus colegas querían profundizar más. Para ello, el equipo examinó una serie de posibles conflictos nucleares de varias magnitudes. Incluyeron una hipotética guerra entre India y Pakistán. Incluso este conflicto regional podría terminar levantando enormes cantidades de carbón negro en la atmósfera de la Tierra, causando que el globo se enfríe, según un estudio de 2019.

“Muchas cosas cambiarían en los océanos una vez que se atenúan las luces”, dijo Lovenduski, también del Instituto de Investigación Ártica y Alpina (INSTAAR) en CU Boulder. “La forma en que el agua se mueve en el océano, por ejemplo, es sensible al calor que recibe de la atmósfera”.

Su grupo siguió esos cambios usando simulaciones computarizadas detalladas llamadas modelos climáticos globales.

Descubrieron que la lluvia radioactiva vendría en dos etapas. Poco después de una guerra nuclear, o tan solo un año después, la acidez de los océanos del mundo probablemente disminuiría. Este cambio es importante, dijo Lovenduski, porque la acidificación de los océanos se ha incrementado en las últimas décadas, como resultado del bombeo de grandes cantidades de gas de dióxido de carbono por parte de los humanos.

Los organismos que viven en el océano, sin embargo, no estarían a salvo todavía.

Eso es porque aproximadamente de tres a cinco años después de que las bombas cayeran, algo más sucedería en los mares: el agua salada del mundo comenzaría a absorber más dióxido de carbono del aire. Lovenduski explicó que eso se parece a cómo puedes mantener tu Coca-Cola Light burbujeante durante más tiempo poniéndola en la nevera.

“Los líquidos fríos contienen más gas que los líquidos calientes”, dijo Lovenduski.

Ese efecto de la Coca-Cola Light inclinaría el equilibrio de la química oceánica. Los suministros de carbonato en los océanos se reducirían, eliminando el ingrediente clave que los corales usan para mantener sus arrecifes y las ostras para mantener sus conchas.

“Me hace cuestionar si los organismos podrían adaptarse a tal cambio”, dijo Lovenduski. “Ya estamos cuestionando si pueden adaptarse al proceso relativamente más lento de la acidificación del océano provocada por el hombre, y esto sucedería mucho más abruptamente”.

Dijo que es demasiado pronto para decir con seguridad cuál sería el destino de los bichos de los océanos si estallara una guerra nuclear. La coautora del estudio, Holly Olivarez, sin embargo, señaló que el impacto de tal conflagración tiene un cierto paralelismo con el costo de desastres globales más naturales, como las grandes erupciones volcánicas.

“El uso de modelos climáticos globales para observar estas circunstancias extremas permite a los científicos ver los procesos de la Tierra desde diferentes puntos de vista”, dijo Olivarez, estudiante de postgrado en INSTAAR.

Lovenduski espera que los hallazgos de su grupo llamen más la atención sobre la amplia devastación que seguiría a un intercambio nuclear. No existe el concepto de una guerra nuclear menor.

“Espero que este estudio nos ayude a ganar perspectiva sobre el hecho de que incluso una guerra nuclear de pequeña escala podría tener ramificaciones globales”, dijo. (Fuente: NCYT Amazings)

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