Estados Unidos impulsa el ciclo del torio como alternativa nuclear tras órdenes ejecutivas de Trump

Estados Unidos ha relanzado su interés en el ciclo del combustible de torio como tecnología nuclear alternativa, en el marco de las órdenes ejecutivas firmadas por el presidente Donald Trump en mayo de 2025 para revitalizar la base industrial nuclear del país, según información del Departamento de Energía y la Asociación Nuclear Mundial.

El ciclo del torio utiliza el isótopo torio-232 como material fértil que, al absorber neutrones en un reactor, se transmuta en uranio-233 fisible, el combustible nuclear efectivo. A diferencia del uranio natural, el torio natural contiene solo cantidades traza de material fisible insuficientes para iniciar una reacción nuclear en cadena, por lo que requiere material fisible adicional u otra fuente de neutrones para iniciar el ciclo, según documenta Wikipedia.

Las órdenes ejecutivas presidenciales establecen como objetivo aumentar la capacidad nuclear estadounidense de 100 gigavatios actuales a 400 gigavatios para 2050, priorizando el trabajo del Departamento de Energía con la industria nuclear para facilitar 5 gigavatios de mejoras de potencia en reactores existentes y tener 10 nuevos reactores grandes con diseños completos en construcción para 2030, según la Asociación Nuclear Mundial.

Ventajas del ciclo del torio

El ciclo del combustible de torio presenta varias ventajas potenciales sobre el ciclo convencional de uranio, según la documentación técnica disponible. El torio es aproximadamente tres a cuatro veces más abundante que el uranio en la corteza terrestre, aunque el conocimiento actual de las reservas es limitado, según Wikipedia. La demanda actual de torio ha sido satisfecha como subproducto de la extracción de tierras raras de arenas de monazita.

En términos de propiedades físicas y nucleares, el dióxido de torio presenta un punto de fusión más alto, mayor conductividad térmica y menor coeficiente de expansión térmica que el dióxido de uranio, el combustible reactor predominante. El dióxido de torio también exhibe mayor estabilidad química y, a diferencia del dióxido de uranio, no se oxida adicionalmente, según Wikipedia.

La ventaja nuclear más significativa es que el ciclo del torio hace posible un reactor reproductor que funciona con neutrones lentos, conocido como reactor reproductor térmico, que a menudo se considera más simple que los reproductores de neutrones rápidos tradicionales, según la fuente. La relación de neutrones liberados por neutrón absorbido en uranio-233 es mayor que dos en un amplio rango de energías, incluyendo el espectro térmico, proporcionando mejor economía neutrónica.

Reducción de residuos transuránicos

Según estudios de toxicidad citados por Wikipedia, el ciclo del torio puede reciclar completamente los residuos de actínidos y emitir solo residuos de productos de fisión. Después de unos pocos cientos de años, los residuos de un reactor de torio pueden ser menos tóxicos que el mineral de uranio que se habría utilizado para producir combustible de uranio poco enriquecido para un reactor de agua ligera de la misma potencia.

Cuando el uranio-233 absorbe un neutro, fisiona aproximadamente el 92% de las veces; la relación de captura a fisión del uranio-233 es de aproximadamente 1:12, mejor que las relaciones correspondientes del uranio-235 (aproximadamente 1:6) o del plutonio-239 y plutonio-241 (ambos aproximadamente 1:3), según Wikipedia. El resultado es menos residuos transuránicos que en un reactor que utiliza el ciclo de combustible uranio-plutonio.

Resistencia a la proliferación nuclear

Dado que el uranio-233 producido en combustibles de torio está significativamente contaminado con uranio-232 en los diseños de reactores de potencia propuestos, el combustible nuclear usado basado en torio posee resistencia inherente a la proliferación, según Wikipedia. El uranio-232 no puede separarse químicamente del uranio-233 y tiene varios productos de desintegración que emiten radiación gamma de alta energía, como radón-220, bismuto-212 y particularmente talio-208.

Las emisiones gamma duras crean un peligro radiológico que requiere manejo remoto durante el reprocesamiento y ayudan en la detección pasiva de tales materiales, según la fuente. Sin embargo, documentos públicos muestran que el uranio-233 se ha utilizado en una prueba de arma nuclear: Estados Unidos probó un núcleo de bomba compuesto de uranio-233 y plutonio en la explosión MET durante la Operación Teapot en 1955, aunque con un rendimiento mucho menor al esperado, según Wikipedia.

Desafíos técnicos y operacionales

Existen varios desafíos para la aplicación del torio como combustible nuclear, particularmente para reactores de combustible sólido, según la documentación disponible. A diferencia del uranio, el torio natural es efectivamente mononuclídico y no contiene isótopos fisibles; debe añadirse material fisible, generalmente uranio-233, uranio-235 o plutonio, para lograr criticidad. Esto, junto con la alta temperatura de sinterización necesaria para fabricar combustible de dióxido de torio, complica la fabricación del combustible.

En un ciclo de combustible abierto, es necesario un mayor quemado para lograr una economía neutrónica favorable. Aunque el dióxido de torio tuvo buen desempeño con quemados de 170.000 megavatios-día por tonelada y 150.000 megavatios-día por tonelada en la Estación Generadora Fort St. Vrain y el reactor AVR respectivamente, los desafíos complican lograr esto en reactores de agua ligera, que componen la gran mayoría de los reactores de potencia existentes, según Wikipedia.

El intervalo comparativamente largo durante el cual el torio-232 se reproduce a uranio-233 presenta otro desafío. La vida media del protactinio-233 es de aproximadamente 27 días, un orden de magnitud más largo que la vida media del neptunio-239. Como resultado, se desarrolla protactinio-233 sustancial en combustibles basados en torio. El protactinio-233 es un absorbente significativo de neutrones y, aunque eventualmente se reproduce en uranio-235 fisible, esto requiere dos absorciones de neutrones más, lo que degrada la economía neutrónica y aumenta la probabilidad de producción transuránica, según la fuente.

Historia y experiencia operacional

Las preocupaciones sobre los límites de los recursos mundiales de uranio motivaron el interés inicial en el ciclo del combustible de torio, según Wikipedia. Se previó que a medida que se agotaran las reservas de uranio, el torio complementaría al uranio como material fértil. Sin embargo, para la mayoría de los países, el uranio era relativamente abundante y la investigación en ciclos de combustible de torio disminuyó.

Una excepción notable fue el programa nuclear de tres etapas de India propuesto por Homi J. Bhabha. En el siglo XXI, el potencial reclamado del torio para mejorar la resistencia a la proliferación y las características de residuos llevó a un interés renovado en el ciclo del combustible de torio, según la fuente.

En el Laboratorio Nacional Oak Ridge en la década de 1960, el Experimento de Reactor de Sales Fundidas utilizó uranio-233 como combustible fisible en un experimento para demostrar parte del reactor reproductor de sales fundidas que fue diseñado para operar en el ciclo del combustible de torio. Los experimentos de reactor de sales fundidas evaluaron la viabilidad del torio, utilizando fluoruro de torio disuelto en un fluido de sal fundida que eliminó la necesidad de fabricar elementos combustibles. El programa MSR fue desfinanciado en 1976 después de que su patrocinador Alvin Weinberg fuera despedido, según Wikipedia.

Reactores operados con torio

Los combustibles de torio han alimentado varios tipos diferentes de reactores, incluyendo reactores de agua ligera, reactores de agua pesada, reactores de gas de alta temperatura, reactores rápidos refrigerados por sodio y reactores de sales fundidas, según Wikipedia.

Entre los reactores históricos que utilizaron torio se encuentran: Dresden Unidad 1 (1960-1978, Estados Unidos), un reactor de agua en ebullición de 197 megavatios eléctricos con varillas de esquina de dióxido de torio; Indian Point Unidad 1 (1962-1965, Estados Unidos), un reactor de agua ligera reproductor de 285 megavatios eléctricos con combustible impulsor de torio y uranio-235; el Experimento de Reactor de Sales Fundidas ORNL (1964-1969, Estados Unidos), un reactor de sales fundidas de 7,5 megavatios térmicos con fluoruros fundidos de uranio-233; Peach Bottom Unidad 1 (1966-1972, Estados Unidos), un reactor de gas de alta temperatura experimental de 40 megavatios eléctricos; Fort St. Vrain (1976-1989, Estados Unidos), un reactor de gas de alta temperatura de potencia de 330 megavatios eléctricos; y Shippingport (1977-1982, Estados Unidos), un reactor de agua ligera reproductor de 100 megavatios eléctricos con combustible impulsor de torio y uranio-233, según la tabla de Wikipedia.

Más recientemente, China puso en operación en 2023 el TMSR-LF1, un reactor experimental de sales fundidas basado en torio de 2 megavatios térmicos, según la fuente. China planea para 2030 un reactor de sales fundidas basado en torio de 10 megavatios térmicos en el Instituto de Física Aplicada de Shanghái.

Contexto de la política nuclear estadounidense

Estados Unidos es el mayor productor mundial de energía nuclear, representando aproximadamente el 30% de la generación mundial de electricidad nuclear, según la Asociación Nuclear Mundial. Los reactores del país produjeron 816 teravatios-hora en 2024, el 18% de la producción eléctrica total.

La Ley de Reducción de la Inflación, firmada en agosto de 2022, proporciona apoyo para el desarrollo nuclear existente y nuevo a través de incentivos de inversión y fiscales tanto para grandes plantas nucleares existentes como para reactores avanzados más nuevos, así como para la producción de uranio poco enriquecido de alto ensayo y de hidrógeno, según la Asociación Nuclear Mundial.

La ley extendió el crédito fiscal de producción, ofreciendo un crédito de 1,5 centavos por kilovatio-hora para ciertas plantas nucleares existentes y plantas puestas en servicio después del 31 de diciembre de 2024. El crédito, indexado a la inflación y dependiente de que se cumplan ciertos requisitos salariales, disminuye gradualmente a medida que los precios de la energía suben por encima de 2,5 centavos por kilovatio-hora, según la fuente.

En marzo de 2026, el Departamento de Energía lanzó el programa UPRISE (Esfuerzo de Escalamiento Incremental de Reactores de Potencia de Servicios Públicos), con la Oficina de Financiamiento de Dominancia Energética ofreciendo hasta el 80% de financiamiento para proyectos de mejora de potencia, según la Asociación Nuclear Mundial.

Estudio del MIT y perspectivas de mercado

Un estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts de 2011 concluyó que aunque hay pocas barreras para un ciclo de combustible de torio, con diseños actuales o de corto plazo de reactores de agua ligera también hay poco incentivo para que ocurra una penetración significativa del mercado. Como tal, concluyeron que hay pocas posibilidades de que los ciclos de torio reemplacen los ciclos convencionales de uranio en el mercado actual de energía nuclear, a pesar de los beneficios potenciales, según Wikipedia.

Kirk Sorensen, ex científico de la NASA y Director Tecnológico en Jefe de Flibe Energy, ha sido un promotor de largo plazo del ciclo del combustible de torio y particularmente de los reactores de torio con fluoruro líquido. Investigó por primera vez los reactores de torio mientras trabajaba en la NASA evaluando diseños de plantas de energía adecuados para colonias lunares. En 2006, Sorensen inició "energyfromthorium.com" para promover y hacer disponible información sobre esta tecnología, según Wikipedia.

Cooperación internacional

La Oficina de Política y Cooperación en Energía Nuclear del Departamento de Energía trabaja con socios internacionales en cooperación nuclear civil, desde países avanzados en el ciclo del combustible como Francia, Rusia y Japón, hasta aquellas naciones que consideran el desarrollo de energía nuclear por primera vez, según el Departamento de Energía.

Los planes de acción permiten a Estados Unidos y sus países socios emprender investigación y desarrollo de manera más eficiente colaborando en instalaciones y tecnologías clave únicas para cada parte. La oficina ha facilitado y apoyado la negociación de planes de acción con China, India, Japón y Rusia, y está desarrollando un plan de acción para su colaboración con Francia, según la fuente.

El Plan de Acción Cooperativa de Energía Nuclear Civil Bilateral Estados Unidos-China representa un compromiso programático para realizar estudios conjuntos de tecnologías nucleares avanzadas. Bajo el plan de acción, hay seis grupos de trabajo técnicos: Tecnologías de Reactores Rápidos, Tecnologías Avanzadas de Separaciones, Desarrollo de Combustibles y Materiales Avanzados, Mejora de la Seguridad Nuclear, Almacenamiento de Combustible Gastado y Ciencia de Repositorios, y Tecnologías de Reactores de Gas de Alta Temperatura, según el Departamento de Energía.

Existe también un memorando de entendimiento entre el Departamento de Energía y la Academia China de Ciencias sobre Cooperación en Ciencias y Tecnologías de Energía Nuclear. Las áreas actuales de cooperación incluyen sistemas de refrigerante de sales fundidas, recursos de combustible nuclear (extracción de uranio del agua de mar) y sistemas híbridos de energía nuclear, según la fuente.

Implicaciones futuras

El renovado impulso estadounidense al ciclo del torio se produce en un contexto de objetivos ambiciosos de expansión nuclear y búsqueda de alternativas al ciclo convencional de uranio-plutonio. La tecnología enfrenta desafíos técnicos significativos, particularmente en reactores de combustible sólido, pero ofrece ventajas potenciales en términos de abundancia de recursos, reducción de residuos de larga vida y resistencia a la proliferación.

La viabilidad comercial del ciclo del torio dependerá de factores como el desarrollo de tecnologías de reprocesamiento, la certificación regulatoria de nuevos diseños de reactores, la disponibilidad de financiamiento para proyectos de demostración y la competitividad económica frente a otras fuentes de energía. Los reactores de sales fundidas, que evitan algunos de los desafíos del combustible sólido de torio, representan una vía prometedora pero requieren mayor desarrollo y demostración a escala comercial.

La experiencia histórica limitada con reactores operados con torio y la ausencia de una cadena de suministro comercial establecida para combustible de torio constituyen barreras adicionales que deberán superarse para que esta tecnología alcance despliegue significativo en el mercado energético estadounidense y global.