¿Cuál es la diferencia fundamental entre el Torio y el Uranio?

Las energías nucleares basadas en uranio y en torio tienen en común que no producen gases de efecto invernadero. Sin embargo, la basada en uranio  presenta problemas –en cierto grado discutibles- de proliferación de armas nucleares, de producción de residuos radiactivos de larga duración y de peligro de accidente nuclear, mientras que la basada en torio no. ¿Cuál es la razón fundamental de esta diferencia tan importante?

El uranio aparece en la naturaleza básicamente como una mezcla de dos isótopos, el U-238 en una proporción del 99,3%, y el U-235, en una del 0,7%. El torio se presenta básicamente como un único isótopo Th-232, en un 100%. Otros isótopos de U y de Th aparecen en la naturaleza, pero en proporciones despreciables.

Los isótopos U-235, U-238 y Th-232 son las tres únicas opciones prácticas de producción de energía nuclear mediante fisión. De ellos el U-235 es el único combustible nuclear, o material fisible, es decir, que puede romperse en dos átomos más pequeños si se bombardea con neutrones, desprendiendo mucha energía y más neutrones. El U-238 y el Th-232 no son combustibles, pero sí son fértiles, lo que quiere decir que se pueden convertir en combustibles si se bombardean con neutrones. Veamos lo básico de las tres opciones.

La opción del U-235 como combustible: Ésta es la opción elegida en las centrales nucleares actualmente en funcionamiento. Como el U-235 es muy escaso en el uranio natural, hay que producir previamente uranio enriquecido, en el que el U-235 está en una proporción del 20% y el U-238 en una del 80%. Por esto, al bombardear con neutrones el uranio enriquecido no sólo se bombardea el U-235 que se fisiona y da energía, sino que también se bombardea el U-238, el cual  produce un isótopo de plutonio, el Pu-239. Con este Pu-239 es posible hacer armas nucleares -aunque el Pu-239 producido en centrales nucleares de uranio es poco práctico como explosivo nuclear y éste se produce en instalaciones ad hoc- y de aquí el problema de la proliferación. El Pu-239 también es fisible y puede usarse para producir energía. Pero además,  da lugar a americio (Am), curio (Cm) y otros isótopos transuránidos radiactivos de larga duración, que generan el conocido problema de los residuos. Finalmente, la fisión de U-235 tras su bombardeo con neutrones genera más neutrones y da lugar a una reacción en cadena que hay que controlar. La eventual pérdida del control de esta reacción daría lugar al temido accidente nuclear.

La opción del U-238 como material fértil: El fundamento de esta opción es que el bombardeo del U-238 con neutrones produce Pu-239, que es un combustible. Por lo tanto los problemas de proliferación, radiactividad de larga duración y peligro de accidente son los mismos que en la opción del U-235, desde el punto de vista cualitativo, y posiblemente aún mayores en cantidad.

La opción del Th-232 como material fértil: El fundamento de esta opción es que el bombardeo de torio 232 con neutrones da protactinio 233, Pa-233, que se convierte espontáneamente en U-233 al cabo de unos días, el cual es un combustible nuclear que, bombardeado con neutrones, se fisiona desprendiendo mucha energía y neutrones. Estos neutrones se utilizan para bombardear más Th-232 y generar más U-233, y el proceso sigue hasta que se agota todo el torio. En este proceso no se produce plutonio Pu-239 y, por lo tanto, se elimina el problema de la proliferación y el de los residuos radiactivos de larga duración. Por otra parte, el Pa-232 generado inicialmente absorbe muchos neutrones, por lo que de quedarse en el reactor pararía completamente la reacción nuclear. Esto, que parece un inconveniente técnico, puesto que obliga a retirarlo del reactor según se va formando, esperar a que se convierta en U-233 y reintroducirlo, es en realidad una gran ventaja de seguridad, que asegura la imposibilidad de un accidente nuclear en el hipotético caso de una pérdida total de control del reactor.

Resumiendo, las diferencias básicas entre las energías nucleares basadas en uranio y en torio son dos:

1) La energía nuclear basada en uranio pasa inevitablemente por la producción de plutonio y la basada en torio no. Esto establece diferencias fundamentales en los problemas de proliferación de armas nucleares y de producción de residuos radiactivos de larga duración.

2) La energía nuclear basada en uranio se fundamenta en un proceso inherentemente peligroso ante una eventual –aunque improbable- pérdida de control y la basada en torio se fundamenta en un proceso autoregulador, que se pararía si se dejara descontrolado.