"Un publicista defendió que se había elegido al reactor de agua ligera después de haber realizado un cuidadoso análisis debido a que tenía características de seguridad únicas. Yo sabía que esto no era verdad; el reactor de agua a presión se eligió para proporcionar energía a los submarinos, ya que tal reactor era compacto y simple. Su irrupción sobre la tierra firme se debe totalmente al dominio del Almirante Rickover en el desarrollo de reactores en la década de los años 1950, y una vez establecido, el rector de agua ligera no pudo ser desplazado por ningún otro tipo de reactor competidor. Proclamar que el reactor de agua ligera se eligió debido a sus características superiores en seguridad sólo se sostiene en la ignorancia de cómo había realmente evolucionado esta tecnología… finalmente el Ejército decidió que incluso los pequeños reactores de agua ligera que tenía eran demasiado difíciles y costosos de mantener y, fueron finalmente desmantelados."Los reactores de agua ligera (LRW) son equivalentes a los teclados QWERTY –no son óptimos, pero son el estándar de la industria. Sólo unos pocos recuerdan el enfoque alternativo que se investigó activamente, el Reactor de Torio en Sales Fundidas (Th-MSR). Hoy el Reactor de Torio en Sales Fundidas se conoce frecuentemente como Reactor de Fluoruro de Torio en Estado Líquido (LFTR, pronunciado como "lifter").
– Alvin Weinberg ("The Second Nuclear Era", 1994)
Recientemente algunos países, entre los que destacan China, Reino Unido, Francia, Japón, Estados Unidos, Chequia, India y Australia han mostrado su interés en desarrollar una tecnología nuclear de fisión aparentemente resulta ser muy superior en términos de seguridad, eficiencia, economía, modularidad, conservación de recursos naturales, requerimiento de capitales y resistencia a la proliferación de armas nucleares que la que actualmente está instalada. En enero de 2011 la Academia de Ciencias China anunció un proyecto de investigación y desarrollo sobre los reactores LFTR (Liquid Fluoride Thorium Reactor) con un horizonte declarado hasta su puesta en funcionamiento comercial de 20 años. El 1 de marzo de 2012 el Parlamento británico anunció la formación de un All Party Parliamentary Group (APPG) en la que participan miembros de la Cámara de los Comunes y de la Cámara de los Lores de varios partidos con el objetivo de evaluar el potencial del torio como fuente de energía. Es destacable el hecho de que no se parte de cero, sino que existe una muy bien documentada y extensa experiencia previa a partir del I+D realizado por EEUU durante los años 50-70 del Siglo XX y que dicha documentación es de dominio público en su mayor parte.
El Torio es un elemento radiactivo de origen natural cuyo único isótopo estable es el Th232 y en la corteza terrestre es alrededor de 3 veces más abundante que el Uranio natural. Se encuentra en los yacimientos de tierras raras y se almacena como residuo radioactivo de muy baja intensidad ya que no tiene otras aplicaciones industriales.
Desde 1942 se sabe que es fértil ya que si es bombardeado por neutrones se transmuta en uranio 233, que es fisible, y capaz de mantener una reacción en cadena. El U233 tiene unas propiedades que le hacen ser un combustible nuclear incluso mejor que el U235 (que sólo está presente en una proporción del 0,7% en el uranio natural) o que el plutonio 239 (que procede del bombardeo con neutrones de U238, el isótopo más común en el uranio natural), los dos combustibles nucleares que se han utilizado para la producción de electricidad.
A partir de 1950 el ORNL (Oak Ridge National Laboratory) en Tennessee, EEUU, bajo la dirección del Dr. Alvin Weinberg, investigó la utilización del torio en un tipo de reactor MSR (molten salt reactor), muy distinto a los que están conectados a nuestras redes eléctricas, del tipo LWR (light water reactor, de combustible sólido en agua ligera). Las investigaciones duraron 20 años hasta los primeros años setenta, en que el Gobierno de EEUU dejó de aportar fondos para su desarrollo posterior. Se realizaron dos reactores experimentales el Aircraft Reactor Experiment (ARE) que funcionó en 1954 y el Molten Salt Reactor Experiment (MSRE) que funcionó entre 1965 y 1969. Finalmente, el programa para el diseño de un reactor comercial se detuvo al tener que competir por los fondos de I+D con el LMFBR (liquid metal fast breeding reactor) que pretendía desarrollar el ciclo del uranio-plutonio frente al ciclo del torio-uranio que defendía el ORNL. A pesar de un funcionamiento muy estable y previsible del MSRE y de todas las ventajas que presentaba, el programa de investigación se detuvo y el equipo que había trabajado en él se disgregó. Su concepto era tan radicalmente distinto de lo establecido previamente y el ámbito de su conocimiento tan limitado geográficamente que sus posibilidades no fueron valoradas por un sector que ya había desarrollado completamente una tecnología muy diferente.
En un LFTR el combustible nuclear se introduce en disolución en sales de fluoruro de litio y fluoruro de berilio. Una vez disueltas, las sales en estado líquido alcanzan los 650 grados Centígrados y sirven de refrigerante, de moderador y de combustible al mismo tiempo en el reactor. Un núcleo de grafito en estado sólido complementa la función de moderador en el reactor. Las sales son químicamente compatibles con aleaciones de niquel (Hasteloy N), material del que está fabricada la vasija del reactor y todo el sistema primario. El reactor no tiene partes móviles y funciona a alta temperatura y baja presión. En caso de accidente no hay nada en el núcleo que tienda a salir porque no existen elevadas presiones. Tampoco hay agua que pueda provocar un súbito aumento de la densidad al convertirse en vapor ni producir una explosión de hidrógeno. Las sales permanecen unidas por enlaces iónicos en un estado de baja energía química potencial y son inertes al aire. Las sales también son inmunes a la radiación y permanecen en su estado original a pesar de la intensa radiación existente en el núcleo. En caso de sobrecalentamiento un sistema pasivo de evacuación por gravedad vaciaría el combustible del núcleo a un depósito donde se detendría la reacción en cadena y se evacuaría el calor de la desintegración de los elementos radioactivos sin ninguna intervención humana. Los isótopos radioactivos del yodo, del cesio y del estroncio que tienden a dispersarse en caso de una fusión del núcleo en un reactor convencional de agua ligera (fueron la principal preocupación por emisión de radioactividad en Fukushima Daiichi) permanecerían íntimamente secuestrados como sales de flúor en caso de que un accidente pudiera llegar a destruir la vasija o incluso la contención; no reaccionarían ni con el aire de la atmósfera. De hecho, un accidente por fusión del núcleo resulta imposible ya que el núcleo está fundido en su funcionamiento normal. Una pérdida de energía eléctrica en la planta sólo permitiría el vaciamiento del combustible del reactor y su parada consecuente, gracias al mecanismo de seguridad pasiva por gravedad.
La combinación del torio, una carga inicial de material fisible (preferiblemente U233, pero también U235 e incluso moderadas cantidades de Pu239) y el diseño del reactor LFTR permite la regeneración del combustible nuclear que va siendo consumido. La carga fisible inicial (de U233 o U235) actuaría como pseudo-catalizador ya que se generaría más cantidad de U233 a partir de la transmutación del Th232 que lo que se consumiría de U233. El resultado sería similar al que se deseaba conseguir a partir del desarrollo de los reactores rápidos LMFBR (liquid metal fast breeding reactor), pero con algunas diferencias relevantes: el núcleo del LFTR es líquido y no estaría sujeto a un accidente por fusión, opera con neutrones lentos (moderados) y, por lo tanto, se tiene un mayor control neutrónico sobre el mismo y hace falta una carga inicial de material fisible 5 veces menor que el LMFBR. Además el LFTR está refrigerado por sales extremadamente estables químicamente frente al LMFBR, que está refrigerado por sodio en estado líquido, un metal sumamente inestable que reacciona químicamente con prácticamente cualquier otra sustancia presente en la atmósfera, con el agua o con otros productos. Por tanto, una vez introducida la carga fisible inicial sólo se requeriría añadir torio, elemento químico extraordinariamente barato.
Los elementos de fisión generados pueden ser eliminados sin detener el reactor o permanecer en el mismo si no alteran sus propiedades neutrónicas. Por ejemplo, los productos gaseosos como el Xe135 son evacuados del núcleo sin dificultad a través del sistema de bombeo. Otros elementos pueden ser eliminados por destilación en vacío de las sales o por fluoración-hidrogenación. El resultado es que es posible consumir prácticamente el 100% del combustible, frente al 0,5% que se consume típicamente en un reactor convencional de agua ligera (los elementos de combustible sólidos deben retirarse mucho antes de agotarse porque los subproductos de la fisión, algunos gaseosos pueden comprometer la estanqueidad de las vainas que contienen el combustible y porque no se pueden evacuar determinados productos de fisión muy absorbentes de neutrones). La producción de elementos transuránicos es extraordinariamente reducida ya que partiendo del U233 son necesarias cinco absorciones de neutrones hasta llegar al Pu238, que se podría eliminar del reactor por medios químicos, sin dificultad. Por tanto, la generación de productos de fisión de larga vida (a partir del Pu239) quedaría reducida al mínimo. Los transuránicos son la principal causa de que los residuos radioactivos procedentes de los reactores convencionales deban aislarse de la biosfera durante miles de años. El resto de los productos de fusión (más ligeros) que se generarían tienen una vida mucho más corta y, por ejemplo, en 10 años habrían reducido su radioactividad en un 83% y en 300 años habrían reducido su radioactividad al 99,99% y podrían ser devueltos a la biosfera sin riesgo.
Otros diseños que utilizan la misma tecnología MSR permitirían producir "digestores" de residuos nucleares de larga vida (elementos transuránicos, en especial el plutonio) y podrían contribuir netamente a la mejora del medioambiente, a la vez que generan electricidad.
La elevada densidad energética del torio unido a requisitos de material fisible relativamente reducidos y a la ausencia de elevadas presiones permiten la producción de unidades de generación muy compactas (incluso móviles, para usos militares). Algunos autores sostienen que la estandarización de los componentes podría favorecer la producción modular de equipos de generación de electricidad, imitando modos de producción ya experimentados en el sector aeronáutico.
En resumen, creemos que resulta importante valorar la posibilidad del uso del torio en reactores LFTR como potencial fuente de energía y en caso satisfactorio dedicar los recursos de I+D necesarios para no perder de forma irreversible el tren de la competitividad internacional.