El proyecto Samofar —Evaluación de la Seguridad del Reactor Rápido de Sales Fundidas (Safety Assessment of the Molten Salt Fast Reactor, por sus siglas en inglés)— es una de las principales iniciativas de investigación e innovación del Programa Europeo Horizonte 2020-Euratom (figura 1). En este proyecto, se planea desarrollar un reactor nuclear inherentemente seguro (que no necesite intervención humana o externa para mantener su seguridad), pero que, además, no produzca desechos nucleares más allá de los productos de fisión (figura 2). En este proyecto participan once instituciones de la Unión Europea, Suiza y México (a través del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN, Cinvestav). 

FIGURA 2. Participantes del proyecto Samofar de once instituciones de la Unión Europea, Suiza y México.

     Una de las peculiaridades más importantes del reactor de sales fundidas es que, a diferencia de los reactores tradicionales, su combustible se encuentra en forma líquida (figura 3), y la ventaja de utilizar un líquido desde el inicio es que evita en su totalidad la posibilidad de que ocurra la fusión del núcleo del reactor, eliminando, de una vez por todas, el riesgo de un accidente de ese tipo. Otra de las ventajas del uso de un combustible líquido es que, si el reactor llegara a salirse de control y elevara su temperatura, el líquido puede ser drenado a través de un tapón que se derretiría a una temperatura específica. 

FIGURA 3. Sales fluoradas de lítio y berilio (FLiBe) fundidas. Oak Ridge National Laboratory. 

     Al momento en que el tapón se funde, el combustible es drenado hacia un contenedor en la parte inferior del reactor, disipando así todo el combustible y permitiendo que se enfríe por convección natural (el movimiento natural del aire, a partir del cual el aire frío circula hacia abajo y el caliente hacia arriba). Durante todo este proceso, el reactor se puede mantener bajo control sin intervención alguna, ya que depende de la gravedad y convección natural para su seguridad, dos acciones que permiten crear un sistema a prueba de fallas.
     Además de los sistemas de seguridad, el uso de un líquido como combustible permite controlar en todo momento la composición del combustible a través de un sistema de reprocesamiento interno, el cual posibilita la remoción de cualquier producto de fisión indeseable y reciclar continuamente el combustible hasta hacer uso del mismo en su totalidad. La destrucción continua del combustible facilita eliminar la producción de los tradicionales desechos nucleares que constituyen una de las grandes críticas en el uso de esta fuente de energía.
     Obviamente, el uso de este tipo de líquido no viene sin sus respectivos retos; como su nombre lo dice, el combustible está hecho de sales fluoradas de uranio y otros elementos que lo hacen altamente corrosivo, por lo cual el uso de estas sales hace necesario desarrollar materiales altamente especializados que permitan su uso sin la posibilidad de ser dañados durante toda la vida útil del reactor; es aquí donde el Cinvestav participa.
     Una de las formas de evitar el daño que la sal pueda provocar en las paredes internas del reactor consiste en aplicar recubrimientos cerámicos químicamente inertes (que no reaccionen con la sal) que, además, sean aislantes térmicos (para no permitir el paso del calor tan fácilmente). Por otro lado, el uso de recubrimientos cerámicos (figura 4) brindaría un mayor nivel de seguridad al reactor, al reducir un posible daño a sus paredes como resultado de su interacción con la sal, y ayudarían a reducir la temperatura que la estructura interna del reactor sufriría en caso de un accidente.

FIGURA 4. Barrera térmica de zirconia estabilizada con óxido de itrio. MEIAF Facility, bren.ucsb.edu

     En el Cinvestav, estamos desarrollando recubrimientos cerámicos de óxido de zirconio (ZrO₂) producidos por la técnica de deposición química en vapor (CVD). En este proceso, se introduce un gas que se descompone a altas temperaturas, dando como resultado el material deseado. Una de las múltiples ventajas de producir el material por CVD es que se puede controlar las características físicas del recubrimiento y, por tanto, sus propiedades físicas. 
     El gran objetivo del proyecto Samofar es probar los innovadores conceptos de seguridad del reactor de sales fundidas, mediante técnicas experimentales y numéricas avanzadas, con lo cual se convierte en un parteaguas en la seguridad de los reactores nucleares y la gestión óptima de sus residuos.