Las sales fundidas se utilizan ampliamente en la industria, aunque su corrosión es una consideración importante que a menudo limita todo el potencial de una tecnología.

En el sector de las energías renovables, en las aplicaciones de energía solar, en particular los sistemas de energía solar concentrada (CSP), las sales fundidas se utilizan como fluidos de transferencia de calor y materiales de almacenamiento de energía térmica. Comprender y mitigar la corrosión es crucial para garantizar la longevidad y eficiencia de estos sistemas, ya que la corrosión puede provocar fallos en el sistema, fugas y un aumento de los costes de mantenimiento.

En la industria química, las sales fundidas se utilizan a menudo en diversos procesos de alta temperatura, como en la producción de metales y otros productos químicos industriales. La resistencia a la corrosión es vital para la durabilidad y seguridad de los equipos en estos entornos, donde pueden producirse reacciones químicas agresivas. Una gestión adecuada de la corrosión puede aumentar la productividad y reducir los costes operativos.

En la industria nuclear, en los reactores nucleares, especialmente en diseños avanzados como los reactores de sales fundidas (MSR), las sales fundidas pueden servir tanto de refrigerante como de medio combustible. El comportamiento frente a la corrosión de los materiales en contacto con sales fundidas a altas temperaturas es crítico para la seguridad, eficiencia y fiabilidad de los sistemas nucleares. La comprensión de los mecanismos de corrosión puede conducir al desarrollo de materiales más robustos que mejoren la vida útil y el rendimiento de los reactores.

En general, abordar la corrosión de las sales fundidas es esencial para la estabilidad, seguridad y viabilidad económica de las tecnologías y sistemas de estas industrias. La investigación y el desarrollo en este campo tienen como objetivo mejorar los materiales utilizados en estas aplicaciones para resistir la corrosión, permitiendo así operaciones más seguras y eficientes.

Investigación en CIC energiGUNE

En CIC energiGUNE, el grupo de investigación Fenómenos Interfaciales y Medios Porosos cuenta con una amplia experiencia en corrosión de sales fundidas, especialmente en el ámbito de las tecnologías de energía solar concentrada (CSP), estudiando la corrosión de sales fundidas de nitrato y carbonato y las correspondientes medidas anticorrosión. Actualmente, entre otros, CIC energiGUNE colabora con el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE) probando a gran escala estrategias de mitigación de la corrosión como la grafitización, el texturizado por láser y los recubrimientos basados en nanomateriales, y con la Universidad del País Vasco en la corrosión de cloruros fundidos.

^{Imágenes de microscopio electrónico de barrido de acero inoxidable 310 tras ensayo de corrosión con sal carbonatada fundida: izquierda, caso no protegido y derecha, protegido con método de grafitización desarrollado en CIC energiGUNE}

Recientemente, el interés mundial y europeo por los reactores nucleares de sales fundidas (MSR) es evidente debido a varias ventajas importantes de esta tecnología:

• Mayor seguridad: Los MSR funcionan a presión atmosférica, lo que reduce significativamente el riesgo de fallos catastróficos asociados a los sistemas de alta presión. Además, su diseño admite características de seguridad pasiva, como la posibilidad de drenar la sal fundida a tanques de almacenamiento seguros en caso de sobrecalentamiento u otras emergencias.
• Utilización eficiente del combustible: Los MSR pueden utilizar diversos combustibles, como uranio, torio e incluso combustible nuclear gastado. Esta flexibilidad permite un uso más eficiente del combustible y la posibilidad de un ciclo cerrado del combustible, reduciendo los residuos nucleares y aprovechando materiales que de otro modo se considerarían residuos.
• Altas temperaturas de funcionamiento: La capacidad de las sales fundidas para funcionar a altas temperaturas permite una mayor eficiencia térmica para la generación de electricidad en comparación con los reactores tradicionales. Una mayor eficiencia significa que se puede extraer más energía de la misma cantidad de combustible, lo que aumenta la producción total de energía.
• Ventajas del combustible líquido: Los MSR utilizan sal líquida fundida como refrigerante y como soporte del combustible, lo que mejora la transferencia de calor y permite reacciones de fisión eficaces. Este estado líquido también facilita el repostaje continuo en línea y la eliminación de los productos de fisión, lo que permite una mejor gestión del combustible.
• Bajas emisiones de carbono: Como forma de energía nuclear, los MSR producen emisiones mínimas de gases de efecto invernadero durante su funcionamiento, lo que los convierte en una alternativa más limpia a los combustibles fósiles. Pueden desempeñar un papel importante en la reducción de emisiones y en la lucha contra el cambio climático.
• Gestión de residuos: Los MSR pueden ayudar a gestionar los residuos nucleares mejor que los reactores tradicionales. Al utilizar combustibles como el torio y estar diseñados para reducir significativamente la vida útil y la toxicidad de los residuos nucleares, los MSR pueden contribuir a soluciones de gestión de residuos más sostenibles.
• Compatibilidad con las energías renovables: Los MSR pueden complementar las fuentes de energía renovables proporcionando un suministro estable de electricidad de carga base. Esto puede ayudar a equilibrar la naturaleza intermitente de las energías renovables como la solar y la eólica, dando lugar a sistemas energéticos más fiables.
• Potencial de investigación y desarrollo: Se están llevando a cabo importantes investigaciones sobre el desarrollo y la optimización de los MSR, que pueden impulsar avances tecnológicos e innovaciones en la energía nuclear. Esta investigación puede conducir a diseños de reactores más seguros, eficientes y versátiles.

La corrosión es de vital importancia para los reactores nucleares de sales fundidas (MSR) por varias razones:

1. Integridad de los materiales: Los MSR funcionan a altas temperaturas y en entornos químicos agresivos. Los materiales utilizados en los componentes del reactor, como tuberías, bombas y vasijas del reactor, deben resistir la corrosión para mantener la integridad estructural durante largos periodos de funcionamiento. El fallo de estos materiales debido a la corrosión podría provocar averías catastróficas o fugas.
2. Problemas de seguridad: La corrosión puede provocar la liberación de materiales radiactivos al medio ambiente. Garantizar que los materiales utilizados en los MSR sean resistentes a la corrosión es vital para el confinamiento seguro de sustancias radiactivas y la protección tanto del medio ambiente como de la salud humana.
3. Eficiencia operativa: La corrosión puede reducir la eficiencia de la transferencia de calor y el flujo de fluidos dentro del reactor. Si la corrosión provoca la degradación de las superficies de intercambio de calor o bloqueos en las tuberías, puede reducir el rendimiento del reactor y aumentar los costes operativos.
4. Longevidad y mantenimiento: Los MSR están diseñados para una larga vida útil. Comprender y mitigar la corrosión es esencial para reducir las necesidades de mantenimiento y prolongar la vida útil de los componentes del reactor. Un mantenimiento frecuente puede provocar paradas operativas, afectando a la viabilidad económica del reactor.
5. Elección de materiales: El desarrollo de materiales avanzados que puedan resistir los entornos corrosivos específicos de los MSR es crucial. La investigación de los mecanismos de corrosión ayuda a orientar la selección y la ingeniería de los materiales adecuados, garantizando que puedan soportar las duras condiciones durante periodos prolongados.
6. Cumplimiento de la normativa: Los reactores nucleares están sujetos a estrictas normas reguladoras para garantizar su seguridad y fiabilidad. La gestión eficaz de la corrosión es necesaria para cumplir estas normas y mantener la confianza del público en la energía nuclear.

^{Investigaciones sobre la corrosión de CIC energiGUNE a diferentes escalas}

Teniendo en cuenta el interés y los retos mencionados, CIC energiGUNE aplica actualmente su amplia experiencia en corrosión de sales fundidas en el campo de los MSR colaborando con socios industriales y académicos. Estamos abiertos a ampliar dicha colaboración realizando ensayos de corrosión a diferentes escalas y ambientes (estático-dinámico, isotérmico - ciclos de temperatura, corrosión libre - ambiente controlado), así como aplicando las técnicas más avanzadas de caracterización de materiales para desarrollar nuevos métodos anticorrosión o mejorar los existentes. Si está interesado en colaborar con nosotros, no dude en ponerse en contacto con nosotros.