Viabilidad de los sistemas de gestión de plantas de energía nuclear basados en blockchain

En el mundo de la tecnología en rápida evolución, la industria de la energía nuclear busca soluciones innovadoras para mejorar la seguridad, la transparencia y la eficiencia. Una de esas tecnologías prometedoras es blockchain, que ofrece un método descentralizado y seguro para rastrear y verificar transacciones. 

Esta guía de Cryptopolitan explora el potencial de la tecnología blockchain en la gestión de plantas nucleares y varias etapas de la cadena de suministro de energía nuclear, desde la minería de uranio hasta la gestión de residuos.

Visión general de Blockchain y Planta de Energía Nuclear

Las plantas de energía están adoptando cada vez más la automatización, lo que ha llevado a un aumento en el uso de sistemas informáticos. Para apoyar esto, se implementa un Sistema de Gestión de Planta (PMS). Este sistema ayuda en la operación y gestión eficiente de las instalaciones de la planta. Incluye tareas como horarios de trabajo diarios, planes de mantenimiento, planificación de paradas y gestión de materiales. La planificación de paradas implica la lista de tareas, la asignación de recursos y la programación, mientras que la gestión de materiales se centra en los detalles del equipo, el almacenamiento y los procesos de pedido.

Además, el PMS puede ayudar con las verificaciones de seguridad radiológica, las calificaciones de los trabajadores, las calibraciones de herramientas y la gestión de herramientas especializadas. El sector de la energía también está experimentando un cambio hacia el uso de sistemas expertos para varias tareas. Estos sistemas proporcionan información valiosa para tareas como la química del agua en reactores de agua a presión, procedimientos de emergencia y planificación de combustible.

Sin embargo, un desafío en la gestión de plantas de energía nuclear es garantizar la confianza entre los reguladores y el público. Ha habido casos en los que se utilizaron piezas no genuinas o hubo retrasos en la notificación de problemas. Para abordar estas preocupaciones, se sugiere integrar la tecnología blockchain con el PMS. Blockchain ofrece beneficios como seguridad de datos, transparencia y consistencia. Pero es esencial tener en cuenta que también tiene desafíos, especialmente en lo que respecta a la privacidad y el manejo de grandes volúmenes de datos. Las aplicaciones potenciales de blockchain abarcan varios sectores, desde las finanzas hasta los servicios gubernamentales e incluso los procesos industriales. Una de las áreas más prometedoras para la aplicación de blockchain es la gestión de la cadena de suministro.

Cómo responden las plantas de energía nuclear a accidentes o fallos

Organismos reconocidos internacionalmente como la Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA) y la Agencia de Energía Nuclear de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE/NEA) han establecido un sistema de clasificación para medir la gravedad de los eventos en las instalaciones nucleares. Este sistema, conocido como la Escala Internacional de Accidentes y Eventos Nucleares (INES), asegura que los incidentes nucleares sean clasificados de manera consistente y fácilmente comprendidos por el público y los medios. Iniciado en 1990 y ampliamente adoptado en 1992, alrededor de 60 países, incluida Corea, utilizan INES. Dentro de esta escala, las clasificaciones de 4 a 7 indican accidentes nucleares, mientras que 0 a 3 significan fallos.

Cuando ocurre un incidente, el operador de la planta de energía nuclear informa rápidamente los detalles a las autoridades relevantes como la Comisión de Seguridad y Protección Nuclear (NSSC) y el Instituto Coreano de Seguridad Nuclear (KINS). Dependiendo de la gravedad, estos organismos envían equipos de expertos para investigar el incidente, determinar su causa y sugerir medidas preventivas. Sus hallazgos son luego revisados por la NSSC, que aconseja a la planta sobre las acciones posteriores. Desde 2013, existen sistemas automatizados de alertas y mensajería para garantizar la transparencia y prevenir encubrimientos. Sin embargo, aún persisten desafíos para garantizar una transparencia completa en la notificación de incidentes.

Problemas con el Sistema de Gestión de Planta actual

Operar un sistema de gestión de planta viene con su conjunto de desafíos:

• Reparación rápida de dispositivos: Cuando el equipo falla, es crucial repararlo rápidamente. Esto requiere tener repuestos a mano o un sistema para obtenerlos rápidamente. Colaborar con los principales fabricantes de equipos o compartir información de mantenimiento entre plantas de energía similares puede acelerar este proceso.

• Documentación de accidentes y fallos: Es vital mantener registros precisos de todos los incidentes. Sin embargo, en situaciones de alta presión, puede ser difícil documentar los eventos con precisión. Los registros relacionados con la operación, el mal funcionamiento y el mantenimiento de las instalaciones de seguridad deben informarse de manera transparente según las pautas regulatorias. Para garantizar la confianza del público y prevenir sospechas de encubrimiento, existe la necesidad de un sistema transparente e institucionalizado de información de informes y divulgación.

Integración de Blockchain en las Operaciones de Plantas de Energía Nuclear

La tecnología blockchain es un sistema de libro mayor descentralizado diseñado para facilitar transacciones digitales. Si bien muchos están familiarizados con cómo el Internet de las Cosas (IoT) procesa la información, hay crecientes preocupaciones sobre su seguridad. Aquí es donde blockchain entra en juego, ofreciendo una solución a estos desafíos de seguridad.

El objetivo principal de integrar blockchain en la gestión de plantas de energía nuclear es garantizar el manejo objetivo y transparente de la información sensible. En lugar de un sistema centralizado, blockchain opera de manera descentralizada. 

Para las plantas de energía nuclear, esto significa que puede ayudar a prevenir cualquier alteración no autorizada de los datos, asegurando que los errores o equivocaciones de los operadores no se oculten. Además, proporciona una forma confiable de monitorear las acciones necesarias tomadas durante los incidentes.

Blockchain para la Gestión de Información en Plantas de Energía Nuclear

Si bien la tecnología blockchain podría no revolucionar el sector energético debido a desafíos como la confiabilidad de la red, el consumo de energía y los riesgos regulatorios, tiene un potencial significativo para mejorar la gestión de la información de la planta. Al integrar blockchain con el sistema DREAMS, existe la oportunidad de monitorear eventos y fallos con una transparencia y precisión sin igual.

Corea del Sur opera 25 plantas de energía nuclear. Desde 2005, Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP) ha utilizado un sistema integrado de gestión de plantas llamado DREAMS para monitorear estas plantas. Este sistema sufrió una actualización en 2016, evolucionando hacia el sistema Smart E-Tower, que incorpora tecnologías avanzadas de la cuarta revolución industrial. 

Si surge un problema en cualquier planta, el sistema Smart E-Tower lo analiza, diseña una solución y comunica los hallazgos de vuelta a la planta afectada. Este enfoque centralizado también permite monitorear todas las plantas simultáneamente, lo que habilita medidas proactivas para problemas comunes.

Integrar blockchain en el sistema de gestión de información de la planta puede abordar los desafíos actuales, como:

• Garantizar respuestas rápidas y seguras ante accidentes o fallos y asegurar la notificación precisa a los organismos de supervisión.
• Con blockchain, los datos predefinidos pueden informarse automáticamente a las autoridades relevantes, y las experiencias operativas oportunas pueden compartirse con otras plantas.
• Todas las partes interesadas, representadas como nodos en la blockchain, pueden compartir transparentemente información sobre accidentes, fallos e incluso repuestos.
• Para hacer realidad esta visión de un PMS integrado con blockchain, se recomienda un modelo de blockchain con permisos.

¿Cómo puede blockchain mejorar la Cadena de Suministro de Energía Nuclear?

La versatilidad de blockchain puede aprovecharse en toda la cadena de suministro de energía nuclear, comenzando con las complejas cadenas de suministro para componentes individuales. Dado los resultados catastróficos de pequeños fallos en las plantas nucleares, como han destacado los eventos recientes, es crucial garantizar la verificación completa de cada componente y material utilizado en la generación de energía nuclear.

El sector nuclear, como muchos otros, se caracteriza por cadenas de suministro intrincadas. En lo que respecta al combustible, el viaje comienza en las minas de uranio. En las últimas décadas, los principales proveedores de uranio han incluido países como Kazajstán, Uzbekistán, EE. UU., Rusia y Alemania. Según la Organización Nuclear Mundial, la demanda global de energía nuclear requiere 67.500 toneladas de uranio anualmente.

El potencial de blockchain en este dominio es vasto. Puede monitorear la extracción y el procesamiento del uranio, garantizando prácticas de minería seguras y ecológicas, especialmente en economías emergentes como Kazajstán donde podría haber preocupaciones. Además, blockchain puede disuadir el robo o la pérdida de uranio de sitios de minería reconocidos. Los sistemas de informes actuales pueden tardar más de un mes en notificar a la gestión de la mina sobre suministros de uranio faltantes. Con blockchain, este tiempo crítico de informe puede reducirse significativamente, mejorando la seguridad y la responsabilidad.

Blockchain para rastrear el Enriquecimiento de Uranio 

Después de la minería, la fase subsiguiente en la cadena de suministro de combustible nuclear es el enriquecimiento de uranio. Es esencial entender que el uranio consta de dos isótopos: U-235 y U-238. El procedimiento de enriquecimiento tiene como objetivo amplificar la concentración de U-235 en el uranio. Si bien la mayoría de las plantas de energía nuclear requieren niveles de enriquecimiento de uranio del 3-5% de U-235, algunas demandan niveles de hasta el 20%.

Por otro lado, el uranio destinado a armas nucleares debe alcanzar niveles de enriquecimiento de hasta el 90% de U-235. El aspecto preocupante es que la tecnología utilizada para enriquecer el uranio a niveles del 5% o 20% también puede adaptarse para alcanzar el umbral del 90%. Este potencial mal uso subraya los estrictos controles internacionales actualmente colocados sobre el enriquecimiento de uranio.

Blockchain ofrece una solución a este desafío. Puede establecer un registro permanente de lotes de uranio enriquecido, reforzando el mantenimiento seguro de registros entre naciones y entidades privadas que gestionan instalaciones de enriquecimiento. Esto podría ser instrumental para prevenir el enriquecimiento ilícito de uranio a niveles de grado militar. Después del enriquecimiento, blockchain puede garantizar aún más una pista a prueba de manipulaciones desde la instalación de enriquecimiento hasta la planta de energía nuclear donde el uranio se utiliza como combustible.

Uso de Blockchain para prevenir artículos falsificados en Plantas de Energía Nuclear

Si bien el uranio es fundamental para la producción de energía nuclear, es solo un componente de la cadena de suministro de energía nuclear. Otros elementos cruciales incluyen sistemas informáticos y chips que supervisan la generación de energía, así como materiales fundamentales como cerámicas, acero y concreto que constituyen la infraestructura.

Una preocupación urgente en el sector nuclear, al igual que en muchas industrias, es la infiltración de artículos falsificados, fraudulentos y sospechosos (CFSI).

Sacando paralelismos con la iniciativa Food Trust de Walmart, que obliga a los proveedores a rastrear los productos agrícolas hasta su origen utilizando blockchain, las centrales nucleares podrían adoptar un enfoque similar. Al requerir que todos los materiales, hasta sus componentes básicos, sean rastreables mediante un sistema blockchain, el riesgo de incorporar artículos falsificados podría reducirse sustancialmente. Esto, a su vez, minimizaría los posibles accidentes derivados de materiales defectuosos o falsificados.

Sin embargo, implementar tal sistema no está exento de desafíos. Muchas instalaciones nucleares dependen actualmente de registros en papel tradicionales, careciendo incluso de un seguimiento informático básico para sus cadenas de suministro. La transición a un sistema basado en blockchain requeriría una revisión significativa de sus procesos existentes.

Rastreo de residuos de centrales nucleares con Blockchain

Más allá de asegurar los materiales nucleares en las primeras etapas y ayudar en los procesos de inspección, el blockchain surge como una herramienta prometedora para supervisar la gestión de residuos nucleares.

Los residuos nucleares varían en sus niveles de riesgo. Mientras que algunos son relativamente benignos, ciertos tipos de residuos pueden retener su radioactividad, planteando amenazas para la salud humana durante milenios. Los métodos tradicionales de almacenamiento de residuos han fallado ocasionalmente debido a la corrosión, lo que ha provocado fugas peligrosas. Reconociendo estos desafíos, naciones como Estados Unidos y Finlandia están elaborando estrategias para almacenar residuos nucleares en profundas instalaciones subterráneas seguras. Estas medidas tienen como objetivo prevenir la contaminación del nivel freático y disuadir el robo o sabotaje potencial.

Para que estas estrategias de almacenamiento subterráneo tengan éxito, el seguimiento meticuloso de los productos de desecho es primordial. Aquí es donde las capacidades del blockchain brillan.

En 2020, se presentó una iniciativa destacada llamada SLAFKA. Un esfuerzo colaborativo entre el programa Blockchain in Practice del Stimson Center, la Autoridad Finlandesa de Radiación y Seguridad Nuclear (STUK) y la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia, SLAFKA es un prototipo de blockchain diseñado para salvaguardar los residuos nucleares. El proyecto se centra en monitorear el combustible gastado en almacenamiento subterráneo, permitiendo que las partes confiables compartan información vital mientras preservan la confidencialidad general.

Conclusión

La tecnología blockchain, con sus características inherentes de transparencia y seguridad, presenta una solución transformadora para la industria de la energía nuclear. Al integrar blockchain en varias etapas de la cadena de suministro nuclear, existe el potencial de una supervisión mejorada, reducción de riesgos y mayor confianza pública. A medida que la industria continúa priorizando la seguridad y la transparencia, el blockchain muy bien podría convertirse en una herramienta indispensable en su arsenal.