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#253mayo 2022

O primeiro entre os rápidos

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No final de abril, foi realizada em Viena a Conferência Internacional sobre Reatores Rápidos e Ciclos de Combustível Relacionados: Energia Limpa Sustentável para o Futuro (FR22). A Rússia – o único país onde os reatores industriais rápidos têm uma longa e bem-sucedida história – foi um dos principais participantes. A conferência foi realizada em um formato híbrido: alguns eventos foram realizados pessoalmente em Viena, enquanto outros foram realizados on-line.

Rafael Mariano Grossi, Diretor Geral da AIEA, abriu a conferência observando que o mundo inteiro está agora enfrentando os desafios do desenvolvimento sustentável, da mudança climática e da transição energética global. A energia nuclear, incluindo os reatores rápidos, se mostra como a tecnologia que ajudará a enfrentar estes desafios.

«Além de serem de baixo carbono como todos os reatores nucleares, os reatores rápidos também atendem aos parâmetros-chave de sustentabilidade: reduzem o impacto ambiental dos resíduos enquanto extraem significativamente mais energia do combustível. Reatores rápidos podem ser uma ponte para uma energia nuclear ainda mais segura e eficiente, fornecendo a muitas gerações energia limpa sustentável«, disse Mariano Grossi.

Nos reatores de nêutrons rápidos, o principal material físsil é o plutônio-239, que é formado de urânio-238. Estes reatores são muito mais eficientes que os reatores térmicos de nêutrons convencionais, pois consomem muito menos matéria-prima natural. Além disso, os reatores rápidos permitem a reciclagem dos resíduos gerados pelos reatores térmicos. O envolvimento do urânio-238 no ciclo do combustível aumenta o potencial de combustível disponível em 150 vezes. Assim, a energia nuclear, na qual reatores rápidos operam em conjunto com reatores térmicos, torna possível fechar o ciclo do combustível nuclear.

Em reatores rápidos, metais líquidos (sódio, chumbo, chumbo-bismuto) e gases podem atuar como líquido refrigerante. As tecnologias destes reatores estão sendo desenvolvidas em todos os países líderes do clube nuclear mundial. Os últimos avanços foram apresentados na conferência.

Em 2021, na China, foi comissionado um reator rápido experimental com refrigerante de sódio (CEFR). A sua construção foi realizada em estreita colaboração com a Rosatom. Atualmente, a China está construindo dois reatores rápidos de sódio de demonstração CFR-600 com capacidade de 600 MW cada, com comissionamento previsto para 2025.  Alguns dos equipamentos para estes reatores também estão sendo fabricados pela Rosatom. Hongyi Yang, do Instituto de Energia Atômica da China, disse em um discurso na conferência que a China espera construir um reator industrial de sódio rápido com capacidade de cerca de 1.000MW até 2030. O país também está desenvolvendo um pequeno reator modular de sódio rápido com capacidade de 1 a 3 MW e um pequeno reator refrigerante de chumbo-bismuto com capacidade de 1 MW.

A França, os EUA, a Coréia do Sul, a Índia e o Japão têm seus próprios programas para desenvolver tecnologias «rápidas».

Além disso, o Programa Internacional Geração IV (GIF), que inclui 13 países, vem operando ativamente desde 2001. O objetivo do programa é a P&D conjunta em tecnologias promissoras de energia nuclear, incluindo reatores rápidos: por exemplo, conceitos com Reator Rápido refrigerado a Sódio (SFR), Reator Rápido refrigerado a Chumbo (LFR) e Refrigerante Rápido refrigerado a Gás (GFR) estão sendo considerados.

Durante os quatro dias da conferência, os participantes discutiram os ciclos do combustível nuclear para a energia do futuro, economia, projeto e análise de segurança, novos materiais de construção para reatores rápidos, promoção de projetos inovadores e muito mais.

«Enquanto antes as conferências falavam apenas do projeto de reatores rápidos, agora uma ampla gama de questões está sendo discutida. Esta transformação da ideologia das conferências nos permite falar sobre a transição da comunidade nuclear global para uma nova etapa na formação da energia nuclear«, resumiu Vyacheslav Pershukov, representante especial da Rosatom para projetos internacionais de ciência e tecnologia.

À frente de todo o mundo

Até agora, o único país no mundo com experiência em operação industrial de reatores «rápidos» é a Rússia. Na central nuclear de Beloyarsk existem dois reatores de sódio BN-600 e BN-800. Portanto, em seus discursos, os cientistas nucleares russos falam sobre a experiência da implementação industrial da plataforma tecnológica, que inclui todas as etapas-chave, desde a fabricação de novo combustível e a construção de vários tipos de reatores «rápidos» até o desenvolvimento de processos de reprocessamento de combustível irradiado.

Agora no país estão sendo desenvolvidos vários conceitos de reatores «rápidos», que são sódio, chumbo e chumbo-bismuto. Os dois primeiros se enquadram na área do projeto Breakthrough, que está sendo implementado pela Rosatom.

Também totalmente desenvolvido e pronto para implementação industrial está o projeto do reator de sódio BN-1200, que se tornará a quinta unidade de energia da usina nuclear de Beloyarsk. A confirmação para o início de sua construção está prevista para este ano, e a data estimada de comissionamento no início de 2030.”Comparado ao BN-800, várias inovações técnicas importantes foram implementadas neste projeto. Graças a isso, o custo da eletricidade gerada pelo BN-1200 será menor do que o gerado pelos reatores VVER-1200 padrão. É assim que vamos dissipar os mitos de que reatores de nêutrons rápidos levam ao aumento dos custos de eletricidade.”, observou Vyacheslav Pershukov.

Em paralelo, está sendo construído o exclusivo reator BREST-OD-300 com um refrigerante de chumbo – no ano passado, o «primeiro concreto» foi despejado, e o lançamento está previsto para 2026. Este reator atenderá aos critérios de «segurança natural» – ou seja, a segurança será alcançada através do máximo uso das leis da natureza e das propriedades dos materiais. O BREST está sendo construído no Complexo de Demonstração Experimental na cidade de Seversk (região de Tomsk, na Rússia). Além do reator, haverá também uma usina de fabricação e reprocessamento de combustível de dois módulos. A construção do módulo de fabricação já foi concluída, o equipamento está sendo instalado agora, e o comissionamento está programado para 2023. O projeto do módulo de reprocessamento de combustível também está em andamento, com início da construção previsto para 2026. Em 2030, todo o Complexo de Demonstração Experimental estará pronto e em operação. «Neste local, será implementado um ciclo completo de combustível nuclear fechado onde apenas 10% do urânio-238 será necessário na entrada (será retirado dos rejeitos de urânio) e uma quantidade mínima de resíduos nucleares será recebida na saída, e sua radioatividade corresponderá à do urânio natural – ou seja, a equivalência de radiação será alcançada«, resumiu Vyacheslav Pershukov.

Um reator de chumbo de alta potência, BR-1200, também está sendo projetado. Sua implementação será iniciada após o lançamento do BREST.

A Rússia também está trabalhando no conceito de um reator modular «rápido» SVBR-100, no qual o refrigerante é chumbo-bismuto. O desenvolvimento da tecnologia chumbo-bismuto está em andamento na URSS desde os anos 50, e reatores de bordo com este refrigerante foram operados com sucesso por muitos anos. Georgy Toshinsky, Conselheiro do Diretor Geral da JSC AKME-Engenharia e JSC SSC RF-FEI (parte da Rosatom), falou sobre as vantagens desta tecnologia durante a conferência FR22. Ele observou o aumento da segurança e a alta eficiência potencial do chumbo-bismuto como um refrigerante.