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#239Março 2021

Passos da grande ciência

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PIK

A abreviação PIK significa ” corpo de pesquisa de feixes”. A principal função do PIK é ser uma fonte de feixes de nêutrons de alta intensidade.

A radiação de nêutrons é uma ferramenta versátil de pesquisa em diversas disciplinas: biologia, medicina, ciência dos materiais, arqueologia, etc. O método de dispersão de nêutrons permite obter informações detalhadas sobre as propriedades de micro e nanossistemas. O uso de nêutrons frios, ou seja, nêutrons de energia muito baixa, a dispersão de pequenos ângulos e reflectometria ajuda a compreender melhor a física dos polímeros, as nanodispersões e outras estruturas desordenadas de longa duração.

O reator tem uma história longa e complicada. Sua construção começou no início dos anos 70, durante o auge da tecnologia nuclear na URSS. Em 1986, a construção do PIK estava quase 70% completa, mas após o acidente de Chernobyl, os sistemas tecnológicos tiveram que ser modificados, foi necessário instalar sistemas de segurança adicionais e construir novos edifícios e estruturas. Como resultado, a partida elétrica do reator ocorreu em 8 de fevereiro de 2021.

«Hoje, esse um sucesso de todos nós: o sucesso da comunidade acadêmica em geral, o sucesso da Rosatom e certamente do Instituto Kurchatov. Isto só foi conseguido graças ao nosso trabalho construtivo e firme em conjunto, com o qual conseguimos alcançar o nível atual», – afirmou durante a cerimônia de lançamento Mikhail Kovalchuk, o presidente do Instituto Kurchatov, onde está localizado o PIK.

O PIK é um projeto internacional, cuja criação teve a participação de cientistas alemães e parte do equipamento é proveniente da Alemanha. O Instituto Kurchatov tem cooperação com pesquisadores estrangeiros. «Há apenas dois dias, assinamos um acordo com nossos colegas bielorrussos… está prevista a participação da parte bielorrussa nos trabalhos que são realizados no reator PIK», – destacou Mikhail Kovalchuk. Segundo ele, representantes de diversos países manifestaram interesse em cooperar.

Os lançamentos de reatores de pesquisa na Rússia continuam. «Existem atividades em Dubna. No Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear e em Dimitrovgrad, estamos implementando o projeto MBIR, um reator rápido de pesquisa multifuncional. Dessa maneira, levando em conta essas instalações, em meados da década de 2020, vamos praticamente satisfazer toda a demanda global por pesquisa de nêutrons. Isto é importante tanto do ponto de vista da ciência fundamental como do ponto de vista do desenvolvimento da energia nuclear e a transição para a quarta geração», – afirmou o diretor geral da Rosatom, Aleksey Likhachev.

Espera-se que o PIK atinja sua capacidade máxima em 2022.

BREST

BREST é um reator rápido com refrigerante de chumbo. Sua capacidade elétrica é de 300 MW. O projeto do reator é uma composição integral, já que os geradores de vapor estão posicionados em uma carcaça multicamadas de metal e concreto dentro do bloco do reator.

O uso de refrigerante de chumbo com ponto de ebulição alto (cerca de 1700℃), combustível denso de mononitreto com ponto de fusão acima de 2800℃, a eliminação passiva do calor residual e a capacidade de circulação do refrigerante inclusive quando as bombas estão desligadas, são sistemas naturais de segurança, que permitem evitar acidentes graves.

A emissão da licença significa que a Rosatom tem o direito de iniciar a construção do reator.

BREST-OD-300 faz parte de um complexo piloto experimental (ODEK), que já está em construção em Seversk, na região de Tomsk. O ODEK também inclui um módulo de fabricação-refabricação de combustível e um módulo de reprocessamento do combustível nuclear usado. O módulo de fabricação-refabricação já está em construção.

«Todo o equipamento-chave, tanto da unidade com o reator BREST, como também os módulos de fabricação-refabricação e o reprocessamento de combustível nuclear, não têm igual no mundo. ​A equipe do Projeto “Proryv”” tem que resolver tarefas fora de série, relacionadas não apenas ao gerenciamento da construção dessas instalações únicas, mas também ao grande programa de pesquisa científica necessária para o projeto técnico», – disse o presidente da TVEL (Divisão de Combustíveis Nucleares da Rosatom) ¬Natalya Nikipelova.

Ao longo dos oito anos de participação no projeto, a usina química da Sibéria (Siberian Chemical Combine), que faz parte da TVEL, produziu mais de mil conjuntos de combustíveis experimentais à base de combustível misto de urânio-nitreto de plutônio (combustível MOX). Diferentes tamanhos e materiais de construção foram necessários para justificar a melhor opção. Em 2014, o primeiro lote de conjuntos de combustíveis experimentais foi carregado no reator BN-600 da central nuclear de Beloyarsk. Em 2016, eles foram extraídos e seu estudo já foi concluído. O experimento mostrou que as barras de combustível conservavam sua forma e não houve defeitos nos elementos estruturais. Na primavera de 2020, foram carregados vários outros conjuntos de combustível, cada um contendo 61 barras de combustível. Especialistas do Instituto VNIINM Bochvar (parte da TVEL) desenvolveram um projeto técnico para o elemento de combustível em série, destinado à produção industrial.

O lançamento físico de BREST está previsto para 2026. O lançamento do ODEK permitirá a aproximação do encerramento prático do ciclo do combustível nuclear, a utilização máxima possível do potencial energético do urânio natural e a redução do volume de resíduos radioativos gerados.