A “Elena-AM” é uma usina termoelétrica nuclear piloto de fornecimento de calor, que está sendo desenvolvida pelo Instituto Kurchatov, por solicitação da Rosatom. Até o final de 2024, seus cientistas e engenheiros elaborarão o projeto da usina do reator e os principais equipamentos tecnológicos.

“Elena” no Oceano Pacífico

Na década de 1960, a URSS começou a pensar na criação de uma usina nuclear autônoma capaz de operar por até 10 anos sem manutenção. Em 1975, a documentação do projeto estava pronta e, em 1982, a usina Gamma foi colocada em operação. Como fonte de energia térmica, utilizou-se um reator refrigerado a água com poder autorregulável; para a eliminação do calor, foi utilizada a circulação natural, tanto no circuito primário quanto no secundário. O método termoelétrico foi utilizado para converter energia térmica em energia elétrica.

A peculiaridade de um gerador termoelétrico é que o calor é convertido em eletricidade diretamente devido à diferença de temperatura, ou seja, ao fornecer calor a um dos condutores, forma-se uma diferença de potencial. Os módulos termoelétricos utilizavam o princípio do tubo de campo (tubo dentro do tubo). As baterias semicondutoras foram feitas de ligas ternárias de baixa temperatura. A potência térmica da usina era de 220 kW, a energia elétrica de 6,6 kW. Toda a instalação foi alojada em uma piscina de água que proporcionava remoção de calor e bioproteção. Tanto a circulação natural quanto a conversão termoelétrica foram ideias e soluções técnicas revolucionárias para a época.

Em 1989, o ramo do Extremo Oriente da Academia de Ciências da URSS propôs a criação de um protótipo de usina térmica baseada na conversão termoelétrica de eletricidade para fornecer calor e eletricidade a uma pequena vila científica do Instituto Oceanológico do Pacífico, perto da baía Elena, na Ilha Popov. A usina foi chamada de “Elena”, em homenagem ao nome da baía. Os projetos preliminares e técnicos foram concluídos no início da década de 1990. A potência elétrica da usina era de 100 kW e a térmica, de 3 MW. A usina adotou as principais soluções de design e tecnologia da Gamma. No entanto, devido à falta de financiamento e à subsequente deterioração da situação econômica do país, o projeto não foi implementado.

O renascimento de “Elena”

A nova usina, projetada pelo Instituto Kurchatov, por solicitação da Rosatom, chama-se “Elena-AM” (AM significa “automatizada e modernizada”). Sua tarefa é fornecer calor em regiões remotas e de difícil acesso, onde não há fornecimento centralizado de energia e o transporte de combustíveis fósseis tradicionais é caro devido às distâncias.

A potência térmica declarada da Elena-AM é de 7 MW, a circulação natural do líquido de arrefecimento (água) é fornecida para ambos os circuitos. A vida útil dos equipamentos em desenvolvimento deve ser de 40 anos. No núcleo de 120 cm de altura serão carregados 241 elementos de combustível com um enriquecimento de combustível não superior a 19,5%. Um reator refrigerado a água deve fornecer autorregulação em toda a gama de cargas elétricas e térmicas, devido ao efeito negativo da reatividade sobre a temperatura (temperatura mais alta, menor reatividade) e um absorvedor queimável.

A potência elétrica do gerador termoelétrico é de pelo menos 200 kW. A unidade deve operar diariamente no modo de monitoramento de carga elétrica na faixa de 20% a 100% dos valores nominais. Espera-se que a energia elétrica gerada seja suficiente para cobrir as necessidades da própria usina e abastecer os consumidores vizinhos.

Outra característica importante da futura usina é que ela não requer manutenção. A Elena-AM será equipada com um sistema automatizado de controle de processo, bem como sistemas auxiliares e de apoio.

Na instalação, propõe-se a utilização de um tanque de proteção metálica e de água que é preenchido com água como estrutura de fundação para a base do equipamento principal. Também desempenhará a função de proteção biológica contra radiações ionizantes. Devido à sua baixa potência, a usina tem um baixo nível de calor armazenado: a diferença entre a temperatura do combustível e da água não ultrapassa 50° C. Devido à ausência de bombas e acessórios, a confiabilidade do projeto aumenta, já que simplesmente não há nada que possa quebrar. A usina deve operar durante e após terremotos de intensidade de 8 pontos na escala msk-64, e intensidade de 9 pontos, para garantir a segurança da usina do reator e dos principais equipamentos tecnológicos. Além disso, a Elena-AM deve suportar a queda de uma aeronave de 20 toneladas a uma velocidade de 215 m/s. Devem igualmente ser efetuados cálculos para um acidente que exceda a queda de uma aeronave até 200 toneladas a uma velocidade não superior a 100 m/s.

A usina funcionará 350 dias por ano e ficará parada por duas semanas para diagnósticos e manutenção. Prevê-se que todo o trabalho preventivo e de reparação seja realizado anualmente por um equipamento móvel especializado, durante duas semanas.

No momento, a Elena-AM está na fase de pesquisa e desenvolvimento. Os parâmetros da usina serão especificados à medida que o projeto avança.