Às vésperas da conferência COP-28, a AIEA divulgou o relatório de Análise de Tecnologias Nucleares de 2023, que apresenta os principais eventos ocorridos em 2022 e as tendências que, segundo os especialistas da agência, determinarão o desenvolvimento da indústria nuclear global no futuro.

No total, o resumo contém 26 pontos que caracterizam os principais eventos e tendências. Vamos nos concentrar nos mais significativos e interessantes.

Aumento da Capacidade Nuclear

Pelo segundo ano consecutivo, a AIEA elevou sua previsão para o desenvolvimento da indústria nuclear global. De acordo com uma previsão otimista, o volume de capacidade instalada de usinas nucleares no mundo até 2050 pode chegar a 873 GW. O número é 10% maior do que o cenário do ano passado. Assim, a participação do nuclear na cesta energética global pode crescer dos atuais 9,8% para 14%. Para que a previsão se torne realidade, será necessária uma transição generalizada para a operação de longo prazo, envolvendo a extensão da vida útil dos reatores existentes, juntamente com a construção de quase 600 GW de nova geração nuclear nos próximos 30 anos.

A Rosatom dá uma grande contribuição para alcançar este objetivo. A estatal está construindo 22 unidades de energia em sete países. No total, o portfólio de projetos inclui 33 blocos em 11 países. Durante 18 anos, a empresa estatal construiu 18 unidades de alta capacidade, nove das quais fora da Rússia. Este ano, o combustível foi entregue à Usina Nuclear de Akkuyu, na Turquia, e à Usina Nuclear de Rooppur, em Bangladesh.

Como observado no estudo, a construção ativa de novas capacidades nucleares é dificultada por problemas no financiamento de projetos nucleares. Mas há mudanças positivas: em 2022, a energia nuclear foi incluída na Taxonomia de Financiamento Sustentável da União Europeia e em taxonomias de outros países. Em geral, a agência observa uma melhora na atitude em relação à indústria nuclear por parte dos políticos devido à contribuição do nuclear para o fornecimento de eletricidade estável de baixo carbono. A Turquia e o Egito, onde a Rosatom está construindo uma usina nuclear, incluíram a energia nuclear em suas contribuições nacionais para um futuro livre de carbono sob o Acordo de Paris.

SMRs

Uma das tendências atuais identificadas pela AIEA é o interesse na geração nuclear em pequena escala. “Espera-se que as usinas SMRs, juntamente com reatores avançados refrigerados a água de alta capacidade, sejam responsáveis pela maior parte dos ganhos de capacidade nas próximas três décadas“, disse o relatório.

A Rosatom foi a primeira no mundo a encomendar uma usina nuclear flutuante, a usina nuclear Akademik Lomonosov, e começou a implementar mais três projetos de pequenas usinas nucleares SMR. O primeiro são quatro usinas para fornecer energia para a Usina de Mineração e Processamento de Baimsky. O segundo é um SMR terrestre em Yakutia. Para estes projetos, serão utilizadas usinas de reatores RITM-200 com diversas modificações. Além disso, a Rosatom está trabalhando na construção de SMRs baseados na planta de reator Shelf-M para fornecer energia para o depósito de Sovinoye e locais vizinhos. No total, a Rosatom tem cerca de uma dúzia de projetos de usinas de reatores para SMRs em vários estágios de desenvolvimento. A Rosatom está discutindo ativamente a construção de SMRs com os governos de vários países, em particular, com a Mongólia e Mianmar.

Novas Tecnologias

Como observado no relatório, versões aprimoradas de reatores refrigerados a água estão sendo cada vez mais consideradas, estudadas e construídas para introduzir gradualmente ciclos de combustível semifechados ou fechados aprimorados que fornecem maior eficiência: “Na Federação Russa, continuam os estudos conceituais sobre um reator inovador de água pressurizada; um reator de potência com parâmetros de resfriamento supercrítico, incluindo a possibilidade de usar um núcleo de nêutrons rápidos. Os desenvolvimentos recentes concentram-se em versões modulares pequenas, com foco na melhoria da proteção nuclear, segurança nuclear, relação custo-eficácia e sustentabilidade.” Além disso, a Rosatom está desenvolvendo um reator VVER-S com controle espectral em estágio avançado (escrevemos sobre isso na última edição).

Reatores de sal líquido também são nomeados entre as tecnologias promissoras. A Rosatom está desenvolvendo essa área, mas não para fins energéticos. O reator de pesquisa líquido-sal tem como objetivo desenvolver a tecnologia de transmutação de actinídeos menores para obtenção de produtos de fissão com menor atividade. A partida física do reator está prevista para 2030.

Uma seção separada do relatório é dedicada aos reatores rápidos. Existem cinco reatores de nêutrons rápidos refrigerados a sódio em operação em todo o mundo: um na China e na Índia, e três na Rússia. A Rosatom planeja construir outro reator rápido de sódio com capacidade elétrica de 1.200 MW, o BN-1200. O primeiro concreto está previsto para ser lançado em 2027. Além disso, está em andamento a construção de um reator multiuso de pesquisa rápida MBIR com refrigerante de sódio com capacidade elétrica de 150 MW.

Tecnologias com o uso de refrigerante de metais líquidos pesados são de interesse crescente. Pela primeira vez no mundo, a Rosatom está construindo um reator piloto de demonstração de nêutrons rápidos refrigerado por chumbo BREST-OD-300 com uma capacidade elétrica de 300 MW.

Aplicações Não Elétricas da Energia Nuclear

Como observado no relatório, entre as aplicações não elétricas da tecnologia de reatores, as mais interessantes são a geração de calor – sozinha ou em cogeração com eletricidade (para aquecimento urbano e para plantas industriais), dessalinização e produção de hidrogênio. A Rosatom oferece e desenvolve todas essas áreas. Por exemplo, a Akademik Lomonosov em Chukotka fornece calor para a cidade vizinha de Pevek. Uma planta de reator para dessalinização, água potável e combate a incêndios, projetada e composta pela Rosatom, está sendo instalada em Akkuyu. Na Usina Nuclear de Kola, está planejado o lançamento de um complexo de teste de bancada para a produção de hidrogênio por eletrólise. Além disso, a Rosatom está desenvolvendo um projeto para um reator refrigerado a gás de alta temperatura com capacidade térmica de 200 MW com uma planta de processamento químico para a produção de hidrogênio na quantidade de cerca de 110 mil toneladas por ano. A previsão é que a primeira unidade seja construída em 2032.

Urânio natural

De acordo com especialistas da AIEA, que se referem a previsões globais, a demanda por urânio nos próximos cinco anos crescerá de cerca de 160 milhões de libras de óxido por ano para cerca de 190 milhões de libras. “Em antecipação a um maior crescimento no preço spot do urânio, projeta-se que os departamentos de compras das usinas nucleares buscarão compras antecipadas de concentrado de minério de urânio e reentrarão em contratos de longo prazo com fornecedores de urânio. Isso pode levar a um novo aumento no preço spot do urânio, que deve subir de cerca de US$ 52/libra de U3O8 para cerca de US$ 65/libra de U3O8 até 2027“, disse o relatório. Até agora, a realidade supera essa previsão: em 4 de dezembro de 2023, o preço spot do urânio era de US$ 81,45/libra.

“Novas minas de urânio devem ser abertas nos próximos cinco a dez anos, incluindo Austrália, Brasil, Canadá, Mauritânia e Namíbia. No entanto, a produção projetada dessas novas usinas não será suficiente para preencher a lacuna de abastecimento atualmente coberta por fontes secundárias. Nesse sentido, espera-se que, nos próximos anos, a atividade de exploração de urânio aumente, inclusive em jazidas tradicionais e não convencionais“, preveem os especialistas da AIEA.

A Rosatom está desenvolvendo jazidas e realizando trabalhos de exploração na Rússia e no Cazaquistão, além de desenvolver projetos na Tanzânia e na Namíbia.

Combustível

No segmento de combustíveis, os especialistas da AIEA identificaram as seguintes tendências: melhorar a segurança do combustível usado na operação de grandes reatores, desenvolver combustível tolerante, aumentar a profundidade de queima e enriquecimento, aumentar a campanha de combustível com aumento da queima média.

Além disso, o desenvolvimento de novos reatores implica o desenvolvimento de novos combustíveis. ” Para a produção de muitos tipos de conceitos inovadores de combustível nuclear será necessário um combustível com enriquecimento médio, de até 20%“. Como resultado, seremos capazes de atender às necessidades de nossos clientes”, diz o relatório. Os Estados Unidos planejam criar instalações para a produção de urânio de baixo enriquecimento (LEU), mas, no momento, apenas a Rosatom tem uma cadeia tecnológica completa para a produção de combustível LEU.

A Rosatom está realizando um enorme trabalho sistemático na criação de novas composições de combustível e materiais estruturais, a fim de tornar o combustível nuclear mais econômico e seguro. Além disso, a fim de melhorar as características de desempenho, novas tecnologias – em particular, compósitos – para a fabricação de esquadrias estão sendo estudadas. Por exemplo, este ano, o reator de pesquisa BOR-60 completou a primeira etapa de teste de amostras de carcaças compostas de carboneto de silício.

No segmento de reprocessamento de combustível nuclear irradiado (SNF), a criação de métodos especiais de manuseio e reprocessamento está se tornando cada vez mais relevante. A Rosatom atua neste segmento em diversas áreas. Em primeiro lugar, a criação de novos tipos de combustível a partir do combustível nuclear irradiado. Em primeiro lugar, trata-se do óxido de urânio e do urânio-plutônio. Por exemplo, o reator BN-800 está operando há um ano com um núcleo quase totalmente carregado com combustível MOX. Além disso, a Rosatom está trabalhando na produção de combustível de nitreto de urânio-plutônio em volumes industriais.

Em segundo lugar, a empresa estatal está desenvolvendo o conceito de um ciclo equilibrado de combustível nuclear, incluindo a circulação e o reprocessamento de combustível nuclear irradiado com a extração de componentes valiosos dele e a pós-queima dos actinídeos mais radioativos – menores. A pós-queima chegou ao estágio de testes do reator – em dezembro, a Mining and Chemical Combine (parte da divisão de combustíveis da Rosatom) aceitou as três primeiras com combustível MOX contendo actinídeos menores amerício-241 e neptúnio-237. Os conjuntos serão carregados no reator BN-800 da usina de Beloyarsk na primavera de 2024. De acordo com os cálculos dos cientistas, sob a influência de nêutrons rápidos, o amerício e o netúnio decairão em fragmentos – elementos mais leves que terão menos atividade e meia-vida menor do que os isótopos originais.

Em terceiro lugar, a Rosatom desenvolve métodos, tecnologias e meios para a gestão segura de vários tipos de combustível nuclear irradiado e resíduos radioativos, utilizando-os com êxito para eliminar os danos acumulados. Esse trabalho, por exemplo, vem acontecendo com sucesso há muitos anos no noroeste do Ártico russo.

Em quarto lugar, a Rosatom está desenvolvendo infraestruturas para a eliminação final de resíduos radioativos e de combustível nuclear irradiado.

Finalmente, em quinto lugar, a Rosatom desenvolve e implementa projetos para levar antigas jazidas de mineração a um estado seguro. Tal projeto foi concluído neste outono na antiga mina de Taboshar, no Uzbequistão, onde o urânio foi extraído pela primeira vez na URSS em meados do século passado.

Assim, as atividades da Rosatom não estão apenas alinhadas, mas em muitos casos na vanguarda das tendências da indústria nuclear.