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12/10/2021 | domtotal.com

Tório, energia e sustentabilidade

Esta iniciativa certamente será uma oportunidade para grande aprendizado

Planta de uma usina nuclear com Reator Integral de Sal Fundido (Integral Molten Salt Reactor - IMSR)
Planta de uma usina nuclear com Reator Integral de Sal Fundido (Integral Molten Salt Reactor - IMSR) (Governo da Austrália)

Jose Antonio de Sousa Neto*

Dentre os vários desafios que o mundo todo está enfrentando, um que está particularmente ligado à questão climática e, por consequência, também ao desenvolvimento sustentável, é o da segurança energética. E o desenvolvimento tecnológico é um dos pilares/pré-requisitos mais importantes na superação deste grande desafio. Em passado relativamente recente já abordamos aqui a questão dos desafios e riscos a serem enfrentados ao longo dos próximos 30 anos pelo setor energético, tecnologias como a geração fotovoltaica, o potencial, os avanços e expectativas/esperanças com a tecnologia de fusão nuclear, os novos desenvolvimentos que estão nos levando à chamada quarta geração das usinas nucleares tradicionais (fissão nuclear) e mesmo um exemplo das consequências muito negativas de uma condução predominantemente ideológica do tema.

Neste breve texto eu gostaria de retornar especificamente à questão da energia nuclear. Como sintetiza a World Nuclear Association (WNA), "há uma consciência crescente de que a energia nuclear é necessária para complementar as fontes de energia intermitentes e evitar a poluição por combustíveis fósseis". Especificamente no que concerne a geração de energia pelo processo de fissão nuclear, embora os avanços dos reatores de quarta geração sejam muito relevantes, principalmente em relação aos resíduos radioativos, de uma forma geral a busca por tecnologias alternativas e/ou mesmo mais adequadas em algumas circunstâncias é parte de uma evolução natural. Por exemplo, os reatores tradicionais de água leve são complexos, caros e, em casos extremos, até mesmo vulneráveis ao derretimento do núcleo.

Uma área/tecnologia que tem recebido atenção e recursos é a dos chamados reatores MSR (Molten Salt Reactors – "Reatores de Sal Derretido") que podem operar com segurança em  pressão próxima à atmosférica e alta temperatura, com potencial de produzir geração eficiente de energia elétrica. Embora o conceito fundamental desta tecnologia já exista há mais de 50 anos e alguns testes já venham sendo feitos desde os anos sessenta, aprimoramentos tecnológicos estão levando ao que pode potencialmente se tornar mais uma revolução entre os diversos desenvolvimentos de novas tecnologias que estão em curso.

Como coloca a WNA, "os reatores de sal fundido (MSRs) usam sais de fluoreto fundido como refrigerante primário, a baixa pressão. Isso em si não é uma mudança radical quando o combustível é sólido e fixo. Mas estender o conceito para dissolver o combustível físsil e fértil no sal certamente representa um salto conceitual em relação a quase todos os reatores operados até agora. Os MSRs podem operar com uma variedade de combustíveis. Muito do interesse hoje em reviver o conceito de MSR está relacionado ao uso de tório. Os sais envolvidos como refrigerante primário, principalmente fluoreto de lítio-berílio e fluoreto de lítio, permanecem líquidos sem pressurização desde cerca de 500 graus Celsius até cerca de 1400 ° C, em contraste marcante com um PWR (Pressurized Water Reactor – Reator de água pressurizada) que opera a cerca de 315 graus Celsius sob uma pressão de 150 atmosferas".

Pelotas de tório no Bhabha Atomic Research Centre em Mumbai, Índia. Crédito: Pallava Bagla / CorbisPelotas de tório no Bhabha Atomic Research Centre em Mumbai, Índia. Crédito: Pallava Bagla / Corbis

Em outras palavras, com a tecnologia do sal fundido, "é o próprio sal que se torna o combustível", como explicou Sylvain David, diretor de pesquisa do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica (CNRS) e especialista em reatores nucleares, em entrevista à France 24. Os cristais são misturados com material nuclear – urânio ou tório – aquecido a mais de 500 graus Celsius para se tornarem líquidos e, então, são capazes de transportar o calor e a energia produzidos.

Espera-se que o reator nuclear de sal fundido, que funciona com tório líquido em vez de urânio, seja mais seguro do que os reatores tradicionais. Isso porque o sal fundido esfria e se solidifica rapidamente quando exposto ao ar, isolando o tório, de modo que qualquer vazamento potencial derramaria muito menos radiação no ambiente circundante em comparação com vazamentos de reatores tradicionais. De forma resumida, em vez de usar barras de combustível, os reatores de sal fundido funcionam dissolvendo o tório em sal de fluoreto líquido antes de enviá-lo para a câmara do reator em temperaturas acima de 600 graus Celsius. Quando bombardeados com nêutrons de alta energia, os átomos de tório se transformam em urânio-233, um isótopo de urânio que pode então se dividir, liberando energia e ainda mais nêutrons por meio do processo de fissão nuclear. Isso inicia uma reação em cadeia, liberando calor na mistura de sal de tório, que é então enviada para uma segunda câmara onde o excesso de energia é extraído e transformado em eletricidade.

Aqui cabe ainda chamar a atenção para dois pontos adicionais interessantes / relevantes relativos a esta tecnologia em desenvolvimento: primeiro, o tório é muito mais barato e abundante do que o urânio e não pode ser usado facilmente para criar armas nucleares (ao contrário do urânio usado atualmente em usinas nucleares, a queima de tório não cria plutônio que é um elemento químico altamente tóxico); segundo, como o reator não precisa de muita água (ainda assim, deve ser emparelhado com outros equipamentos, como turbinas a vapor, para tornar a eletricidade utilizável), passa a ser uma alternativa para geração de energia em regiões mais áridas. Além disso, segundo o professor Yan Rui do Instituto de Física Aplicada de Xangai, a tecnologia potencialmente permitirá não só a construção de reatores de pequena escala que têm vantagens significativas em termos de eficiência, flexibilidade e economia, mas também poderá "desempenhar um papel fundamental na futura transição para a energia limpa". Se a nova tecnologia se mostrar efetiva, há uma expectativa de que reatores de pequena escala possam ser implantados de forma ampla ao longo dos próximos anos.

Por exemplo, e ainda de acordo com cientistas chineses que estão na linha de frente desta nova etapa de desenvolvimento desta tecnologia, um reator deste tipo medindo apenas 3 metros de altura e 2,5 metros de largura, será potencialmente capaz de gerar 100 megawatts de eletricidade, o suficiente para fornecer energia para 100 mil pessoas.

Em um reator de sal fundido, o material físsil é dissolvido em sal líquido no núcleo do reator. O sal líquido também atua como um refrigerante no lugar da água. A fissão ocorre no núcleo do reator, gerando calor, que é transmitido pelo sal refrigerante e o calor se transfere para a água, produzindo vapor. Isso aciona uma turbina para gerar eletricidade. Um plug congelado de sal derrete se o núcleo do reator superaquecer, permitindo que a mistura combustível-sal seja drenada para tanques de despejo de emergência. Traduzido e publicado em reportagem da BBC BrasilEm um reator de sal fundido, o material físsil é dissolvido em sal líquido no núcleo do reator. O sal líquido também atua como um refrigerante no lugar da água. A fissão ocorre no núcleo do reator, gerando calor, que é transmitido pelo sal refrigerante e o calor se transfere para a água, produzindo vapor. Isso aciona uma turbina para gerar eletricidade. Um plug congelado de sal derrete se o núcleo do reator superaquecer, permitindo que a mistura combustível-sal seja drenada para tanques de despejo de emergência. Traduzido e publicado em reportagem da BBC BrasilNeste segundo semestre de 2021 os cientistas estão com grandes expectativas em relação a um reator nuclear experimental usando tório como combustível, que está prestes a começar os testes na China nos arredores do deserto de Gobi. Embora esse elemento radioativo já tenha sido testado em reatores antes, especialistas dizem que a China é a primeira a ter uma chance de comercializar a tecnologia. Segundo o Instituto de Física Aplicada de Xangai (Sinap), "o reator foi projetado para produzir apenas 2 megawatts de energia térmica, o que é suficiente para alimentar até mil residências. Mas se os experimentos forem um sucesso, a China espera construir um reator de 373 megawatts até 2030 e que poderia abastecer centenas de milhares de residências. Esta iniciativa certamente será uma oportunidade para grande aprendizado.

*Professor da Dom Helder Tech

O texto reflete a opinião pessoal do autor, não necessariamente do Dom Total. O autor assume integral e exclusivamente responsabilidade pela sua opinião.



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