Podemos estar à beira de um novo paradigma para a energia nuclear, sugeriu recentemente um grupo de especialistas nucleares em The Bridge, o jornal da National Academy of Engineering. Por mais que computadores grandes, caros e centralizados tenham dado lugar aos PCs amplamente distribuídos de hoje, uma nova geração de reatores construídos em fábrica relativamente pequenos e baratos, projetados para operação plug-and-play autônoma semelhante à conexão de uma bateria superdimensionada, é no horizonte, eles dizem.
Esses sistemas propostos poderiam fornecer calor para processos industriais ou eletricidade para uma base militar ou um bairro, funcionar sem supervisão por cinco a 10 anos e, em seguida, ser transportados de volta à fábrica para reforma. Os autores ? Jacopo Buongiorno, professor TEPCO de Ciência e Engenharia Nuclear do MIT; Robert Frida, fundador da GenH; Steven Aumeier do Laboratório Nacional de Idaho; e Kevin Chilton, comandante aposentado do Comando Estratégico dos EUA – apelidou essas pequenas usinas de “baterias nucleares”. Por causa de sua simplicidade de operação, eles podem desempenhar um papel significativo na descarbonização dos sistemas de eletricidade do mundo para evitar mudanças climáticas catastróficas, dizem os pesquisadores. O MIT News pediu a Buongiorno para descrever a proposta de seu grupo.
P: A ideia de reatores nucleares modulares menores foi discutida por vários anos. O que diferencia essa proposta de baterias nucleares?
R: As unidades que descrevemos levam esse conceito de fabricação e modularidade de fábrica ao extremo. Propostas anteriores analisaram reatores na faixa de 100 a 300 megawatts de produção elétrica, que são 10 vezes menores do que as grandes feras tradicionais, os grandes reatores nucleares na escala de gigawatts. Eles podem ser montados a partir de componentes de fábrica, mas ainda requerem alguma montagem no local e muito trabalho de preparação do local. Então, é uma melhoria em relação às plantas tradicionais, mas não é uma grande melhoria.
O conceito de bateria nuclear é realmente diferente por causa da escala física dessas máquinas – cerca de 10 megawatts. É tão pequeno que toda a usina é construída em uma fábrica e cabe em um contêiner padrão. A ideia é encaixar toda a usina, que é composta por um microrreator e uma turbina que converte o calor em eletricidade, no contêiner.
Isso oferece vários benefícios do ponto de vista econômico. Você está desvinculando completamente seus projetos e sua tecnologia do canteiro de obras, que tem sido a fonte de todos os atrasos de cronograma e excesso de custos para projetos nucleares nos últimos 20 anos.
Desta forma, torna-se uma espécie de energia sob demanda. Se o cliente deseja calor ou eletricidade, ele pode obtê-lo em alguns meses, ou mesmo semanas, e então é plug and play. Esta máquina chega ao local e, apenas alguns dias depois, você começa a obter energia. Então, é um produto, não é um projeto. É assim que gosto de caracterizar.
P: Você fala sobre o potencial de ter tais unidades amplamente distribuídas, incluindo até mesmo em áreas residenciais para abastecer bairros inteiros. Quão confiantes as pessoas podem ter quanto à segurança dessas fábricas?
R: É excepcionalmente robusto – esse é um dos pontos de venda. Em primeiro lugar, o fato de ser pequeno é bom por vários motivos. Por um lado, a quantidade total de calor gerada é proporcional à energia, que é pequena. Mas, o mais importante, ele tem uma alta proporção entre superfície e volume porque, novamente, é pequeno, o que torna muito mais fácil manter a temperatura fria em todas as circunstâncias. É resfriado passivamente, a um ponto em que ninguém precisa fazer nada. Você nem precisa abrir uma válvula nem nada. O sistema cuida de si mesmo.
Ele também tem uma estrutura de contenção muito robusta ao seu redor para proteger contra qualquer liberação de radiação. Em vez da grande cúpula de concreto tradicional, existem conchas de aço que basicamente encapsulam todo o sistema. E quanto à segurança, na maioria dos sites, prevemos que eles seriam localizados abaixo do nível do solo. Isso fornece alguma proteção e segurança física contra invasores externos.
Quanto a outras questões de segurança, você sabe, se você pensar sobre os famosos acidentes nucleares, Three Mile Island, Chernobyl, Fukushima, todas as três questões são mediadas pelo projeto dessas baterias nucleares. Por serem tão pequenos, é basicamente impossível obter esse tipo de resultado a partir de qualquer sequência de eventos.
P: Como sabemos se esses novos tipos de reatores funcionarão e o que precisaria acontecer para que tais unidades se tornassem amplamente disponíveis?
R: A NASA e o Laboratório Nacional de Los Alamos fizeram um projeto de demonstração semelhante, que chamaram de microrreator, para aplicações espaciais. Levaram apenas três anos desde o início do projeto até a fabricação e os testes. E custou US $ 20 milhões. Era muito menor do que as grandes usinas nucleares tradicionais, que custam facilmente mais de um bilhão e levam uma década ou mais para serem construídas.
Existem também diferentes empresas por aí desenvolvendo seus próprios projetos, e cada uma é um pouco diferente. A Westinghouse já está trabalhando em uma versão dessas baterias nucleares (embora não estejam usando esse termo) e planejam operar uma unidade de demonstração em dois anos.
O próximo passo será construir uma planta-piloto em um dos laboratórios nacionais que conta com extensos equipamentos para testar sistemas de reatores nucleares, como o Laboratório Nacional de Idaho. Eles têm várias instalações que estão sendo modificadas para acomodar esses microrreatores e têm camadas extras de segurança. Por ser um projeto de demonstração, você quer ter certeza de que, se acontecer algo que você não previu, não haverá nenhuma liberação para o meio ambiente.
Então, a planta poderia passar por um programa acelerado de testes, submetendo-a a condições mais extremas do que jamais seriam encontradas em operação normal. Você essencialmente abusa dele e mostra por meio de testes diretos que ele pode suportar todas as cargas externas ou situações sem exceder os limites de falha. E uma vez que seja comprovado sob condições rigorosas, instalações comerciais generalizadas podem começar muito rapidamente.
Essas baterias nucleares são ideais para criar resiliência em setores muito diferentes da economia, fornecendo uma fonte estável e confiável de energia para fazer backup da crescente dependência de fontes de energia renováveis intermitentes, como solar e eólica. E esses sistemas altamente distribuídos também podem ajudar a aliviar as pressões na rede, sendo localizados apenas onde sua saída é necessária. Isso pode fornecer maior resiliência contra quaisquer interrupções na rede e virtualmente eliminar o problema de perdas de transmissão. Se eles se tornarem tão difundidos quanto imaginamos, poderão dar uma contribuição significativa para a redução das emissões mundiais de gases de efeito estufa.
Publicado em 29/06/2021 02h32
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