A construção de uma unidade de energia nuclear de 300 MW exibindo um combustível desenvolvido especialmente para o reator está em andamento na Sibéria, um projeto que especialistas da indústria dizem que pode fornecer um salto fantástico na tecnologia de energia nuclear.

O projeto está sendo saudado como uma forma de fornecer uma fonte “praticamente inesgotável” de combustível para energia nuclear, já que o combustível poderia ser reprocessado, ajudando a resolver o problema do que fazer com o combustível nuclear usado.

A nova unidade, parte de um projeto de demonstração da estatal russa Rosatom, apresenta um reator rápido resfriado por chumbo BREST-OD-300 e está incluída no que a Rosatom chama de Complexo de Energia de Demonstração Piloto (PDEC) na Siberian Chemical Combine em Seversk, na região de Tomsk, na Rússia.

A Rosatom anunciou em 8 de junho o início da construção da nova unidade e disse que o reator funcionará com uma mistura de nitreto de urânio-plutônio, ou MNUP, que foi especialmente desenvolvido para esta instalação. A Rosatom disse que o MNUP é “considerado a solução ideal para reatores rápidos”. A instalação da Sibéria é considerada a primeira unidade de demonstração experimental de energia do mundo com um reator de nêutrons rápido refrigerado a chumbo.

O PDEC é um grupo de três instalações interconectadas, incluindo uma planta de produção de combustível nuclear para fabricação e refabricação, junto com a unidade de energia nuclear, e uma instalação para processamento de combustível irradiado. A Rosatom disse que é a primeira vez que “uma usina nuclear alimentada por um reator rápido será construída ao lado de empresas de manutenção de ciclo de combustível nuclear fechado em um local”. A Rosatom disse que o reator BREST-OD-300 deve entrar em operação em 2026. Uma instalação de produção de combustível será construída até 2023; a construção de um módulo de reprocessamento de combustível irradiado está programada para começar em 2024.

‘Combustível Inesgotável’

“A base de recursos da indústria de energia nuclear se tornará praticamente inesgotável graças ao reprocessamento infinito do combustível nuclear”, disse Alexey Likhachev, diretor-geral da Rosatom, em um comunicado. “Ao mesmo tempo, as gerações futuras serão poupadas do problema de acumular combustível nuclear usado. A implementação bem-sucedida deste projeto permitirá que nosso país se torne o primeiro proprietário mundial da tecnologia de energia nuclear que atende plenamente aos princípios do desenvolvimento sustentável em termos de meio ambiente, acessibilidade, confiabilidade e uso eficiente de recursos. Hoje, reafirmamos nossa reputação de líder no progresso mundial em tecnologias nucleares, que oferece à humanidade soluções exclusivas destinadas a melhorar a vida das pessoas.”

A Siberian Chemical Combine é uma instalação operada pela TVEL Fuel Co., uma subsidiária da Rosatom. O PDEC no local é parte do que a Rosatom chama de “Breakthrough,” ou Proryv, projeto, que a empresa disse estar trabalhando para desenvolver “uma nova plataforma tecnológica para a indústria nuclear”.

“A demonstração bem-sucedida do reator rápido em um ciclo de combustível totalmente fechado reduziria a quantidade de lixo nuclear de longa duração necessária para o descarte futuro”, disse Rafael Grossi, diretor da Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA), em comentários compartilhados com a POWER. “E o projeto será interessante de assistir por um segundo motivo: é independente. Um reator rápido em um local contendo todas as instalações do ciclo de combustível evitaria a necessidade de materiais radioativos serem transportados através de qualquer grande distância.”

A Rosatom disse que após o reprocessamento, o combustível irradiado do reator será enviado para refabricação, ou reprodução em combustível novo. Isso permite que o sistema “gradualmente se torne praticamente autônomo e independente do aporte de recursos externos”, segundo a empresa.

“A implementação do projeto‘ Breakthrough ’abrange não apenas o desenvolvimento de reatores inovadores, mas também a introdução das novas tecnologias de geração do ciclo do combustível nuclear”, disse Natalia Nikipelova, presidente da TVEL Fuel. “Em primeiro lugar, isso inclui a produção de combustível MNUP de nitreto denso, que garantirá a operação eficiente de um reator rápido resfriado com chumbo e consiste inteiramente de materiais nucleares reciclados, como plutônio e urânio empobrecido. Em segundo lugar, isso significa tecnologias radioquímicas mais eficientes e economicamente atraentes para o processamento de combustível irradiado e gerenciamento de resíduos. Juntos, eles farão com que a energia nuclear do futuro seja de fato renovável com uma cadeia de produção praticamente livre de resíduos ”.

Reator elogiado pela segurança

A Rosatom disse que o projeto do reator resfriado com chumbo BREST-OD-300 é baseado no princípio do que chama de “segurança natural”. A empresa em um comunicado à imprensa na terça-feira disse que “as características do reator possibilitaram abandonar a armadilha de derretimento, um grande volume de sistemas de suporte e também reduzir a classe de segurança do equipamento não reator”. Ele disse que “o design e a física integrantes da instalação do reator… apenas aumentam a segurança da energia nuclear, mas também a tornam mais competitiva economicamente em comparação com a geração de energia térmica mais eficiente.”

Os reatores rápidos são elogiados por sua capacidade de usar de forma mais eficiente os subprodutos secundários do ciclo do combustível nuclear – plutônio em particular – para a produção de energia. A Rosatom observou que os reatores rápidos têm um alto fator de regeneração e podem produzir “mais combustível potencial do que consomem e também queimar [uso no processo de geração de energia] elementos transurânicos [actinídeos] altamente ativos”.

A licença de construção do reator BREST-300 foi emitida em fevereiro. Titan-2 Holding, um grupo russo de empresas de engenharia que trabalhou em outros projetos de energia nuclear, incluindo na Rússia, Finlândia e Turquia, construirá o prédio do reator, a sala da turbina e outras infraestruturas para a unidade de energia. Um contrato de construção de RUB 26,3 bilhões ($ 360 milhões) foi assinado em dezembro de 2019.

“Há muito tempo que ouço falar do reator BREST-300. O Fórum Internacional Geração IV, que incluiu reatores rápidos refrigerados a chumbo em seu portfólio, começou por volta do ano 2000 e o BREST estava sendo discutido durante todo esse tempo”, disse William Magwood, diretor geral da Agência de Energia Nuclear da OCDE, em comentários compartilhados com a POWER. A OCDE, ou Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico, com sede em Paris, França, é um grupo intergovernamental de mais de três dezenas de países membros que promove o progresso econômico e o comércio mundial. “Estou muito feliz em ver este trabalho depois de todos esses anos [está] se concretizando e agora estamos olhando para esta tecnologia de reatores rápidos refrigerados a chumbo com um ciclo de combustível fechado avançado agora alcançando o estágio de construção avançada. é muito encorajador”, disse Magwood.

O reator BREST-OD-300 fornecerá seu próprio componente de energia primária, neste caso o plutônio-239, “reproduzindo-o do isótopo urânio-238, que tem uma abundância relativa de mais de 99% [é o isótopo urânio-235 , que produz cerca de 0,7% do urânio natural, que atualmente é usado para produzir energia em reatores térmicos] ”, segundo a Rosatom. O grupo disse que a tecnologia “aumentará exponencialmente a eficiência do urânio natural”.

Nova plataforma de tecnologia nuclear

A Rússia e a Rosatom disseram que querem criar uma nova plataforma tecnológica para a energia nuclear. Pesquisadores da Rosatom disseram que a estratégia inclui uma indústria de energia nuclear de dois componentes, utilizando reatores térmicos e de nêutrons rápidos, e um ciclo fechado de combustível nuclear. A empresa afirmou que “isso prevê a introdução generalizada de tecnologias para a reciclagem de materiais nucleares, o que não só permitiria expandir muitas vezes a base de matérias-primas da indústria de energia nuclear, mas também resolveria o problema de acúmulo de combustível irradiado e nuclear resíduos ”, dizendo que suas instalações nucleares“ reutilizariam produtos [de combustível nuclear usado] em vez de armazená-los e reduziriam radicalmente o volume de geração de resíduos na indústria”.

O debate continua sobre o papel da energia nuclear na geração de energia mundial. Os proponentes o veem como crítico na luta contra as mudanças climáticas e necessário para cumprir as metas de descarbonização.

“A energia nuclear deve ter um assento à mesa sempre que as políticas futuras de energia e clima forem discutidas. Afinal, é a única fonte de energia com histórico de descarbonização da produção de eletricidade em escala”, disse Grossi. “Muitas das tecnologias que nos ajudarão a nos mover para um caminho mais sustentável ainda precisam ser implantadas. Isso é verdade em todo o mundo, incluindo no setor nuclear. O pequeno reator modular é uma tecnologia promissora na qual a Rússia desempenha um papel. Pode ser uma opção para mercados menores e em desenvolvimento e para setores difíceis de descarbonizar. É por isso que a pesquisa e o desenvolvimento contínuos em nuclear são tão importantes e saúdo os avanços possibilitados por projetos como o que estamos observando hoje.”

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