Engenheiros criam reator micronuclear de sal fundido para produzir energia nuclear com mais segurança
O professor de engenharia química da BYU, Matthew Memmott, trabalha em seu laboratório no campus. Crédito:Brooklyn Jarvis Kelson/BYU Photo
Uma usina nuclear produz 8.000 vezes mais energia do que os combustíveis fósseis e é ecologicamente correta, mas quando ocorrem acidentes, eles têm grandes repercussões, como o desastre de Chernobyl em 1986. Quase 100 pessoas morreram no acidente ou por doença de radiação nos anos seguintes.
O professor da BYU e especialista em engenharia nuclear Matthew Memmott e seus colegas projetaram um novo sistema para produção de energia nuclear mais segura:um reator micronuclear de sal fundido que pode resolver todos esses problemas e muito mais.
O reator nuclear padrão usado na América é o Light-Water Reactor. Os átomos de urânio são divididos para criar energia, e os produtos restantes irradiam grandes quantidades de calor. Eles são mantidos em varetas de combustível sólido, e a água passa pelas varetas para manter tudo frio o suficiente. Se não houver fluxo suficiente de água de resfriamento, as hastes podem superaquecer e toda a instalação corre o risco de um colapso nuclear. A solução de Memmott é armazenar esses elementos radioativos em sal fundido em vez de barras de combustível.
"A energia nuclear pode ser extremamente segura e extremamente acessível, se feita da maneira certa", disse Memmott. “É uma solução muito boa para a situação energética em que estamos, porque não há emissões ou poluição por causa disso”.
No novo reator de Memmott, durante e após a reação nuclear, todos os subprodutos radioativos são dissolvidos em sal fundido. Os elementos nucleares podem emitir calor ou radioatividade por centenas de milhares de anos enquanto esfriam lentamente, e é por isso que o lixo nuclear é tão perigoso (e porque, no passado, encontrar um lugar para descartá-lo era tão difícil). No entanto, o sal tem uma temperatura de fusão extremamente alta – 550°C – e não demora muito para que a temperatura desses elementos no sal caia abaixo do ponto de fusão. Uma vez que o sal cristalize, o calor irradiado será absorvido pelo sal (que não se derrete), negando o perigo de um colapso nuclear em uma usina.
Outro benefício do projeto do reator nuclear de sal fundido é que ele tem o potencial de eliminar resíduos nucleares perigosos. Os produtos da reação estão contidos com segurança dentro do sal, sem necessidade de armazená-los em outro lugar. Além disso, muitos desses produtos são valiosos e podem ser retirados do sal e vendidos.
O molibdênio-99, por exemplo, é um elemento extremamente caro usado em procedimentos de imagens médicas e exames que podem ser extraídos. Os Estados Unidos atualmente compram todo o seu molibdênio-99 da Holanda, mas com este reator pode ser facilmente fabricado dentro do país, tornando-o muito mais acessível e econômico. Cobalto-60, ouro, platina, neodímio e muitos outros elementos também podem ser retirados do sal, resultando potencialmente em nenhum resíduo nuclear.
"À medida que extraímos elementos valiosos, descobrimos que também poderíamos remover oxigênio e hidrogênio", disse Memmott. "Através deste processo, podemos tornar o sal totalmente limpo novamente e reutilizá-lo. Podemos reciclar o sal indefinidamente."
Uma usina nuclear típica é construída com pouco mais de uma milha quadrada para operar para reduzir o risco de radiação, com o próprio núcleo sendo 30 pés x 30 pés. O reator nuclear de sal fundido de Memmott tem 4 pés x 7 pés, e porque não há risco de um colapso, não há necessidade de uma grande zona semelhante ao seu redor. Este pequeno reator pode produzir energia suficiente para abastecer 1.000 casas americanas. A equipe de pesquisa disse que tudo o que é necessário para operar este reator é projetado para caber em uma caçamba de caminhão de 40 pés; o que significa que este reator pode tornar a energia acessível até mesmo em lugares muito remotos.
Outros que ajudaram neste projeto são os professores da BYU Troy Munro, Stella Nickerson, John Harb, Yuri Hovanski, Ben Frandsen e o estudante de pós-graduação da BYU Andrew Larsen.
Memmott usa a analogia de um chip de silício para comparar as capacidades deste novo reator com o antigo. Quando os computadores foram inventados, era preciso um tubo de vácuo gigante controlando o fluxo de elétrons e uma sala inteira para executar um computador muito limitado e muito simples. Não usamos mais essa tecnologia porque alguém inventou um chip de silício, que permitiu que a tecnologia avançasse para os dispositivos minúsculos e eficientes que temos hoje. O chip de silício corrigiu os problemas com os primeiros computadores, e este reator de sal fundido pode corrigir os problemas com o atual reator nuclear.
"Nos últimos 60 anos, as pessoas tiveram a reação instintiva de que a energia nuclear é ruim, é grande, é perigosa", disse Memmott. "Essas percepções são baseadas em problemas potenciais para a geração um, mas ter o reator de sal fundido é o equivalente a ter um chip de silício. Podemos ter reatores menores, mais seguros e mais baratos e nos livrar desses problemas."
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