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 Academia Nacional de Engenharia. Assim como os computadores grandes, caros e centralizados deram lugar aos PCs amplamente distribuídos de hoje, uma nova geração de reatores de fábrica relativamente pequenos e baratos, projetados para operação plug-and-play autônoma semelhante à conexão de uma bateria superdimensionada, é no horizonte, dizem.
Esses sistemas propostos podem fornecer calor para processos industriais ou eletricidade para uma base militar ou um bairro, funcionar sem vigilância por cinco a 10 anos e depois ser transportados de volta para a fábrica para reforma. Os autores—Jacopo Buongiorno, Professor TEPCO do MIT de Ciência e Engenharia Nuclear; Robert Frida, fundador da GenH; Steven Aumeier do Laboratório Nacional de Idaho; e Kevin Chilton, comandante aposentado do Comando Estratégico dos EUA, apelidaram essas pequenas usinas de "baterias nucleares". Devido à sua simplicidade de operação, eles podem desempenhar um papel significativo na descarbonização dos sistemas elétricos do mundo para evitar mudanças climáticas catastróficas, dizem os pesquisadores. O MIT News pediu a Buongiorno que descrevesse a proposta de seu grupo.

P:A ideia de reatores nucleares modulares menores vem sendo discutida há vários anos. O que diferencia esta proposta de baterias nucleares?

R:As unidades que descrevemos levam esse conceito de fabricação de fábrica e modularidade ao extremo. Propostas anteriores olharam para reatores na faixa de 100 a 300 megawatts de produção elétrica, que são um fator de 10 menores do que as grandes feras tradicionais, os grandes reatores nucleares na escala de gigawatts. Eles podem ser montados a partir de componentes fabricados na fábrica, mas ainda exigem 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.

Esse 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 dentro de 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 proporciona vários benefícios do ponto de vista econômico. Você está dissociando completamente seus projetos e sua tecnologia do canteiro de obras, que tem sido a fonte de todos os possíveis atrasos no cronograma e custos excessivos para projetos nucleares nos últimos 20 anos.

Desta forma, torna-se uma espécie de energia sob demanda. Se o cliente quer calor ou eletricidade, ele pode obtê-lo dentro de alguns meses, ou mesmo semanas, e então é plug and play. Esta máquina chega ao local e, apenas alguns dias depois, você começa a receber sua energia. Então, é um produto, não é um projeto. É assim que gosto de caracterizá-lo.

P:Você fala sobre potencialmente ter essas unidades amplamente distribuídas, inclusive em áreas residenciais para fornecer energia a bairros inteiros. Quão confiantes as pessoas podem estar quanto à segurança dessas plantas?

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 potência, que é pequena. Mas o mais importante, ele tem uma alta relação superfície-volume porque, novamente, é pequeno, o que torna muito mais fácil manter a calma em todas as circunstâncias. É resfriado passivamente, a um ponto em que ninguém precisa fazer nada. Você nem precisa abrir uma válvula ou qualquer coisa. O sistema cuida de si mesmo.

Também possui uma estrutura de contenção muito robusta ao seu redor para proteger contra qualquer liberação de radiação. Em vez da tradicional grande cúpula de concreto, existem conchas de aço que basicamente encapsulam todo o sistema. E quanto à segurança, na maioria dos locais, prevemos que eles estariam 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 nos famosos acidentes nucleares, Three Mile Island, Chernobyl, Fukushima, todas essas três questões são mediadas pelo design dessas baterias nucleares. Por serem tão pequenos, é basicamente impossível obter esse tipo de resultado de qualquer sequência de eventos.

P:Como sabemos que esses novos tipos de reatores funcionarão e o que precisaria acontecer para que essas 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 testes. E custou US$ 20 milhões. Eram ordens de magnitude menores 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 um é um pouco diferente. A Westinghouse já está trabalhando em uma versão dessas baterias nucleares (embora não estejam usando esse termo) e planejam executar uma unidade de demonstração em dois anos.

O próximo passo será construir uma planta piloto em um dos laboratórios nacionais que possui amplos 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 algo acontecer que você não previu, que você não tenha nenhuma liberação para o 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 testes diretos que ele pode suportar todas essas cargas ou situações externas sem exceder nenhum limite de falha. E, uma vez comprovado em condições rigorosas, instalações comerciais generalizadas podem começar rapidamente.

Essas baterias nucleares são ideais para criar resiliência em setores muito diferentes da economia, fornecendo uma fonte de energia confiável e estável para apoiar a crescente dependência de fontes intermitentes de energia renovável, como solar e eólica. E esses sistemas altamente distribuídos também podem ajudar a aliviar as pressões na rede, sendo localizados exatamente onde sua saída é necessária. Isso pode fornecer maior resiliência contra quaisquer interrupções na rede e praticamente eliminar o problema de perdas de transmissão. Se eles se tornarem tão difundidos quanto imaginamos, eles poderão contribuir significativamente para a redução das emissões mundiais de gases de efeito estufa.