O país dos aiatolás ganha espaço na mídia novamente. O estopim da vez foi o relatório da Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) que reforça a suspeita de uma "possível dimensão militar" do programa nuclear do Irã. Entretanto, o presidente iraniano Mahmoud Ahmadinejad afirma (mais uma vez) que seu programa nuclear tem apenas objetivos pacíficos.
O programa nuclear iraniano foi lançado na década de 1950, com a ajuda dos Estados Unidos, como parte do programa Átomos para a Paz. Após a Revolução Islâmica de 1979, o governo do Irã abandonou temporariamente o programa, mas acabou relançando-o, embora com menor assistência ocidental. Em 1995, através de um acordo com a Rússia, o programa nuclear do Irã voltou a ganhar forças. No entanto, somente com a eleição, em 2005, de Mahmoud Ahmadinejad, fundamentalista islâmico conservador, o país deixou o mundo Ocidental e Israel com receio dos possíveis fins bélicos desse programa.
De acordo com o Tratado de Não Proliferação Nuclear (TNP), somente os países que explodiram a bomba atômica antes de 1° de janeiro de 1967 (Estados Unidos, Rússia, China, Reino Unido e França) têm o direito de possuírem esse tipo de armamento. Porém, algumas nações não autorizadas (Índia, Coreia do Norte, Paquistão e talvez Israel) possuem armas nucleares. E o Irã pode ser o próximo da lista.
Todo esse rebuliço acontece, na realidade, porque o Irã, que é signatário do Tratado de Não Proliferação Nuclear (TNP), insiste em desenvolver instalações nucleares "secretas", isto é, sem divulgá-las previamente à AIEA (isso ocorreu, por exemplo, em 2009, com a segunda usina de enriquecimento de urânio do país). Juntando isso com os testes de mísseis iranianos já realizados, com a "pressão contra" de Israel e dos Estados Unidos e com outras suspeitas bélicas (veja o infográfico) temos o cenário atual apontado pelo relatório da AIEA.
O programa nuclear do Irã foi discutido no programa Painel da Globo News em 12/11/2011:
Diversas resoluções da AIEA e sanções econômicas já foram adotadas contra o Irã. Desde 2006, a agência exige que o país suspenda seu programa de enriquecimento de urânio e permita o acesso livre e sem aviso prévio dos inspetores da AIEA. A resposta iraniana é sempre a mesma: o país não está interessado em armas nucleares e, mesmo com as sanções, não irá abrir mão de seu programa nuclear.
Os fluxos líquidos de energia elétrica entre a França e a Alemanha têm aumentado significativamente nos últimos seis meses. Segundo a EDF, empresa que gerencia a eletricidade da França, em parte isto ocorreu devido ao encerramento dos reatores nucleares na Alemanha após o acidente de Fukushima-Daiichi.
A empresa francesa disse que havia 4,4 TWh das exportações líquidas entre abril e setembro de 2011, em comparação com 0,6 TWh no mesmo período em 2010, isto é, uma exportação líquida 7 vezes maior neste ano.
De acordo com a EDF, isto ocorreu por causa da combinação de uma maior disponibilidade nuclear francesa e menor demanda doméstica por causa do clima mais ameno.
Após o acidente em Fukushima, a Alemanha fechou os seus sete reatores mais antigos e disse que eles não serão reiniciados.
Quer saber mais sobre o submarino nuclear da Marinha? O livro "O projeto do submarino nuclear brasileiro. Uma história de ciência, tecnologia e soberania" da historiadora Fernanda das Graças Corrêa é uma boa pedida.
O livro é resultado do mestrado da autora em História Comparada, com ênfase em Relações Internacionais, Segurança e Defesa Nacional, na Universidade Federal do Rio de Janeiro. Além de trazer os assuntos da Defesa Nacional para serem debatidos pela sociedade brasileira, Fernanda Corrêa analisou a história do projeto do submarino nuclear numa conjuntura nacional e internacional, demonstrando as razões que motivaram os governos a apoiar ou não o projeto.
Embora o projeto do submarino nuclear brasileiro pertença a uma concepção estratégica do governo Geisel, na década de 1970, sua História começa na década de 1930, quando a ciência nuclear passou a ser incentivada pelo governo Vargas, criando a possibilidade de alguns físicos nucleares estrangeiros contribuírem na definição de uma política nuclear brasileira e na formação da própria comunidade científica brasileira.
Para se chegar ao estágio atual do projeto, foram necessárias parcerias intensas entre civis e militares em instituições e laboratórios brasileiros, durante e após a ditadura, além do Acordo Militar Brasil-França de 2009.
A segunda edição do livro foi lançada em Outubro de 2011 pela editora Capax Dei. A primeira edição, de Agosto de 2010, esgotou-se em menos de um ano! O livro tem sido elogiado pela crítica internacional, sendo, inclusive, citado e comentado por publicações como o jornal argentino La Nación e o francês Le Post.
Se você achou que esse post era sobre como ficar rico, se enganou. Enriquecimento, nesse caso, não se refere a dinheiro, mas, sim, ao urânio, o combustível de boa parte dos reatores nucleares do mundo.
O urânio é dito enriquecido quando, em relação ao encontrado na natureza, ele tem uma concentração maior do "tipo" de urânio (isótopo) que tem grandes chances de sofrer a fissão nuclear: ele é “mais rico” em urânio 235 (U235).
Atualmente, apenas duas técnicas de enriquecimento do urânio são usadas em escala industrial: a difusão gasosa e a ultracentrifugação. A difusão gasosa consiste em comprimir o gás hexafluoreto de urânio (UF6) através de membranas microporosas associadas em série, de forma a se separar o U238 do U235.
Entretanto, na última década, a difusão tornou-se obsoleta e vem sendo substituída pela ultracentrifugação, em que os isótopos de urânio são separados usando a força centrífuga que age nas partículas do gás UF6. Como o U238 é ligeiramente mais pesado (cerca de 1%) que o U235, ao circular em alta velocidade pela centrífuga, essa força faz com que os materiais fujam para as extremidades, concentrando o U238 em uma região mais externa da centrífuga que o U235.
Uma terceira forma de enriquecimento ganhou destaque na mídia recentemente: desde 2009, o consórcio entre GE, Hitachi e Cameco está pedindo licença para a construção de uma planta de enriquecimento a laser nos Estados Unidos. Essa técnica já é pesquisada há mais de 30 anos, inclusive no Brasil, no Instituto de Estudos Avançados (IEAv) do Centro Tecnológico da Aeronáutica.
Em entrevista exclusiva ao blog Nuclear: Conhecer para Debater, o Dr. Nicolau Rodrigues, especialista nesse assunto e gerente do projeto desenvolvido no IEAv-CTA, fala sobre o enriquecimento de urânio usando lasers e seus desafios.
Como funciona a técnica de enriquecimento de urânio via laser?
Nicolau: Na realidade existem três técnicas básicas de enriquecimento de urânio por laser: AVLIS, MLIS e CRISLA. As três são baseadas no fato de que isótopos diferentes, ou moléculas contendo isótopos diferentes, absorvem luz de maneira ligeiramente diferente. Esse fenômeno é conhecido como desvio isotópico (isotopic shift). É possível configurar um laser de modo que ao iluminar um gás contendo os dois isótopos de urânio, somente um deles irá absorver a luz deste laser e, de maneira seletiva, somente este isótopo será excitado.
O método AVLIS (Atomic Vapor Laser Isotope Separation) tem as seguintes etapas: a-) em uma câmara de vácuo, urânio metálico é aquecido até ser evaporado e formar um jato de vapor atômico (jato de átomos isolados); b-) um laser de corante convenientemente sintonizado ilumina este vapor de forma a ser absorvido somente pelos isótopos 235U; c-) um segundo laser de corante é sintonizado de modo a ser absorvido somente pelo isótopo previamente excitado e este processo é repetido até que os isótopos de 235U sejam ionizados; d-) um campo eletromagnético atrai somente os átomos ionizados (no caso o 235U) para coletores de material enriquecido. O isótopo 238U, cego aos lasers de corante, “passam direto” pelo campo eletromagnético e são coletados em coletores de rejeitos.
O MLIS (Molecular Laser Isotope Separation) utiliza a molécula de UF6 que, à temperaturas próximas da ambiente, existe na forma de vapor. Lasers no infravermelho podem ser sintonizados de forma que as moléculas contendo o isótopo 235U absorvam preferencialmente a luz do laser. A absorção de vários fótons pelas moléculas pode excitá-las a tal ponto que esta se quebra em F + UF5. Na mesma temperatura de trabalho, o UF5 é sólido e pode ser facilmente separado do vapor remanescente. Como a excitação e a consequente quebra das moléculas é seletiva, o UF5 terá uma fração maior do isótopo 235U que o vapor de partida.
O CRISLA (Condensation Repression by Selective Laser Activation) também utiliza UF6 e lasers no infravermelho. Se um vapor é forçado a passar por uma tubeira supersônica, o ângulo com que o vapor sai da tubeira depende da massa das partículas que compõe o vapor. Um jato de vapor de UF6 é forçado a passar em uma tubeira a velocidades supersônicas; devido a processos aerodinâmicos, a temperatura do vapor cai e este tende a se condensar em aglomerados, como gotículas de água em uma nuvem. A formação de aglomerados é evitada se as moléculas de UF6 forem excitadas pela absorção de luz de um laser. Assim, um laser sintonizado de maneira que somente as moléculas contendo o isótopo 235U sejam excitadas determina a formação de vapor com partículas com massas muito diferentes: uma fração formada por moléculas de UF6 e o restante formado por aglomerados de moléculas. Devido a diferença de massas, estes dois vapores terão ângulos diferentes ao emergirem da tubeira e podem ser separados por anteparos.
O método utilizado pelo consórcio entre GE, Hitachi e Cameco na planta de separação por laser sendo licenciada os E.U.A. não é divulgado, no entanto há evidências que se trate do CRISLA.
Quais as vantagens dessa técnica em relação às técnicas de ultracentrifugação e a de difusão gasosa?
Nicolau: A principal vantagem apresentada pelos métodos por laser, quando comparados com a ultracentrifugação e a difusão gasosa, é a alta seletividade, que permite a separação nos graus de enriquecimento necessário em uma única passagem, não sendo portanto necessária a adoção de cascatas de separação. Também devido a alta seletividade, em princípio 100% do 235U pode ser retirado do material de entrada, gerando um rejeito somente com 238U. O mesmo não ocorre com as ultracentrífugas nem com a difusão gasosa, que geram um rejeito contendo cerca 0,25% de 235U. Em outras palavras, o enriquecimento por meio de ultracentrífugas e difusão gasosa deixam cerca de 1/3 do 235U sem ser aproveitado junto ao rejeito.
Em 1984 a URENCO (consórcio Alemão-Holandês-Britânico produtor de combustível nuclear) apresentou um estudo comparativo da viabilidade econômica do enriquecimento de urânio via AVLIS, MLIS e usando ultracentrífuga. Concluíram que o método de separação por laser é o de menor custo final na produção de combustível nuclear, além de apresentar o melhor rendimento energético.
E as desvantagens?
Nicolau: A principal desvantagem dos métodos a laser é o denso aporte tecnológico. Existem barreiras tecnológicas que precisam ainda ser vencidas para a viabilização dos métodos em larga escala.
No Brasil, o senhor gerencia um projeto de enriquecimento de urânio via lasers que começou a ser desenvolvido na década de 1970. Quanto já foi gasto neste projeto?
Nicolau: Somente uma correção: o projeto sob minha gerência, baseado no método AVLIS, descrito acima, foi paralisado em março deste ano. O desenvolvimento deste projeto se confunde com o próprio desenvolvimento do IEAv. Muito dos recursos empregados no desenvolvimento do projeto foi compartilhado (tecnologia compartilhada) com outros projetos e atividades de pesquisa. No entanto, uma estimativa razoável seria que foi empregado neste projeto da ordem de 6 milhões de reais desde 1982.
Por que o projeto foi paralisado e há previsão de retomada dele?
Nicolau: O projeto foi paralisado principalmente por falta de recursos humanos, mas também devido à falta de regularidade na aplicação de recursos financeiros e às a amarras burocráticas na aplicação dos poucos recursos financeiros aplicados. Que seja do meu conhecimento, não há previsão de retomada do projeto no âmbito do IEAv.
E quais os principais resultados obtidos?
Nicolau: Os resultados quantitativos são classificados e não tenho autorização para divulgá-los, no entanto, de forma sintética, seguem os principais resultados obtidos no âmbito do projeto:
- desenvolvimento de lasers de corante para a excitação seletiva de urânio;
- espectroscopia para identificação dos comprimentos de onda necessários para a excitação seletiva do isótopo 235U;
- obtenção de altíssima seletividade de excitação do 235U;
- coleta de material enriquecido a laser, com enriquecimento significativamente maiores que o obtido por uma única etapa de ultracentrífugação ou por difusão gasosa, em quantidades de laboratório.
Em 2004 já havia previsão para a construção de uma usina piloto. Qual a situação disso?
Nicolau: A usina piloto é cogitada desde as origens do projeto; em 2004 ocorreu uma das muitas discussões sobre o nível de conhecimento necessário para o projeto e construção de uma usina piloto de demonstração em escala de produção de combustível. Como já mencionado o projeto foi paralisado.
Quais os principais obstáculos a serem vencidos para que esta técnica alcance escala industrial?
Nicolau: Observar que me refiro somente à técnica desenvolvida no IEAv, que não é utilizada na usina da GE. Uma usina em escala industrial foi implementada, testada e transferida para a USEC nos E.U.A., utilizando o método AVLIS de separação. Naquela iniciativa, o principal obstáculo encontrado foi o manuseio de grandes quantidades de urânio líquido e na forma de vapor, necessários para o método.
No IEAv, o principal obstáculo é bem mais básico, é falta de continuidade de aporte de recursos e de apoio, e a desagregação da equipe capacitada para o desenvolvimento do projeto, que se encontra quase toda em vias de se aposentar.
No Brasil, há interesse nisso dado o avanço da técnica de ultracentrifugação da Marinha e sua instalação na Fábrica de Combustível Nuclear da INB?
Nicolau: A técnica de enriquecimento de urânio por ultracentrifugação é para agora: foi desenvolvida em todas suas etapas e atende de maneira adequada as necessidades de produção de combustível nuclear do País. No entanto, o enriquecimento por ultracentrifugação não aproveita todo o material físsil encontrado no urânio natural. Como já mencionado, cerca de 1/3 do 235U permanece no material rejeitado pelas ultracentrífugas, ou seja, 1/3 do seu potencial energético, não é aproveitado. Este rejeito das ultracentrífugas ainda pode ser separado usando lasers, recolhendo virtualmente todo o 235U disponível. Assim, as técnicas usando lasers são para o futuro. Acrescente-se ainda a conclusão do estudo da URENCO que as técnicas por laser eram as que apresentavam o menor custo final e o melhor aproveitamento energético.
O enriquecimento de urânio pode gerar preocupações sobre a produção de material para bombas atômicas. Do ponto de vista técnico, o enriquecimento via lasers permite alcançar altos enriquecimentos de forma mais fácil que as técnicas de ultracentrifugação e a difusão gasosa?
Nicolau: Do ponto de vista técnico, as técnicas de enriquecimento por laser permitem a obtenção de altos enriquecimentos em uma única etapa, no entanto, a ultracentrifugação é a de mais fácil implementação, principalmente em atividades não declaradas, uma vez que utiliza tecnologias de mais fácil acesso. Vide o caso da Coreia do Norte.
A estatal Indústrias Nucleares do Brasil (INB) descobriu no interior da Bahia indícios de urânio com o dobro de concentração daquele extraído da única mina ativa do Brasil. A área fica na região de Caetité (BA), onde a INB já explora urânio. Embora os dados sejam preliminares, a estatal acredita que a reserva de Caetité dobrará de tamanho com novas descobertas.
"Na mina em operação em Caetité, o urânio tem 3 mil partes por milhão (ppm). Nas amostras que colhemos, o urânio tem 6 mil partes por milhão. No Brasil, nunca identificamos uma região tão rica quanto essa", disse o diretor de Recursos Minerais da INB, Otto Bittencourt. Se confirmada, a reserva poderá produzir o combustível para Angra 3 e para as quatro das oito novas usinas que o governo pretende construir até 2030.
As descobertas ocorreram há quatro meses. A primeira a encontrar pistas de urânio de alto teor foi a Companhia Baiana de Pesquisa Mineral (CBPM), que trabalhava em parceria com a INB. A CBPM, que havia identificado 34 áreas com indícios na região onde está a mina, detectou 22 novos alvos.
A INB, então, escolheu dois desses pontos para cavar. Não precisou ir fundo. A cerca de um metro e meio, segundo Bittencourt, os técnicos pararam numa camada de rocha e de lá colheram amostras do urânio com 6 mil ppm.
Para detalhar a descoberta - saber, por exemplo, qual a extensão da área onde foram encontradas essas amostras e se em outros pontos o teor no minério é tão alto - a INB está preparando licitação para contratar uma empresa que faça a sondagem do solo. Isso significa perfurar cerca 100 metros de rocha com um equipamento com ponta de diamante que permite uma leitura mais precisa da riqueza encontrada no solo. Os novos alvos - termo usado pelos geólogos - estão na zona rural da região do município de Caetité, a 750 km de Salvador. A INB tem comprado de sitiantes as terras sob as quais pode estar a nova reserva.
"Pelo que já vimos, a perspectiva é de no mínimo dobrar o tamanho da reserva de Caetité", disse o diretor. Descoberta nos anos 70, a mina de Caetité é a única que produz urânio não só no Brasil, mas em toda a América Latina. A reserva medida, indicada e inferida é de 100 mil toneladas de urânio - das quais 80 mil consideradas garantidas. Esse valor inclui as 34 áreas já identificadas além da área da mina em operação. Se a promessa se confirmar, são os 22 novos alvos que ampliarão as reservas para 200 mil toneladas. Com uma vantagem: com minério que tem o dobro de teor, a INB gastaria os mesmos recursos para produzir o dobro de concentrado, diz o diretor.
O custo de produção do concentrado é de US$ 50 a US$ 60 mil por tonelada. A INB tem o monopólio no Brasil da venda de concentrado de urânio. Tudo o que produz abastece a Eletronuclear e (depois da fase de enriquecimento na Europa) alimenta as usinas de Angra 1 e Angra 2. O Brasil não exporta.
As reservas totais de urânio do país são de 309 mil toneladas. Além das aproximadas 100 mil de Caetité, a reserva de Santa Quitéria (CE) tem 140 mil toneladas que deve começar a produzir em 2017; o resto está espalhado em quantidades menores pelo país. Em 2009, o Brasil produziu 400 toneladas de concentrado; em 2010, caiu para menos de 200 toneladas e este ano deve voltar para as 400 toneladas.
O achado na Bahia é resultado da retomada dos trabalhos de prospecção. "De meados dos anos 80 até 2007, a pesquisa mineral de urânio esteve quase desativada. As reservas de 300 mil toneladas eram mais do que suficientes para atender à demanda interna". Em 2007, o governo federal retomou o programa nuclear e estabeleceu, entre outras metas, terminar a construção de Angra 3, construir entre quatro e oito usinas até 2030 e ampliar as reservas e a produção de concentrado urânio. "Os últimos levantamentos do Serviço Geológico do Brasil indicam várias áreas com anomalias radioativas de urânio. É tudo novo, áreas que não conhecíamos por causa dessa desativação das pesquisas."
A INB pesquisa em diversos Estados, como Pará, Roraima, Ceará, Bahia e Minas Gerais. Bittencourt mostra otimismo. "Em cinco ou dez anos, o Brasil terá aumentado suas reservas para 1 milhão de toneladas, o equivalente às atuais reservas da Austrália."
O Doutor Leonam dos Santos Guimarães, assessor da presidência da Eletronuclear, empresa responsável pela operação das usinas de Angra dos Reis, afirma que vale a pena ter mais usinas nucleares em solo brasileiro. E o aumento do número de usinas será particularmente importante depois de 2030.
Usando-se do Plano Nacional de Energia 2030 feito pela Empresa de Pesquisas Energéticas (EPE), Leonam argumenta que, depois de 2030, a expansão da geração hidrelétrica será complicada (em áreas de terras indígenas e unidades de conservação ambiental), restando a expansão da geração termelétrica, através do gás natural e da energia nuclear, para suprir a demanda energética brasileira. Mesmo antes disso, entre 2020 e 2030, para manter a expansão da oferta energética em um cenário em que o potencial hídrico encontrar-se-á em vias de esgotamento, a energia nuclear torna-se estratégica.
Segundo Leonam, “não existe panacéia. A energia nuclear não é a 'cura de todos os males' do setor energético. Mas, ela exerce um papel importante de complementação térmica dentro da matriz energética diversificada que o País mantém”. Devido à sazonalidade da oferta hídrica, todos os anos a gestão segura do sistema hidrotérmico brasileiro requer, durante o ano todo, entre 2.000 e 10.000 MegaWatts (MW) térmicos complementares. E para essa necessidade de complementação térmica, a energia nuclear mostra-se a mais econômica.
Quando questionado sobre os impactos que as novas medidas de segurança resultantes do acidente nuclear japonês terão sobre os custos da geração nucleoelétrica, Leonam explica que não haverá custos adicionais no MW elétrico para as novas usinas. Isso porque as novas medidas de segurança serão implementadas já na fase de projeto das usinas. Entretanto, ressalta que para usinas nucleares com mais de 30 anos, estes custos, nesses casos entendidos como custos de manutenção, podem ser altos.
Embora a percepção pública da energia nuclear tenha sido negativamente afetada com o acidente nuclear no Japão, Leonam acredita que isso não prejudicará de forma substancial a instalação de novas usinas em solo brasileiro. Entretanto, reforça que é preciso fornecer à população acesso ao conhecimento.
Por fim, Leonam ressalta que esse assunto não deve ser discutido emocionalmente nem resolvido com ações populistas. “A decisão por novas usinas tem que ser resultado da demanda do mercado por energia. É uma atividade econômica que se justifica por ser financeiramente autossustentável e deve ser analisada dentro do setor energético”.
A palestra na qual Leonam analisou as perspectivas da energia nuclear no País foi realizada no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) em São Paulo, no dia 22 de Junho deste ano. Ela foi gravada e está disponível para o público no website do IPEN, no link indicado abaixo.
Bill Gates, o criador da Microsoft e um dos homens mais ricos do mundo, aposta também no setor energético. E um de seus investimentos mais promissores é o TerraPower, uma empresa "startup" que promete revolucionar a indústria nuclear mundial. Veja os argumentos de Bill Gates para investir neste projeto no vídeo abaixo.
A proposta da empresa é desenvolver um novo reator nuclear para geração de energia em larga escala, que seja economicamente competitivo, mas com uma infraestrutura mais simplificada que a dos reatores atuais. E para isso, o projeto do reator conta com a parceria de diversas instituições norte-americanas de renome, como o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e o Laboratório Nacional de Argonne.
Os reatores nucleares são máquinas térmicas: a fissão nuclear dos átomos combustíveis libera energia que aquece um fluido refrigerante (água, por exemplo); isso produz vapor que movimenta a turbina que, por sua vez, movimenta um gerador elétrico, produzindo eletricidade (veja o vídeo abaixo para um reator como o de Angra dos Reis).
Grande parte dos reatores nucleares do mundo utilizam urânio levemente enriquecido como combustível (isto é, urânio com uma quantidade maior de urânio-235 que o encontrado na natureza). Esses reatores são chamados de térmicos porque os nêutrons que induzem a fissão dos núcleos de urânio-235 são pouco energéticos.
Já a proposta da TerraPower, por outro lado, é desenvolver um reator do tipo rápido, em que os nêutrons que induzem a fissão têm muita energia cinética. Tais reatores já existem, mas o Terrapower inova com a alta eficiência da fissão de seu combustível.
O projeto do reator, iniciado em 2006, é baseado na ideia da "onda viajante" (travelling-wave reactor, em inglês), e é considerado pelo MIT como uma das "10 tecnologias emergentes de 2009". Entretanto, cabe ressaltar que essa ideia não é nova: esse tipo de reator foi proposto no final da década de 1950, mas foi estudado de forma intermitente até o interesse da empresa TerraPower nesse conceito.
Na proposta original, o reator TerraPower utilizaria, como combustível principal, urânio natural e/ou urânio empobrecido (um subproduto do processo de enriquecimento), ambos com bastante urânio-238. Apenas uma pequena quantidade de urânio enriquecido seria colocada na base inferior do reator para iniciar a reação em cadeia.
O urânio-235 é um isótopo físsil do urânio que libera nêutrons ao sofrer a fissão. Tais nêutrons são capturados pelo urânio-238, originando o isótopo instável urânio-239 que rapidamente decai para o Neptúnio-239. Este, por sua vez, decai por emissão beta para o Plutônio-239 que é um núcleo físsil, como o urânio-235.
Em outras palavras, ao converter urânio-238 (um isótopo de urânio que só sofre fissão em certas condições especias) em plutônio-239 (núcleo que sofre fissão mais facilmente), esse reator produz e queima seu próprio combustível!
Como a fissão do plutônio vai acontecendo localmente e vai mudando com o tempo à medida que mais plutônio é gerado, uma "onda" de queima do combustível é produzida de uma ponta até a outra do reator, muito semelhante a um cigarro queimando. O vídeo abaixo (em inglês) ilustra melhor essa ideia da "onda viajante".
Os benefícios desse conceito de reator são claros: ele não precisa ser reabastecido, nem ter seus resíduos removidos até o final da vida do reator, que é de cerca de 60 anos. Além disso, a utilização dos resíduos radioativos nesse reator reduziria a quantidade de resíduos do ciclo de vida do combustível nuclear, aumentando, consequentemente, a quantidade disponível de urânio no mundo para a geração de energia elétrica.
Segundo o Technology Review, do MIT, este audacioso projeto, entretanto, foi alterado recentemente, e hoje se parece mais com os reatores convencionais. As mudanças tornariam o reator mais fácil de ser projetado e construído.
No novo projeto, as reações nucleares ocorrem no centro do reator ao invés de começar em uma extremidade e mover-se para a outra. Para iniciar a reação em cadeia, varetas de urânio enriquecido são dispostas no centro do reator. Ao redor destas, são colocadas varetas ricas em urânio-238. À medida que as reações nucleares prosseguem, as varetas de urânio-238 mais próximas ao centro são as primeiras a serem convertidas em plutônio, que é então fissionado, produzindo mais plutônio nas varetas combustíveis mais próximas. Em outras palavras, a "onda" de queima agora é do centro para as bordas do reator (veja a figura abaixo).
Simulação numérica de um reator de onda viajante. Vermelho: uranio-238, Verde: plutonio-239, preto: produtos de fissão. Fonte: Wikipedia.
Neste projeto especificamente, à medida que as varetas combustíveis são queimadas (isto é, o plutônio sofre fissão), elas são levadas para a periferia do reator utilizando um dispositivo de controle remoto mecânico. As varetas de urânio-238 restantes, incluindo aquelas que em que parte do urânio já foi convertido em plutônio, são, então, reorganizadas em direção ao centro do reator para tomar o lugar do combustível removido.
Assim, neste sistema, o calor sempre é gerado perto do centro do reator. Como resultado, é mais fácil extrair e utilizar o calor para gerar eletricidade.
Um dos maiores desafios deste projeto é garantir que o revestimento de aço das varetas combustíveis possa sobreviver à exposição a décadas de radiação. Os materiais atuais não são bons o suficiente: eles incham, atrapalhando a circulação do fluido refrigerante que remove o calor das varetas combustíveis, podendo, com isso, resultar em "pontos quentes" dentro do reator.
A empresa TerraPower também desenvolve projetos para um sistema de refrigeração passiva. Como muitos outros modelos de reatores avançados, o reator TerraPower usa metal de sódio fundido como o refrigerante. O sódio demora muito mais para ferver do que a água, o que dá aos operadores de reatores mais tempo para responder a acidentes. Também seria possível usar convecção natural em caso de queda de energia, de forma que o refrigerante não teria que ser continuamente bombeado para o reator, como foi o caso em Fukushima. Um dos perigos do uso de sódio, no entanto, é que ele reage violentamente quando exposto ao ar ou água.
Depois de tudo isso, você deve estar se perguntado "o quão perto da realidade está tal tecnologia?". Segundo John Gilleland, presidente da empresa Terrapower, a "operação de um reator de onda viajante pode ser demonstrada em menos de 10 anos, e sua implantação comercial pode começar em menos de 15 anos".
Os próximos passos da Terrapower incluem finalizar o projeto e encontrar parceiros para construir, em 2016, a planta de demonstração de 500 MWe de potência. Já foram feitas negociações com organizações na China, na Rússia e na Índia. A empresa espera ter um anúncio sobre os parceiros nos próximos meses.
