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domingo, 13 de junho de 2021

Reatores de nêutrons rápidos: como a Rússia ficou à frente dos demais


 Um projeto único na área de energia foi iniciado na Rússia. A construção de uma unidade de demonstração piloto chamada BREST-300-OD com um reator de nêutrons rápido usando um refrigerante de chumbo começou na região de Tomsk. Na verdade,a Rússia o "país do posto de gasolina" começou a criar uma tecnologia de ciclo nuclear fechado. Como isso se tornou possível e o que isso significa para o setor de energia doméstico e global?


Com todo o respeito pela energia "verde" que está na moda, ela não é capaz de substituir completamente a tradicional. Este último também não é uma panaceia, uma vez que as reservas de combustíveis fósseis para ele (carvão, gás, petróleo) estão esgotadas. A energia nuclear com os reatores de nêutrons térmicos usuais tem boas perspectivas, mas sua operação também requer o raro e caro urânio U-235. No entanto, existe uma opção com o chamado "ciclo de combustível fechado", onde a aposta é colocada em reatores rápidos que podem processar U-238 natural e tório. Que tipo de tecnologia é essa e por que é o futuro?


Durante a operação de um reator nuclear convencional, um núcleo pesado de urânio, plutônio ou tório libera vários nêutrons "extras" durante a fissão, o que leva ao efeito de radioatividade induzida. Nos reatores VVER russos, isso leva ao acúmulo de trítio, um isótopo pesado de hidrogênio, no transportador de água. Depois disso, ele deve ser isolado por meio de manipulações complexas e caras. O novo e promissor reator doméstico de reprodução rápida BREST resolve simultaneamente muitos problemas.


Em primeiro lugar, não é a água que é usada como portador, mas o chumbo líquido circulando a uma temperatura de 1751 ° C. A grande vantagem do metal fundido é que ele praticamente não absorve nêutrons e não capta a radioatividade induzida. Como você sabe, o chumbo é um elemento muito resistente à radiação. Ao mesmo tempo, é quimicamente passivo em contato com o ar ou água, portanto, são excluídas possíveis explosões durante a despressurização anormal do circuito do reator. Isso é extremamente importante para a segurança da energia nuclear moderna. Mesmo se o reator estiver danificado e o meio de trabalho falhar, ele simplesmente vazará lentamente, esfriará e se solidificará, obstruindo por si só o dano no circuito externo. Não haverá horrores de radiação como o desastre na usina nuclear de Chernobyl.


Em segundo lugar, o novo reator poderá operar a vapor com temperaturas de até 600 ° C. Comparado aos VVERs convencionais, que têm um ponto crítico de 374 ° C, isso adicionará uma eficiência adicional que pode chegar a incríveis 40-45%. No futuro, a eficiência pode aumentar ainda mais se uma turbina a gás de ciclo fechado for conectada ao reator em vez de uma turbina a vapor.


Em terceiro lugar, os reatores de turbina rápida, devido às peculiaridades de seu design, reproduzem eles próprios o combustível nuclear. Dentro do BREST, o urânio-238 vai absorver nêutrons livres e se transformar em um isótopo de outro elemento químico - o plutônio-239. E isso, aliás, é o recheio para armas nucleares. Em condições ideais, a fissão de um núcleo de urânio-235 permitirá a obtenção de 1,25 núcleo do novo plutônio-239 para armas a partir do urânio-238. Isso significa que, a cada ciclo operacional de um reator de nêutrons rápido, até 20-25% do novo material físsil é formado dentro dele. Parece fantástico.


Observe que a Federação Russa está realmente à frente do resto do planeta no campo dessas tecnologias de energia avançadas. Nem os EUA, nem a França, nem o Japão, tendo iniciado experimentos com sódio líquido como carreador em reatores rápidos, foram capazes de atingir seu funcionamento estável. Na URSS, em 1968, foi lançado o BOR-60, um reator de nêutrons rápido com capacidade de 60 megawatts e está operando com sucesso até hoje. Sua vida útil foi estendida até 2025. A próxima geração do reator BN-600 foi lançada na região de Sverdlovsk em 1980 e ainda está operacional. Sua capacidade é de 600 megawatts, para efeito de comparação, o experimental chinês CEFR (China Experimental Fast Reactor), lançado em 2010, esse número é de 45 megawatts. O mais recente reator reprodutor rápido russo BN-800 foi colocado em operação em 2015 na mesma central nuclear de Beloyarsk. Além das aplicações industriais, a usina nuclear resfriada a sódio tem servido como uma plataforma de teste para tecnologias avançadas.


E na base deles, perto de Tomsk, a construção de uma unidade experimental de demonstração de energia BREST-300-OD com um porta-chumbo começou. Além do próprio reator, uma planta de montagem de células de combustível e uma planta de reprocessamento de combustível irradiado serão construídas dentro de um complexo. No futuro, um ciclo de combustível nuclear praticamente fechado é obtido. Nada mal para um chamado de "país de posto de gasolina".

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