O futuro da energia nuclear a médio prazo está intimamente ligado às usinas nucleares de quarta geração. Em seu projeto, os engenheiros das empresas envolvidas no desenvolvimento dessas usinas de fissão nuclear começaram do zero para não serem prejudicados, do ponto de vista conceitual, pelas deficiências introduzidas pelas gerações anteriores. Sim, as usinas nucleares de quarta geração são muito diferentes das usinas que estão atualmente em operação e com as quais estamos familiarizados.
O primeiro requisito que devem cumprir é alcançar a máxima sustentabilidade possível, de modo que o combustível seja aproveitado ao máximo para produzir energia, minimizando a quantidade de resíduos radioativos resultantes e garantindo que sua gestão seja o mais eficiente possível. O segundo requisito refere-se ao investimento econômico necessário para iniciar e manter a usina nuclear, que deve ser o mais baixo possível para que possa ser comparável aos custos exigidos por outras fontes de energia, reduzindo assim o risco financeiro.
E o terceiro e último requisito estipula que a segurança e a confiabilidade devem ser suficientemente altas para minimizar a probabilidade de danos ao núcleo do reator. Além disso, caso ocorra um acidente, não deveria ser necessário tomar medidas de emergência além das instalações da usina nuclear. As exigências introduzidas pelas usinas nucleares de quarta geração são ambiciosas porque visam erradicar de uma só vez muitas das deficiências que afetam os projetos anteriores.
China está à frente e tem metas muito altas
Nos últimos anos, as empresas envolvidas na implementação de reatores de fissão de quarta geração desenvolveram seis designs diferentes. Um dos mais promissores é o reator de alta temperatura (VHTR), que é refrigerado por hélio e pode ser adaptado para produzir hidrogênio. Também é muito interessante o design do reator rápido refrigerado por gás (GFR), que pode usar como combustível uma boa parte dos resíduos que temos atualmente. E o reator rápido refrigerado por sódio (SFR), que também pode usar como combustível os resíduos radioativos atuais.
Outro design atraente é o reator supercrítico refrigerado por água (SCWR), que opera acima do ponto crítico termodinâmico da água. Ou o reator rápido refrigerado por liga de chumbo (LFR), que utiliza um ciclo de combustível fechado para realizar uma transformação eficiente do urânio fértil. E, finalmente, também é interessante o design do reator de sais fundidos (MSR), que usa como combustível os referidos sais fundidos e o resultado da reciclagem dos actinídeos, que são um grupo de elementos pesados da tabela periódica que inclui, entre outros, urânio, plutônio e tório.
Um futuro promissor para Shidao Bay-1 e a energia nuclear
Já exploramos tudo o que precisamos saber antes de nos aproximarmos da verdadeira protagonista deste artigo: a usina nuclear Shidao Bay-1, localizada na província de Shandong, no extremo nordeste da China. Esta planta pertence ao grupo empresarial China Huaneng e será lembrada no futuro por ter se consolidado como a primeira usina nuclear a operar um reator de quarta geração com propósito comercial. Sem dúvida, este marco dará início à operação de outros reatores de quarta geração tanto na China quanto em outros países que também apostam nesta tecnologia, como EUA, França ou Rússia.
Curiosamente, o reator de fissão usado em Shidao Bay-1 é diferente dos seis designs que exploramos acima. Essas são as propostas que têm maior maturidade, mas o reator desta planta é um design modular pequeno de origem estritamente chinesa conhecido como HTR-PM (Reator Modular de Leito de Bolas de Alta Temperatura), que se caracteriza por usar hélio como refrigerante e grafite como moderador.
Os elementos de combustível nuclear que utiliza são, curiosamente, esféricos, e estão revestidos de grafite. Nos próximos anos, a China Huaneng instalará mais 19 reatores HTR-PM na usina nuclear Shidao Bay-1, de modo que cada unidade reunirá dois reatores que operarão uma turbina a vapor de 210 MW. Este é, sem dúvida, o futuro da energia nuclear para as próximas décadas. Pelo menos até que a fusão nuclear comercial esteja pronta (segundo a EUROfusion, chegará na década de 60). E a China está avançando com força. Atualmente, o país liderado por Xi Jinping possui 55 reatores nucleares em operação, e segundo a World Nuclear Association, está construindo mais 26. Isso é algo a se considerar
