Para alimentar o insaciável apetite energético da inteligência artificial, as empresas tecnológicas estão a investir em pequenos reactores nucleares.
Na semana passada, tanto o Google quanto a Amazon anunciaram acordos com empresas que desenvolvem pequenos reatores modulares. Esses reatores produziriam menos energia do que os reatores atuais, e muitos projetos incluem diferentes tipos de combustível ou refrigerantes, além de recursos de segurança adicionais.
Os anúncios amplificaram o burburinho em torno dos pequenos reactores modulares, que têm atraído cada vez mais atenção nos últimos anos, dada a necessidade de energia limpa que não contribua para as alterações climáticas. Diversas empresas surgiram para atender a essa necessidade, produzindo uma infinidade de projetos propostos para pequenos reatores modulares.
“Se você combinar a necessidade de energia resiliente com a necessidade de energia limpa e a disponibilidade emergente desses projetos, obterá um grande aumento no interesse”, diz a engenheira nuclear Kathryn Huff, da Universidade de Illinois Urbana-Champaign.
Entretanto, o governo dos EUA tem apoiado o desenvolvimento de pequenos reactores modulares, alimentando ainda mais o interesse.
Então, o que está no horizonte para esta potencial nova geração nuclear? Analisamos as grandes questões sobre como e por que os reatores nucleares estão diminuindo.
O que são pequenos reatores modulares?
Os reatores comerciais nos Estados Unidos normalmente produzem cerca de um bilhão de watts de energia elétrica. Pequenos reatores modulares produziriam menos de um terço disso.
As centrais nucleares tradicionais exigem investimentos iniciais maciços, um obstáculo que paralisou a construção de novos reactores nos Estados Unidos durante décadas. Os primeiros reatores recém-construídos no país em 30 anos – dois em Waynesboro, Geórgia, que foram ligados em 2023 e 2024 – custaram cerca de 30 mil milhões de dólares. A construção estava anos atrasada e bilhões acima do orçamento.
Ao migrar para reactores mais pequenos, as empresas e os decisores políticos pretendem impulsionar a proliferação da energia nuclear, que é apresentada como uma fonte de energia fiável e livre de emissões de gases com efeito de estufa.
Além disso, como os reatores menores produzem menos energia, é necessário remover menos calor residual para desligar o reator com segurança em caso de acidente, simplificando os sistemas de segurança.
Com reatores menores, diz Huff, é mais fácil construir componentes fora do local de uma fábrica e enviá-los para onde precisam ir, em vez de construí-los sob medida a partir de matérias-primas no local. “Quanto mais você puder construir esses reatores como aviões, em vez de aeroportos, mais barato geralmente será.”
O que está despertando o interesse nesses reatores?
Nos Estados Unidos, a energia nuclear conta actualmente com o apoio tanto dos Democratas como dos Republicanos, uma situação invulgar que permitiu ao sector prosperar, mesmo com a mudança de poderes políticos. “Nos últimos 10 anos, tem havido um apoio bastante consistente e crescente, e penso que é um grande negócio”, diz o engenheiro nuclear Todd Allen, da Universidade de Michigan. A energia nuclear é um pilar do plano da administração Biden para atingir as metas climáticas.
Enquanto isso, a necessidade insaciável de energia da IA criou um problema para as empresas de tecnologia que não querem ser vistas como vilãs das mudanças climáticas (SN: 11/12/23). O Google anunciou em 14 de outubro que compraria energia de pequenos reatores modulares a serem construídos pela Kairos Power, que pretende iniciar a operação dos reatores na década de 2030. E em 16 de outubro, a Amazon anunciou um investimento na empresa X-energy e acordos com empresas de serviços públicos na Virgínia e no estado de Washington para estabelecer pequenos reatores modulares.
E não são apenas as grandes tecnologias que estão interessadas. Um acordo de 2023 entre a X-energy e a empresa química Dow anunciou um pequeno reator modular a ser construído em uma das instalações da Dow.
O Departamento de Energia dos EUA tem financiado o desenvolvimento de pequenos reatores modulares. Em 16 de outubro, o DOE anunciou US$ 900 milhões em financiamento para a implantação de pequenos reatores modulares. E tanto a X-energy como a TerraPower, apoiada por Bill Gates, estão a construir projectos de demonstração com o apoio do DOE.
As centrais nucleares tradicionais ainda desempenham um papel no futuro próximo. Em 20 de setembro, a Microsoft anunciou um acordo para reiniciar a usina de Three Mile Island, perto de Middletown, Pensilvânia, que foi desativada em 2019. (Sim, que Ilha das Três Milhas. Após o infame colapso parcial em 1979, outro reator da usina continuou operando (SN: 07/04/79).)
“As empresas que tradicionalmente evitavam mencionar a energia nuclear como parte do seu portfólio, porque estavam preocupadas com as percepções do público e com o potencial revés político, estão a avançar e a adotá-la”, afirma o engenheiro nuclear Koroush Shirvan, do MIT.
Como a tecnologia difere dos reatores atuais?
Os reatores nucleares comerciais nos Estados Unidos geralmente usam o mesmo tipo de combustível de urânio e são resfriados por água. Mas muitos projetos de reatores modulares pequenos quebram esse molde.
O urânio usado em reatores é enriquecido para incluir mais da variedade relevante, ou isótopo, de urânio, o U-235. Os reatores atuais usam urânio enriquecido com uma pequena percentagem de U-235. Muitos pequenos reatores modulares usariam urânio enriquecido com até 20% de U-235, conhecido como urânio de baixo enriquecimento de alto teor, ou HALEU (SN: 03/07/24). O combustível permite que pequenos reatores modulares funcionem com mais eficiência do que um reator com combustível convencional. Os Estados Unidos não produzem HALEU comercialmente em quantidades significativas, mas os esforços começaram a acelerar, em antecipação à necessidade.
Alguns reatores também usam combustível diferente de maneiras mais óbvias. A X-energy e a Kairos, por exemplo, usarão combustível TRISO: pellets de urânio encapsulados, do tamanho de sementes de papoula, contidos em esferas maiores de material, cada uma do tamanho de uma bola de tênis. O combustível é “extremamente robusto a temperaturas muito altas por períodos muito longos”, diz Huff. “Isso lhe dá uma camada extra de defesa.”
O refrigerante, o meio utilizado para transferir calor do reator para a parte de geração de energia da usina, também é uma escolha crucial. TerraPower usa sódio líquido, Kairos usa sal de flúor fundido e X-energy usa gás hélio. Diferentes refrigerantes podem ter vantagens como maior eficiência de transferência de calor ou eliminação da necessidade de vasos pressurizados.
Os projetos também incorporam recursos de segurança que não requerem intervenção humana para funcionar, ajudando a garantir que o reator possa desligar com segurança em caso de emergência. Eles aproveitam a física simples, por exemplo, contando com a gravidade, as diferenças de pressão ou a convecção natural do líquido refrigerante, para resfriar o núcleo.
O que vem a seguir?
O conceito de pequenos reatores modulares existe há muitos anos, mas as tentativas anteriores não deram certo. Mesmo os esforços recentes tropeçaram. A empresa de reatores NuScale foi criada para produzir os primeiros pequenos reatores modulares comerciais nos Estados Unidos, como parte de um projeto em Idaho, mas o projeto foi cancelado em 2023 depois que os custos dispararam.
Agora, com as grandes empresas de tecnologia a entrarem na mistura, os proponentes estão esperançosos de que pequenos reatores modulares irão decolar em breve.
“Você pode ver o impulso crescendo”, diz Allen. “Isso não significa que teremos uma nova versão comercial este ano, mas também há muito mais coisas acontecendo que parecem reais do que vimos na indústria nuclear há muito tempo.”
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