O salto nuclear da Índia: Por que o sucesso do seu reator reprodutor rápido é importante | Notícias sobre energia nuclear

O reactor nuclear mais avançado da Índia atingiu uma fase auto-sustentável que marca um grande salto para o programa de energia atómica do país e dá-lhe um passo mais perto de reduzir a dependência do urânio.

O protótipo do reator reprodutor rápido (PBFR) em Kalpakkam, no estado de Tamil Nadu, no sul da Índia, atingiu o estado crítico – o estágio em que uma reação nuclear em cadeia pode continuar por conta própria – na segunda-feira. Assim que o reator estiver totalmente operacional, a Índia se tornará apenas o segundo país, depois da Rússia, a ter um reator comercial de reprodução rápida.

O primeiro-ministro indiano, Narendra Modi, classificou-o como “um momento de orgulho para a Índia” e “um passo decisivo” no avanço do programa nuclear do país.

“Este reator avançado, capaz de produzir mais combustível do que consome, reflete a profundidade da nossa capacidade científica e a força do nosso empreendimento de engenharia. É um passo decisivo para aproveitar as nossas vastas reservas de tório na terceira fase do programa”, disse ele. disse em uma postagem no X na segunda-feira.

Então, o que é um reator reprodutor rápido e por que este último avanço é importante – para a Índia e para o mundo?

Aqui está o que sabemos:

O que é o reator reprodutor rápido da Índia?

Um reator reprodutor rápido é um reator nuclear avançado que produz mais material físsil – combustível que pode ser usado para reações nucleares de fissão – do que consome.

O reator reprodutor rápido da Índia foi projetado e desenvolvido pelo Centro Indira Gandhi de Pesquisa Atômica (IGCAR), uma importante instituição de pesquisa e desenvolvimento subordinada ao Departamento de Energia Atômica do país. Tem capacidade elétrica de 500 megawatts (MWe).

Os reatores nucleares que a Índia e a maioria dos outros países usam são conhecidos como reatores de água pesada pressurizada. Eles usam urânio como combustível e produzem plutônio como resíduo.

Mas um reator reprodutor rápido pode então usar o plutônio ejetado como combustível para desencadear uma reação nuclear autossustentável. Os reatores reprodutores rápidos também usam urânio como combustível, mas precisam de menos, pois também podem consumir plutônio. Assim, com efeito, o reactor de Kalpakkam necessitará de menos urânio para gerar electricidade do que os reactores de água pesada.

É por isso que é chamada de segunda fase do programa nuclear da Índia.

Na segunda-feira, o governo indiano disse que o reactor foi concebido para permitir que “a Índia extraia maior energia das suas reservas limitadas de urânio, ao mesmo tempo que abre caminho para a implantação em larga escala de reactores à base de tório”.

Um março de 2024 relatório pelo escritório de Modi disse que o PFBR da Índia “usará inicialmente o combustível Óxido Misto de Urânio-Plutônio (MOX). O ‘cobertor’ de urânio-238 que envolve o núcleo do combustível passará por transmutação nuclear para produzir mais combustível, ganhando assim o nome de ‘Criador'”.

Urânio-238 refere-se à forma mais abundante e natural de urânio que é apenas fracamente radioativo por si só, mas que pode capturar nêutrons para se transformar em plutônio.

“Uma vez que utiliza o combustível irradiado da primeira fase, (o) FBR (reator reprodutor rápido) também oferece grande vantagem em termos de redução significativa dos resíduos nucleares gerados, evitando assim a necessidade de grandes instalações de eliminação geológica”, acrescentou o relatório.

Como funciona um reator reprodutor rápido?

Paul Norman, professor de física nuclear e energia nuclear na Universidade de Birmingham, disse à Al Jazeera que – como disse o gabinete do primeiro-ministro indiano no seu relatório – os reactores reprodutores rápidos utilizam tanto plutónio como urânio. O urânio também é convertido em plutônio.

“Uma vantagem deste tipo de sistema é que pode aumentar enormemente as reservas de combustível nuclear, ao utilizar, em teoria, ‘todo o urânio’ (através da conversão do plutónio) em vez de apenas uma pequena parte dele”, disse ele.

“A tecnologia também pode ser ajustada para sistemas de tório, e pretende-se que haja mais tório na Terra do que urânio, proporcionando um enorme aumento na quantidade de combustível nuclear”, explicou ele.

Globalmente, as reservas de tório são quatro vezes maiores que as reservas de urânio.

E na Índia, esta equação é ainda mais complicada: o país abriga cerca de 1-2% do urânio mundial, mas possui mais de 25% do tório mundial.

Como as vastas reservas de tório ajudam a Índia?

A construção do PFBR começou oficialmente em 2004, após vários atrasos. Mas a sua importância foi destacada pelos cientistas do país muito antes.

Um outubro de 1996 relatório escrito pelos cientistas indianos Shivram Baburao Bhoje e Perumal Chellapandi para a Agência Internacional de Energia Atômica, disse que o programa de reatores rápidos era importante na Índia por causa da crescente e contínua demanda por eletricidade do país.

A Índia é o terceiro maior consumidor de energia do mundo, depois da China e dos Estados Unidos. Com a maior população do mundo e uma economia em rápido crescimento, espera-se que o consumo de energia na Índia cresça ainda mais.

Tal como demonstrou a guerra contra o Irão e o seu impacto nos preços globais da energia, a contínua e esmagadora dependência dos combustíveis fósseis representa um risco para economias como a da Índia.

Neste momento, a energia nuclear representa apenas 3% do cabaz energético do país, mas a Índia quer aumentar esse número dramaticamente, de 8.180 MW em 2024 para 100 GW em 2047.

É aí que se enquadram o programa nuclear de três estágios e o tório.

Na segunda fase, os reactores reprodutores rápidos utilizam urânio e resíduos de plutónio dos reactores de água pesada para gerar electricidade. Eles também produzem mais plutônio e um isótopo mais leve de urânio chamado urânio-233, que é um material físsil pronto que pode ser usado como combustível em reatores de terceiro estágio.

Esses reatores de terceiro estágio, uma vez projetados, seriam à base de tório. Seriam alimentados com tório – que a Índia tem em abundância – e urânio-233. Os resíduos que esses reatores produziriam: também urânio-233, que pode ser realimentado como combustível para os reatores.

Assim que a Índia concluir o seu processo de três fases, será capaz de reduzir significativamente a sua necessidade de urânio encontrado naturalmente e, em vez disso, utilizar o tório para grande parte das suas necessidades de energia nuclear.

Por que isso é importante para o resto do mundo?

Outros países – incluindo os EUA, França, Reino Unido, Japão e Rússia – trabalharam na tecnologia de reactores reprodutores rápidos.

Mas até agora, apenas a Rússia possui um reator reprodutor rápido comercial.

Norman disse que os desafios com os materiais dos reatores, o reprocessamento e a economia de todo o processo muitas vezes também impediram a implantação em larga escala de tais sistemas.

Se a Índia conseguir transformar o sucesso do seu protótipo de reactor num modelo comercial de geração de energia nuclear, poderá inspirar outros países a seguirem o exemplo.