Energia

A próxima geração nuclear está chegando

Em 2009, Simon Irish, gerente de investimentos em Nova York, encontrou o tipo de oportunidade que ele achava que poderia transformar o mundo enquanto, no processo, transformava dólares em riquezas.

Os irlandeses viram que os países ao redor do mundo precisavam construir uma quantidade incomparável de projetos de energia limpa para substituir sua infraestrutura de combustíveis fósseis, além de fornecer energia suficiente para a crescente demanda da China, Índia e outros países em rápido crescimento. Ele percebeu que seria muito difícil para as energias renováveis, que dependem do vento soprando e do sol brilhando, fazerem tudo. E ele sabia que a energia nuclear, a única forma existente de energia limpa que poderia preencher as lacunas, era muito cara para competir com petróleo e gás.

Mas então, em uma conferência em 2011, ele conheceu um engenheiro com um design inovador para um reator nuclear resfriado por sal fundido. Se funcionasse, concluiu Irish, não só poderia resolver os problemas com o envelhecimento da energia nuclear, mas também forneceria um caminho realista para a queda de combustíveis fósseis.

“A pergunta era: ‘Podemos fazer melhor do que os reatores convencionais que foram comercializados há 60 anos?”, Lembrou Irish. “E a resposta foi ‘Absolutamente'”.

Irish estava tão convencido de que este novo reator foi um grande investimento que ele apostou sua carreira nele. Quase uma década depois, Irish é o CEO da Terrestrial Energy, com sede em Nova York, uma empresa que espera ter um reator de sal fundido on-line antes de 2030.

Terrestre está longe de estar sozinho. Dezenas de startups nucleares estão surgindo em todo o país, com o objetivo de resolver os problemas bem conhecidos da energia nuclear – lixo radioativo, colapsos, proliferação de armas e altos custos.

Existem reatores que queimam lixo nuclear. Existem reatores projetados para destruir isótopos que podem ser transformados em armas. Existem pequenos reatores que podem ser construídos de forma barata nas fábricas. Tantas idéias!

Para o ex-secretário de energia Ernest Moniz, consultor da Terrestrial, parece que algo novo está em andamento. “Eu nunca vi esse tipo de inovação no setor”, disse ele. “É realmente emocionante.”

Outros reatores, como o design de refrigeração por sal fundido da Terrestrial, esfriam automaticamente se ficarem muito quentes. A água flui através de reatores convencionais para evitar superaquecimento, mas se algo interrompe esse fluxo – como o terremoto e o tsunami em Fukushima – a água ferve, deixando nada para impedir um colapso.

Ao contrário da água, o sal não ferve, por isso, mesmo que os operadores desligassem os sistemas de segurança e se afastassem, os sais continuariam esfriando o sistema, disse Irish. Os sais esquentam e se expandem, separando os átomos de urânio e retardando a reação (quanto mais distantes os átomos de urânio, menor a probabilidade de um nêutron voador os separar, desencadeando o próximo elo na reação em cadeia).

“É como sua panela no fogão quando você está cozinhando macarrão”, disse Irish. Não importa o quão quente é o seu fogão, seu macarrão nunca ficará mais quente que 212 graus Fahrenheit, a menos que a água ferva. Até desaparecer, a água está apenas circulando e dissipando o calor. Quando você substitui a água por sal líquido, no entanto, é necessário chegar a 2.500 graus Fahrenheit antes que o refrigerante comece a evaporar.

Esse material pode parecer ficção científica – mas é real. A Rússia produz eletricidade a partir de um reator avançado que queima resíduos radioativos desde 2016. A China construiu um reator de “leito de seixos” que mantém elementos radioativos trancados dentro de esferas de grafite do tamanho de bolas de bilhar.

Em 2015, para acompanhar as startups e os projetos do setor público que tentam fornecer energia de baixo carbono com energia nuclear mais segura, mais barata e mais limpa, o think tank centrista, Third Way, começou a mapear todos os projetos avançados de armas nucleares o país. Havia 48 pontos no primeiro mapa e agora existem 75, espalhando-se como um caso de sarampo de cor doce.

“Em termos de número de projetos, número de pessoas trabalhando nele e quantidade de financiamento privado, não há nada com o que comparar, a menos que você volte à década de 1960”, disse Ryan Fitzpatrick, que trabalha com energia limpa para Terceira Via.

Naquela época, logo após Walt Disney lançar o filme “Nosso Amigo, o Átomo”, promovendo a energia nuclear, quando a noção futurista de eletricidade “muito barata para medir” parecia plausível, as concessionárias tinham planos de construir centenas de reatores nos Estados Unidos.

Por que tudo isso está acontecendo agora? Afinal, os cientistas têm trabalhado nesses tipos alternativos de reatores desde o início da Guerra Fria, mas nunca conseguiram entender. A história dos reatores avançados está repleta de carcaças de tentativas fracassadas. Um reator refrigerado a sal funcionou com sucesso em 1954, mas os Estados Unidos optaram por se especializar em reatores refrigerados a água e financiaram outros projetos.

Mas algo fundamental mudou: anteriormente, não havia razão para uma empresa nuclear desembolsar o bilhão de dólares necessários para obter um novo projeto através do processo regulatório federal porque os reatores convencionais eram lucrativos. Isso não é mais verdade.

“Pela primeira vez em meio século, os atores nucleares incumbidos estão em dificuldades financeiras”, disse Irish.

Recentemente, a aposta dos Estados Unidos em reatores convencionais refrigerados a água está indo mal de maneiras muito caras. Em 2012, a Carolina do Sul Electric & Gas obteve permissão para construir dois grandes reatores convencionais para gerar 2.200 megawatts, o suficiente para abastecer 1,8 milhão de casas, prometendo colocá-los em funcionamento em 2018. Os usuários de eletricidade viram suas contas saltarem 18% para pagar a construção, que logo se atrasou. No ano passado, depois de investir US $ 9 bilhões no projeto, a concessionária desistiu.

“As construções mais recentes nos Estados Unidos foram um desastre, em grande parte devido às práticas inadequadas de construção à vista”, disse John Parsons, co-diretor do Centro de Energia de Baixo Carbono para Sistemas Avançados de Energia Nuclear do MIT.

Histórias semelhantes aconteceram no exterior. Na Finlândia, a construção de um novo reator na usina de Olkiluoto está oito anos atrasada e US $ 6,5 bilhões acima do orçamento.

Em resposta, essas startups nucleares estão projetando seus negócios para evitar custos excessivos. Muitos têm planos de construir peças padronizadas de reatores em uma fábrica e depois montá-las como Legos no canteiro de obras. “Se você pode mover a construção para a fábrica, pode reduzir significativamente os custos”, disse Parsons.

Novos reatores também podem reduzir custos por serem mais seguros. Os reatores convencionais têm um risco fundamental de colapso, principalmente porque foram projetados para alimentar submarinos. É fácil resfriar um reator com água quando ele está em um submarino, debaixo d’água, mas quando colocamos esses reatores em terra, tivemos que começar a bombear água para resfriá-los, explicou Irish. “Esse sistema de bombeamento nunca pode quebrar, ou você recebe um Fukushima. Você precisa de um sistema de segurança em cima do sistema de segurança, redundância em cima da redundância. ”

A Oklo, uma startup do Vale do Silício, baseou seu projeto de reator em um protótipo que não é suscetível a colapsos. “Quando os engenheiros desligaram todos os sistemas de resfriamento, ele se resfriou e, em seguida, voltou a funcionar e estava funcionando normalmente mais tarde naquele dia”, disse Caroline Cochrane, cofundadora da Oklo. Se esses reatores mais seguros não exigirem todos os sistemas de resfriamento de backup e cúpulas de contenção de concreto, as empresas poderão construir plantas por muito menos dinheiro.

As tecnologias geralmente falham por um longo tempo antes de serem bem-sucedidas: 45 anos de ajustes entre a primeira luz elétrica e a patente de Thomas Edison para uma lâmpada incandescente. Pode levar décadas para a engenharia alcançar a ideia. Outros tentaram aparentemente todas as idéias para o nuclear avançado no passado, disse Parsons. “Mas a ciência avançou”, disse ele. “Você tem materiais muito melhores do que há algumas décadas atrás. Isso torna crível que essas coisas possam funcionar. ”

Um estudo recente do Projeto de Reforma da Inovação Energética, sem fins lucrativos, estimou que o último lote de startups nucleares poderia fornecer eletricidade entre US $ 36 e US $ 90 por megawatt-hora. Isso é competitivo com qualquer usina movida a gás natural (que custa entre US $ 42 e US $ 78) e seria uma alternativa viável aos combustíveis fósseis.

No melhor dos casos, a energia nuclear pode ser ainda mais barata. Existem projeções que um estudo como este pode fazer com base, por exemplo, em um design aprimorado que reduz os custos de construção, mas não pode antecipar avanços revolucionários.

“Esperamos que esses projetistas apresentem reduções de custos muito mais radicais – você gostaria que a energia fosse mais acessível a um bilhão de pessoas – para que a energia nuclear se torne uma alternativa barata que derrote o gás natural, mesmo que não exista preço do carbono”, Parsons disse. “Isso é apenas uma esperança, mas é o que os empreendedores devem fazer.”

Matthew Bunn, especialista nuclear de Harvard, disse que, se a energia nuclear desempenhar um papel no combate às mudanças climáticas, essas empresas nucleares avançadas terão que crescer incrivelmente rápido. “Para fornecer um décimo da energia limpa de que precisamos até 2050, precisamos adicionar 30 gigawatts à rede por ano”, disse ele.

Isso significa que o mundo teria que construir 10 vezes mais energia nuclear do que era antes do desastre de Fukushima em 2011. Isso é realista?

“Acho que deveríamos estar tentando – não estou otimista”, disse Bunn, observando que o ritmo em que precisaríamos construir energia solar e eólica para parar de combustíveis fósseis é igualmente assustador.

Grandes barreiras permanecem no caminho de um renascimento nuclear. Leva anos para testar protótipos e obter a aprovação dos reguladores federais antes que uma empresa possa começar a construção. “Para que as tecnologias nucleares avançadas possam desempenhar um papel importante na descarbonização nas próximas décadas”, os Estados Unidos precisariam revisar a maneira como estão lançando a tecnologia, de acordo com um estudo publicado no início deste mês no Proceedings of the National Academia de Ciências.

Os especialistas apontam muitos dos mesmos passos para dar uma chance à luta nuclear avançada: tornar as regulamentações mais amigáveis ​​à inovação, em vez de favorecer os reatores convencionais. Criando incentivos para recompensar as concessionárias pela compra de energia de baixo carbono. E muito mais financiamento.

As pessoas por trás da nova safra de empresas nucleares acham que podem chegar ao mercado muito mais rapidamente com a ajuda certa. Oklo está atirando para ter um reator comercial on-line antes de 2025.

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