Reatores de sal fundido podem salvar energia nuclear

Nov 12, 2023

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Os reatores de sal fundido, um tipo de reator nuclear explorado pela primeira vez na década de 1950, podem ser o futuro da energia limpa – se pudermos superar os problemas que os impediram por mais de meio século.

A fissão nuclear ocorre quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo, dividindo o átomo. Isso libera uma quantidade enorme de energia, bem como nêutrons adicionais que podem dividir mais átomos, criando uma reação de fissão autossustentável.

Os reatores nucleares controlam o processo de fissão para que a energia, liberada na forma de calor, possa ser usada para ferver água, criando vapor que pode girar turbinas geradoras de eletricidade.

O processo não cria emissões de carbono e pode ocorrer independentemente de o sol estar brilhando ou o vento soprando, tornando a energia nuclear potencialmente um ingrediente importante para um futuro de energia limpa.

Leva aproximadamente 7 anos e US$ 10 bilhões para construir uma usina nuclear como as que já temos.

No entanto, hoje a energia nuclear responde por apenas 10,3% da geração mundial de eletricidade, e o número de reatores fechando está superando o número que está sendo construído.

Parte do motivo é que leva aproximadamente 7 anos e US$ 10 bilhões para construir uma nova usina nuclear como as que já temos, e alguns possíveis operadores têm receio de fazer um investimento tão grande, especialmente quando a eletricidade do gás natural e as energias renováveis ​​estão ficando mais baratas.

Ao mesmo tempo, muitas construções em potencial enfrentam resistência de um público preocupado com a possibilidade de um desastre nuclear, como Chernobyl ou Fukishima, apesar do fato de que a energia nuclear é historicamente muito mais segura do que o carvão ou o gás natural.

Para aumentar a quantidade de eletricidade gerada pela fissão nuclear, talvez seja necessário repensar como a utilizamos.

Na maioria das usinas nucleares de hoje, a água é bombeada sob alta pressão para o núcleo do reator, onde os pellets de combustível envoltos em hastes de metal sofrem fissão. Isso aquece a água a cerca de 600 F, mas a alta pressão evita que a água ferva.

A água líquida superquente é então bombeada para uma câmara contendo mais água. Seu calor faz com que a água ferva, criando o vapor necessário para girar as turbinas. A água mais fria então flui de volta para a câmara de combustível para ser reaquecida para que o ciclo possa continuar.

A alta pressão necessária para manter a água superaquecida como um líquido aumenta a probabilidade de vazamento e, se a água vazar, o combustível pode superaquecer, derretendo as hastes de contenção e possivelmente liberando material radioativo na água e no meio ambiente.

Para evitar isso, os reatores exigem muitos sistemas de backup e redundâncias, o que aumenta ainda mais seu custo e complexidade.

Espera-se que os reatores de sal fundido sejam mais baratos de construir e ainda mais confiáveis ​​do que as usinas nucleares de hoje.

Este design não é nossa única opção, no entanto.

Na década de 1950, pesquisadores americanos começaram a explorar o conceito de reatores de sal fundido, que usam sal fundido – sal sólido à temperatura ambiente, mas líquido em altas temperaturas – no lugar da água como material que transfere o calor e mantém o combustível a uma temperatura estável. temperatura.

O tipo de sal proposto para esses reatores permanece líquido em temperaturas de até 2.500 F - sem qualquer pressurização. Essa temperatura mais alta aumentaria a eficiência do reator e geraria mais eletricidade, enquanto a falta de pressurização reduziria o risco de vazamento.

O combustível nuclear não pode derreter se já estiver líquido.

Em vez de varetas de combustível sólido, separadas da água que transporta o calor, alguns projetos de reatores de sal fundido exigem que o combustível seja dissolvido no próprio sal fundido.

Isso elimina o risco de um derretimento - o combustível não pode derreter se já estiver líquido - e se houver um vazamento, qualquer sal e combustível que escapar se solidificará rapidamente em rocha à medida que esfria. Isso seria mais fácil de limpar do que a água radioativa ou o vapor liberado se um reator de água pressurizada vazasse.