BRASIL PODE SER PROTAGONISTA NA PRODUÇÃO E EXPORTAÇÃO DO COMBUSTÍVEL NUCLEAR DO FUTURO SE TOMAR BOAS DECISÕES

O Brasil está diante de uma grande oportunidade no setor nuclear internacional, se tiver agilidade para criar condições de ser um produtor e exportador do combustível nuclear do futuro, o HALEU. Tradicionalmente, o combustível para os reatores de pesquisa e os alvos para uso na produção de radioisótopos são fabricados com urânio altamente enriquecido (High Enriched Uranium – HEU), isto é, acima de 20% no teor (assay) do isótopo 235. Esse material vem sendo fornecido principalmente pelos Estados Unidos e Rússia a partir do excedente militar, sob o Tratado de Não Proliferação (salvaguardas da Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA).

Com o tempo, o fornecimento e o uso de HEU tornaram?se sujeitos a restrições políticas e legais adicionais e nenhum novo HEU vem sendo produzido. Esses fatores tornam incertos os futuros suprimentos. Em apoio à não proliferação, a maioria dos Estados?Membros da AIEA estão comprometidos com o objetivo de converter o combustível dos reatores de pesquisa e os alvos para produção de radioisótopos para High Assay Enriched Uranium – HALEU, abaixo de 19,75%. O combustível dos reatores de pesquisa brasileiros, em especial o IEA?R1 do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares de São Paulo (IPEN), maior produtor de radioisótopos do País, já fizeram com sucesso essa transição para a HALEU.

GERADOR TERMOELÉTRICO DE ISÓTOPOS

Sobre esse tema, o Petronotícias conversou com o estudioso e um dos maiores especialistas brasileiros no assunto, Leonam Guimarães, o atual Presidente da Eletronuclear:

 – Como o senhor vê este mercado?

– A disponibilidade e acessibilidade a longo prazo do HALEU em forma metálica é uma questão fundamental para garantir a operação contínua de reatores de pesquisa e a produção de radioisótopos de fissão usando o HALEU. Atualmente, o único fornecedor comercial disponível é a Rússia. Essas circunstâncias criam um risco potencial à segurança do abastecimento tanto de combustível como de alvos. Considerações políticas semelhantes às do fornecimento de HEU também podem afetar o fornecimento futuro de HALEU a 19,75%. Se nenhuma ação for tomada, existe o risco de que o fornecimento deste material de importância crítica não possa ser garantido algum tempo após 2030.

– O senhor considera que o país está diante de uma oportunidade de ser protagonista neste mercado?

– Tem-se aí uma grande oportunidade para o Brasil, que já produziu bateladas de HALEU para o reator de pesquisa nacional  nas instalações de enriquecimento de Aramar, do Centro Tecnológico da Marinha em São Paulo (CTMSP) nos primeiros anos da década passada. Mais recentemente, o CTMSP produziu bateladas de HALEU destinados à fabricação do combustível e de alvos para produção de Molibdênio 99, radioisótopo de amplo uso na medicina para o futuro Reator Multipropósito Brasileiro  bem como o combustível para o Reator de Pesquisa 19 elementos combustível tipo placa fabricados pelo IPEN com urânio nacional também localizado no IPEN. Essa capacitação torna possível que a produção nacional seja uma alternativa para garantir a disponibilidade futura da HALEU para suas próprias necessidades e, eventualmente, também para exportação.

Ainda mais importante, note-se que também estão surgindo vários novos conceitos de combustíveis para pequenos reatores modulares (Small Modular Reactor – SMR quase todos considerando o uso da HALEU. Esse é um tema que foi pesquisado pelo CTMSP e IPEN ao final do século passado Muitos dos novos projetos reatores avançados de potência, além dos reatores de pesquisa, exigirão que o HALEU seja enriquecido de 5 a 20% de U-235, e somente a disponibilidade desse material permitirá sua efetiva implantação.

 A ausência de capacidade de produção de HALEU para essas aplicações pode atrasar ou até mesmo impedir totalmente esses novos desenvolvimentos. Como a indústria nuclear irá alimentar a próxima geração de reatores e tecnologias nucleares comerciais avançados é um tópico importante de discussão entre especialistas do setor. Nesse contexto, uma capacidade de produção nacional expandida poderá permitir que o Brasil desempenhe um papel de liderança nesses importantes desenvolvimentos da indústria nuclear mundial.

– A nossa infraestrutura é adequada para este empreendimento?

A fim de garantir um suprimento seguro de HALEU, a atual infraestrutura do ciclo de combustível nuclear destinada aos reatores nucleares comerciais que usam urânio de baixo enriquecimento (Low Enriched Uranium – LEU) a até 6%, que consiste em mineração, beneficiamento, conversão, enriquecimento e fabricação de combustível, precisará ser mais desenvolvida e mais robusta. Dependendo da localização das instalações dessa infraestrutura, meios de transporte associados também precisarão ser desenvolvidos.

No entanto, ao contrário do material necessário para os reatores de pesquisa e alvos para produção de radioisótopos, o investimento industrial necessário em infraestrutura para produção de HALEU para reatores comerciais é substancial, sendo realisticamente possível apenas se houver perspectivas de demanda suficiente e se os preços forem adequados e aceitável para os futuros clientes.

– Qual será a real necessidade do mercado para este combustível?

-É muito difícil fazer previsões confiáveis da demanda da HALEU para futuros reatores comerciais com base nas informações atualmente disponíveis. Estão em discussão vários projetos avançados de reatores que envolvem o uso de um nível de enriquecimento de 19,75%. Um fator que afeta se esses projetos serão ou não concretizados será uma nova infraestrutura para garantir o fornecimento da HALEU. Atualmente, não há uma avaliação consolidada das necessidades de HALEU, mas muitos projetos apontam para um futuro que envolve uma demanda crescente de reatores comerciais usando esse tipo de combustível.

– Neste campo, qual será a importância dos Pequenos Reatores no futuro?

-O desenvolvimento de pequenas centrais nucleares tem sido de particular interesse nos últimos anos. Esses tipos de reatores SMR tipicamente têm uma saída elétrica de 3 a 100 MWe, mas alguns projetos têm potências mais altas de, até 300 MWe. Os SMRs oferecem benefícios em termos de flexibilidade devido à menor produção de energia elétrica e são atraentes porque os custos de capital por usina são menores. Muitos dos projetos envolvem ciclos de reabastecimento ou núcleos de vida útil muito longos, exigindo maior enriquecimento do material físsil no núcleo.

De acordo com uma avaliação de 2016 da Organização de Cooperação e Desenvolvimento Econômico / Agência de Energia Nuclear, até 21 GWe de SMRs poderiam ser adicionados até 2035 em um cenário de otimista. Isso representa 3% da total capacidade nuclear instalada global. Esta avaliação não leva em consideração o potencial de desenvolvimento adicional de tecnologias SMR, como atualmente conhecidas e com potencial de realização realista.

 -Qual é a base da tecnologia que será usada nesses pequenos reatores?

– Os projetos de SMR podem basear?se na tecnologia  tradicional de água leve (LWR) ou na tecnologia avançada de reatores (Geração IV), como os reatores de alta temperatura (HTR) ou reatores de sal fundido (MSR) ou reatores rápidos resfriados a chumbo também. Além das SMRs, estão sendo desenvolvidos reatores avançados com alta potência elétrica (> 500 MW) que em alguns casos também usam o HALEU.

Analisando a demanda de combustível, podemos distinguir, grosso modo, o seguinte:
• Pequenos reatores modulares baseados em LWR: usam principalmente UO2 com enriquecimento <5%
• Pequenos reatores modulares baseados em HTR: usam principalmente HALEU
• Pequenos reatores modulares baseados em MSR: usam principalmente HALEU
• Pequenos reatores modulares, refrigerados a sódio ou chumbo: usam principalmente HALEU ou óxidos mistos (MOX)
• Reatores avançados > 300 MWe: estes são principalmente reatores rápidos, refrigerados a sódio ou chumbo e usam combustível MOX ou, em alguns casos, HALEU.

– E como está o desenvolvimento desse combustível no mundo?

 – A demanda por HALEU para uso em tecnologias avançadas está nitidamente se tornando um aspecto interessante do ciclo do combustível nuclear global. Também pode ser interessante para os reatores de água leve atuais, especialmente para desenvolver combustíveis mais seguros, os chamados “combustíveis tolerantes a acidentes.”    Provavelmente ainda levará algum tempo até que esses desenvolvimentos resultem em uma demanda significativa por HALEU. Protótipos ou “lead test assemblies” (LTA), no entanto, exigirão volumes menores em um futuro próximo. Se esses programas de LTA forem bem?sucedidos, o volume de HALEU necessário para suportar quantidades de recarga para um LWR grande a longo prazo será significativa, de cerca de 40tU/recarrega com 16% de enriquecimento de U?235.

– Há estudos sobre a demanda desse combustível ?

– O Instituto de Energia Nuclear (NEI) da indústria nuclear dos EUA avaliou a demanda nacional da HALEU em 2018. A NEI pesquisou desenvolvedores de reatores avançados e projetistas de combustível que usam HALEU a fim de identificar suas necessidades anuais até 2030. A demanda anual de menos de 1 tonelada de HALEU em 2018 deverá aumentar para cerca de 185 toneladas de HALEU até 2030 em várias faixas de enriquecimento, que variam de 13 a 19,75%.

É claro que esses números devem ser tratados com cautela, mas mostram que a indústria nuclear pode precisar da HALEU no curto prazo para novos desenvolvimentos. Os volumes esperados podem exceder rapidamente as atuais necessidades estabelecidas para reatores de pesquisa e outros fins.