O que é a IV Geração de reatores nucleares?

Com o desenvolvimento tecnológico, desde a década de 50 até a atualidade, a indústria nuclear avança, desenvolve modelos de reatores e torna-se cada vez mais segura e competitiva no mercado. A geração IV desses modelos é introduzida como uma tendência mundial.

As chances de escassez de energia no mundo moderno podem ser caracterizadas pela dificuldade de conseguir tal produto em suprimentos como óleo, carvão e gás. Portanto, uma alternativa é conseguir energia através da fissão nuclear (reação em cadeia que consiste na transformação da matéria em energia, provinda da quebra do núcleo de um átomo instável). No Brasil, esse setor corresponde a aproximadamente 3% da produção total, fornecida pelas usinas Angra 1 e 2. Ambas são PWR (reator de água pressurizada), portanto classificadas como reatores de II geração.

Definição de reator nuclear

Reatores nucleares são definidos como dispositivos que capacitam a ocorrência das reações de fissão nuclear, pois em seu ambiente há materiais fissionáveis como Urânio (U) e plutônio (Pu), por exemplo. Um quilograma de urânio-235 fornece 7, 3 10¹³ Joules.  Através de um sistema de refrigeração, o calor liberado da reação é transformado, em parte, em energia elétrica. Os reatores hoje são classificados de acordo com sua geração.

I, II, III e IV Geração

Os primeiros protótipos foram dimensionados apenas para fins de pesquisa e produzidos nas décadas de 50 e 60. São chamados de Reatores de I Geração. II Geração são os primeiros reatores que tiveram valores comerciais - normalmente utilizam água como refrigerantes e foram produzidos entre 1965 – 1996. A III geração é a classe daqueles que são produzidos até hoje. Possuem maior eficiência energética comparado com os de II geração.

Para IV geração tem-se esperança de que, a partir de 2030, várias usinas já estejam sendo produzidas e fornecendo energia em larga escala com bastante segurança e competitividade econômica. Há a estupenda estimativa de que a capacidade de geração de energia será de 100  a 300 vezes maior que tecnologias inferiores produzem atualmente.

Alguns modelos são já conhecidos e classificados em dois subgrupos: os reatores térmicos e rápidos. Os reatores térmicos (que utilizam nêutrons térmicos ou lentos) demonstram mais eficácia quando comparados com nêutrons rápidos por criarem isótopos (átomos com a quantidade de prótons igual e quantidade de nêutrons diferente) mais pesados. Os reatores rápidos, por sua vez, utilizam nêutrons rápidos de actenídeos (grupo de elementos com números atômicos entre 88 e 104) em um ciclo de combustível nuclear. Assim, a taxa de formação de combustível é maior que sua taxa de consumo.

Saiba mais

São necessários vários textos desse para explicar todos os modelos associados a essa geração, contudo é possível exemplificar. O reator SFR (reator rápido de sódio) utiliza sódio como refrigerante. Estudando um trocador de calor, é conhecido que a importância de propriedades termofísicas é um fator primordial para designar qual fluido é o refrigerante adequado para o sistema. A análise entre condutividade térmica é um exemplo disso. Comparando o Sódio líquido, que apresenta a condutividade térmica de 86 W/(mK)(125oC), com o vapor de água que apresenta apenas 0,016 W/(mK)(125oC), percebe-se, mesmo que só intuitivamente, a diferença notável.

A implementação de tais modelos dessa geração já é realidade em países como Japão, Coreia e França apesar de serem encontradas ainda em pequenas dimensões. No caso do Brasil, no entanto, o assunto engloba problemas no contexto político que impossibilita as estimativas no que diz respeito à sua implementação no país.

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*Artigo enviado pelo leitor Marionir Neto (marioniir@hotmail.com).