Poder nuclear? Não tenha medo - nosso futuro de energia limpa é radioativo.

2023-01-25 18:24:02 by Lora Grem

Todos nós gostaríamos de viver no mundo dos contos de fadas e balas de goma, onde todo o nosso poder vem do vento e do sol. Mas quando você fala com pessoas que sabem do que estão falando, uma coisa fica clara: as energias eólica e solar serão uma grande parte do nosso futuro energético, mas não serão tudo. Essas são fontes de energia renováveis, que se enquadram no amplo guarda-chuva da energia de baixo carbono, mas o sol não brilha o tempo todo e o vento nem sempre sopra. Várias empresas estão trabalhando em novas tecnologias de bateria para armazenar energia eólica e solar para os períodos de inatividade, mas precisamos de outras fatias em nossa torta de energia para gerar energia 24 horas por dia, 7 dias por semana. Elas são chamadas de fontes de energia 'firmes' ou 'carga de base', e cobrimos algumas - como hidro e geotérmico - que, com sorte, substituirá parte do que obtemos do petróleo e do gás.

Mas há uma fonte de energia limpa e constante que já fornece 20% da eletricidade nos Estados Unidos: a energia nuclear. No mundo real do futuro, uma grande fatia da torta é radioativa.

“Ninguém que seja um engenheiro de verdade poderia imaginar algo além de cerca de 80% de energia eólica e solar. Acho que é muito menos do que 80%”, diz Paul Dabbar, um ilustre pesquisador visitante do Centro de Política Energética Global da Universidade de Columbia. Ele é um ex-oficial de submarino nuclear que se tornou subsecretário de ciência e inovação do Departamento de Energia. Algo entre 20 e 50% de nossa torta de energia precisa estar disponível de forma constante e confiável, o que eólico e solar não podem fornecer sem as tecnologias de bateria que não temos atualmente. Mesmo assim, há algum ceticismo entre os serviços públicos e outras pessoas cujo trabalho é manter as luzes acesas. A geotérmica e a hidrelétrica estão ajudando nas bordas, mas o problema é a escala. “Ou você vai operar usinas de gás com captura de carbono”, acrescentou Dabbar, referindo-se à tecnologia ainda não comprovada para capturar as emissões de carbono de usinas de gás natural antes que ele flutue para a atmosfera, “ou você vai precisar de energia nuclear. ”

Uma vez construídas, as usinas nucleares são limpas, baratas e produzem muita energia o tempo todo.

Alguns no movimento ambiental se opõem à energia nuclear, e a Alemanha, por exemplo, estava prestes a fechar suas usinas por um tempo. Mas isso não é realista agora e não é realista quando você considera nossas futuras demandas de eletricidade. “Se realmente vamos deslocar toda essa energia fóssil e eletrificar o setor de transporte em alto grau, e talvez eletrificar outros setores, isso apenas aumentará bastante a quantidade de eletricidade que usamos”, diz o Dr. Matt Bowen, pesquisador do Center on Global Energy Policy. “Todos os cenários que o Princeton Net Zero América as pessoas olharam, acho que nossa geração de eletricidade sempre pelo menos dobra depois de 2050. Vamos fechar todas as usinas nucleares e ainda de alguma forma dobrar nossa geração nos próximos vinte e poucos anos? Parece altamente implausível para mim.

Não há transição de baixo carbono em que a energia permaneça confiável e acessível sem energia nuclear. Depois de construídas, essas usinas são baratas: o combustível é mais barato que o gás e o carvão, você precisa de alguma manutenção (que, aliás, você também tem de energia eólica e solar) e uma usina pode operar por 80 anos. E, novamente, tudo é baseado em tecnologia madura que já está alimentando nossas casas e empresas. As possibilidades de fusão - o processo de combinar átomos para criar energia que viu um avanço em dezembro - são toda uma 'outra conversa'.

Por enquanto, estamos falando de fissão: divisão de átomos. Provavelmente precisaremos construir mais dessas usinas, o que não é exatamente fácil. Primeiro de tudo, há público apreensão . Todos nós temos alguma imagem em nossas mentes de um desastre nuclear, seja Cherynobyl ou Fukushima ou Three Mile Island aqui nos Estados Unidos. Mas, no esquema das coisas, as mortes relacionadas à energia nuclear são muito raras, principalmente em comparação com o petróleo e o carvão.

“O reator de Chernobyl era um projeto horrível que era literalmente ilegal nos Estados Unidos. Não era seguro”, diz Dabbar. “À medida que a temperatura subia no reator, a potência aumentava. Essa questão fundamental é muito ruim. Mesmo os próprios russos não o constroem mais. No Japão, era um local ruim. Não o coloque em determinados locais que possam apresentar problemas, como um tsunami. Se você olhar para Three Mile Island, ninguém morreu, nada realmente saiu. O reator foi destruído. Derretia por dentro, mas não fazia mal a ninguém. Obviamente, isso não foi positivo, e as coisas que permitiram que isso acontecesse foram consertadas. Foi principalmente sobre instrumentação e treinamento.” Esse último foi em 1979 na Pensilvânia, que ainda hoje obtém 36% de sua energia nuclear. Fica atrás de sete estados, incluindo Carolina do Sul (56%) e Illinois (54%). O tipo de problema de localização que Fukushima expôs sempre será um problema, principalmente porque o mesmo clima que estamos tentando salvar está servindo para eventos climáticos mais extremos, mas eles são um problema para qualquer projeto de energia. No Texas em 2021, foram as usinas de gás que congelaram .

Three Mile Island deu início a uma séria recessão para a indústria nuclear dos EUA.

Outro ponto de discórdia para o público é a eliminação de resíduos. Dabbar dirigiu o maior programa de descarte do mundo enquanto estava no Departamento de Energia, e ele dirá que não é um problema tecnológico. “Tem havido principalmente um bloqueio político sobre o assunto, não limitações científicas, ambientais ou de engenharia. A capacidade de consolidar, concentrar e colocar o lixo nuclear em uma forma segura, em um local seguro, é totalmente factível. Isso não é um desafio.” O desafio é encontrar esse local seguro. Foi acordado um local em Montanha Yucca de Nevada , mas ondas de politicagem paralisaram esse plano. Dabbar apoia a ideia de um local de armazenamento central, seja “armazenamento geológico de longo prazo que pode durar milênios” ou “armazenamento provisório, que pode durar 100 ou 200 anos”. Já despachamos material nuclear pelos EUA por trem e caminhão e o armazenamos em um local seguro. Sabemos como fazer isso porque fazemos isso o tempo todo quando submarinos movidos a energia nuclear e porta-aviões precisam reabastecer.

(Curiosidade: Dabbar diz que projetos mais recentes para esses reatores permitem que alguns navios da Marinha passem mais de 40 anos sem reabastecer. Mesmo com os submarinos mais antigos, eram cerca de 20 anos.)

Há um problema político mais espinhoso do outro lado do processo: a aquisição do combustível. A Rússia atualmente domina os principais mercados que atendem à cadeia de abastecimento de combustível nuclear. Depois que o urânio é extraído, ele passa por vários estágios de processamento diferentes. Dois deles são, individualmente, “conversão” e “enriquecimento”. A Rússia tem grande influência nesses dois mercados, mas os EUA e o restante do Ocidente têm trabalhado para desembaraçar suas cadeias de suprimentos desde a invasão da Ucrânia pela Rússia. “Os Estados Unidos devem conseguir se afastar amplamente da Rússia este ano”, diz Bowen, que publicou um artigo sobre o tema em maio. Sempre precisaremos lidar com o fato de que não extraímos muito urânio internamente, mas podemos obter mais controle sobre o equivalente nuclear do refino de petróleo.

O plano era armazenar lixo nuclear nas profundezas da montanha Yucca, onde não há muito por perto.

OK, com todo o combustível (gasto) e conversa (geo)política fora do caminho, chegamos ao verdadeiro obstáculo para a energia nuclear proliferação nos EUA: é muito caro construir uma usina nuclear. O infame exemplo recente é a expansão da Plant Vogtle, um projeto da Geórgia no qual dois novos reatores poderiam entrar em operação este ano, após seis anos de atrasos e US$ 20 bilhões em custos excedentes. A conta de US$ 33 bilhões é mais que o dobro as projeções de custos originais . A Dra. Magdalena Klemun estudou a economia da energia nuclear no MIT antes de ingressar na Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong. Ela diz que os problemas americanos com a entrega de usinas nucleares no prazo e dentro do orçamento estão ligados a requisitos de segurança cada vez mais rigorosos - o que não é ruim - e ao declínio da produtividade da construção que afeta todos os setores, mas atingiu particularmente o nuclear.

“Qualquer projeto de construção no local está sempre sujeito a problemas com o gerenciamento da equipe de construção, problemas com a cadeia de suprimentos, entrega pontual de diferentes materiais e componentes”, diz Klemun. Mas com o nuclear, “cada parafuso que você coloca requer documentos antes do plano onde exatamente ele deve ser colocado e, em seguida, os documentos posteriores confirmam que tudo foi feito exatamente da maneira certa”. Esses projetos sofrem com o aumento dos “custos intangíveis” no canteiro de obras. Mais do que isso, porque basicamente paramos de construir usinas nucleares por décadas, podemos ter perdido uma etapa.

A visão de Dabbar é um pouco diferente. “‘On time, on budget’ é algo que não faz parte da cultura da indústria nuclear”, diz ele. “Em um grau razoável, muitas pessoas na indústria simplesmente assumiram que tudo estaria significativamente acima do cronograma e do orçamento. É um pouco como se você estivesse construindo uma casa e seu empreiteiro lhe desse um preço, mas eles imediatamente pensaram que nunca funcionaria e você teria que pagar o dobro. Bem, parabéns, quase certamente será o dobro.

A expansão da Plant Vogtle foi elogiada como o renascimento da energia nuclear nos Estados Unidos, mas as coisas não saíram exatamente como planejado.

Isso compreensivelmente assustou as concessionárias locais e afugentou o tipo de investimento de capital que poderia fazer esses projetos decolarem com mais frequência. “Se você é um CEO de uma empresa de energia e está procurando vários tipos de usinas para construir, muitos executivos [que apoiaram usinas nucleares] foram demitidos e as empresas vão à falência”, diz Dabbar. E não é novidade: “Se você voltar a todos os outros ciclos de construção nuclear nos EUA, haverá uma falência após a outra. Isto não é apenas a Geórgia e Carolina do Sul . Houve Serviço público em New Hampshire e elétrica El Paso , e Iluminação Long Island entrou em falência e desapareceu.” Grandes projetos nucleares geralmente apresentam “controles muito, muito ruins sobre a construção, orçamento e cronograma”.

No National Reactor Innovation Center do Departamento de Energia, a diretora Ashley Finan diz que estão em andamento tecnologias de construção que reduzirão os custos. “Construímos protótipos de tijolos de aço, que algumas pessoas dizem ser uma abordagem do tipo Lego para concreto e aço para energia nuclear.” Ela acrescenta que eles também estão analisando como uma prática recomendada da indústria de túneis, “perfuração de eixo vertical”, pode reduzir custos e tempo. Mas outros grandes projetos de engenharia civil têm alguns desses mesmos problemas, diz Dabbar, e ele acredita que há uma solução que remonta aos seus dias em um submarino nuclear: construí-los menores.

Em vez de um reator gigante de 1.200 megawatts, você poderia ter quatro reatores de 300 megawatts no mesmo local. Com os Reatores Modulares Pequenos (SMRs) temos a vantagem de construir grande parte deles em fábricas, com processos padronizados que reduzem os custos e atrasos. “É daqui que todos os ex-funcionários da Marinha vêm há anos”, diz ele. “A Marinha usa Reatores Modulares Pequenos – mais conhecidos apenas como reator nuclear para um submarino ou porta-aviões – construídos em um local central, principalmente na Virgínia, perto de Roanoke. Em seguida, eles os colocam em um caminhão e os despacham para o estaleiro e o soldam. Uma parte muito significativa de todo o reator é feita em uma fábrica em algum lugar e enviada. Os reatores da Marinha são entregues no prazo e dentro do orçamento em submarinos e porta-aviões o tempo todo. Na verdade, é uma máquina muito bem afiada.”

E se, em vez de um projeto de usina nuclear grande e pesado para um local específico, tivéssemos um projeto padronizado para um reator com um quarto ou um décimo do tamanho que poderíamos fabricar em uma fábrica e enviar para um local, onde poderia ser instalado em um processo mais próximo do que temos para submarinos nucleares e porta-aviões? Se precisarmos de mais energia do que um reator pode fornecer, podemos empilhar vários em um único local. Em um modelo, poderíamos conectar essas coisas em locais de antigas usinas de carvão e usar o transmissão infraestrutura já instalada para conectá-los à rede rapidamente. Também existem planos para “microrreatores” ainda menores que os SMRs. Eles poderiam abastecer uma única grande instalação, como um hospital, ou uma comunidade remota por conta própria. Isso pode assustá-lo, mas lembre-se de que muitos desses novos projetos avançados de reator têm recursos de segurança inerentes que permitem que eles desliguem e eliminem o perigo sem muita intervenção humana.

Agora imagine que estamos produzindo isso em fábricas e enviando-os para onde quer que sejam necessários em todo o país. Aliás, nem precisa imaginar: na terça-feira, a U.S. Nuclear Regulatory Commission aprovado um modelo SMR da NuScale. Um reator individual produzirá 50 megawatts sozinho, mas pode ser empilhado em grupos de quatro, seis ou doze. A linha de montagem mudou tudo por um motivo. Precisamos de um para usinas nucleares, porque precisamos de energia nuclear.

Jack Holmes Escritor Sênior

Jack Holmes é redator sênior da LocoPort, onde cobre política e esportes. Ele também apresenta o Useful Context, uma série de vídeos.

---