terça-feira, 4 de junho de 2019

O reator nuclear avançado da ThorCon


Já se passaram 30 anos desde que os Estados Unidos construíram  a ultima central nuclear.
Uma série de novos projetos surgiram e, graças aos avanços nas técnicas e capacidades informáticas e ao conhecimento adquirido foram aparecendo novos projetos, e muitos deles estão prontos para serem construídos, sendo economicamente muito viáveis.



Photo ThorCon


Nos últimos anos, tem havido um crescente consenso entre os cientistas de que a energia nuclear é fundamental para mitigar os piores efeitos do aquecimento global. Os Estados estão mudando de Renewable Energy Mandates para Clean Energy Standards, neutros à tecnologia, onde se inclui a energia nuclear.
Por isso, é bom que o desenvolvimento de novas tecnologias nucleares esteja mais avançado do que a maioria das pessoas pensa. Muitas novas empresas nucleares emergentes surgiram nos Estados Unidos, na China e no Canadá, especialmente aquelas que projetam pequeno reatores modulares (SMRs).
É importante ressaltar que todos são seguros, o que significa que o reator simplesmente não vai derreter ou causar qualquer um dos pesadelos que as pessoas pensam quendo ouvem falar da energia nuclear. Apenas desliga e arrefece.








A Canadian Nuclear Laboratories anunciou a tecnologia SMR como uma prioridade de pesquisa e o Canadá agora tem um roteiro, e prometeu construir uma planta de demonstração SMR no seu site até 2026. 
A China também está indo rapidamente na sua SMR Linglong One de 100 MW , devendo gerar calor para um distrito residencial, substituindo caldeiras a carvão.
Enquanto alguns projetos de SMR são baseados no reator de água leve tradicional que usa urânio levemente enriquecido, outros envolvem sal fundido e outros combustíveis, como tório e tório + urânio.
Um destes reactores é o ThorCon , um reactor de fissão com um combustível líquido salino contendo tório + urânio. Um protótipo ThorCon de 500 MW em escala real deve poder ser construído e operado dentro de quatro anos.
Os reatores de sal fundido não são completamente novos. Os Estados Unidos conduziram com sucesso uma Experiência de Reator de Sal Fundido ( MSRE ) no Laboratório Nacional de Oak Ridge nos anos 50.


Photo ThorCon


Testes de irradiação em uma mistura de sais de fluoreto de lítio e tório estão em andamento no High Flux Reactor em Petten, na Holanda. A Energia Terrestre também está desenvolvendo um Reator de Sal Fundido Integrado .
Mas o ThorCon adota uma abordagem diferente na laboração. Ele seria completamente fabricado em blocos de 150 a 500 toneladas num estaleiro, montado e depois rebocado para o local, produzindo melhorias de ordem de grandeza em produtividade, controle de qualidade e tempo de construção.
A gênese da ThorCon está na produção de navios, uma das poucas indústrias a serem refinadas para a construção de grandes tecnologias complexas. O Hellespont Fairfax, o maior petroleiro de casco duplo já construído, é um dos oito navios construídos pela empresa antecessora da ThorCon. Foi construído em menos de 12 meses e custou 89 milhões de dólares em 2002.


A ThorCon é projetada para levar a qualidade e a produtividade do estaleiro ao poder da fissão. Mas a estrutura da ThorCon é mais simples e muito mais repetitiva do que a construção de um grande navio. A ilha de fissão emprega chapa de aço, paredes de sanduíche cheias de concreto ou areia. Isso resulta em um edifício forte, hermético, dúctil. Uma linha de painéis adequadamente implementada será capaz de produzir esses blocos usando menos de 2 homens-hora por tonelada de aço.
Cada fábrica da ThorCon é baseada em um ou mais cascos, cada um contendo dois módulos de potência de 250 MWe, um turbogerador supercrítico de 500 MW, disjuntores isolados a gás (GIS), uma lagoa de calor de decaimento e auxiliares (veja a figura acima). A ilha da fissão está na extremidade dianteira do casco. A ré da ilha de fissão está a célula geradora de vapor (SGC). À popa do SGC está a sala de turbinas, que contém o turbogerador, o excitador, os condensadores, os aquecedores de ar, as bombas e o tratamento de condensado.
Um único grande pátio de reatores pode produzir vinte gigawatts por ano, fornecendo eletricidade limpa, confiável e livre de CO2 a $3 / kWh, mais barato que o carvão.








A operação de reatores de sal fundido é inerentemente fácil. Em vez de construir componentes que duram 40 ou mais anos num ambiente extremamente difícil, com pouca manutenção, a ThorCon foi projetada para substituir todas as peças-chave regularmente, com pouca interrupção na produção de energia.
A cada quatro anos, todo o ciclo primário é substituído, devolvido a uma instalação de reciclagem centralizada, descontaminado, desmontado, inspecionado e recondicionado. Os upgrades podem ser introduzidos sem interromper significativamente a produção de energia
É claro que este reator, como a maioria dos SMRs, é seguro. Como o combustível ThorCon é um sal líquido, se o reator superaquecer por qualquer motivo, o ThorCon irá se desligar e manejar passivamente o calor de decomposição. Sem energia, sem máquinas, não é necessária nenhuma operação ou intervenção humana.
Os operadores, não podem fazer nada para impedir o desligamento e o arrefecimento seguros. O combustível derramado simplesmente flui para um tanque de drenagem, onde é arrefecido passivamente. Os produtos de fissão problemáticos, incluindo I-131, Sr-90 e Cs-137, são quimicamente ligados ao sal e vão acabar no tanque de drenagem também.



Photo ThorCon

A ThorCon combina um coeficiente de temperatura fortemente negativo com uma enorme margem de segurança de temperatura entre a temperatura de operação de 700 ° C e a temperatura de ebulição do combustível (1430 ° C).
A construção também é uma estrutura extremamente forte. Não pode ser penetrado nem mesmo por um jato da Boeing num impacto perpendicular a 400 nós. O casco, que é uma barreira dupla, é apenas uma de pelo menos três barreiras contra gases entre o sal de combustível e a atmosfera. O silo é uma estrutura estanque ao gás.
Mas mesmo se fossem, não há mecanismo interno de dispersão. O reator ThorCon opera a uma pressão quase igual a pressão atmosférica ambiente, aproximadamente o mesmo que uma mangueira de jardim de quintal. No caso de rutura primária, há pouca energia de pressão e nenhuma mudança de fase de líquido para gasoso. O combustível derramado simplesmente flui para o tanque de drenagem, onde é arrefecido passivamente e endurece para formar um sólido.

ThorCon é um conversor de tório. A carga inicial de combustível é em grande parte de tório. Durante o ciclo de combustível de oito anos, uma porção do tório fértil é convertida em U-233 físsil, que então se torna parte do combustível. Cada ThorCon exigirá apenas cerca de 5 kg de urânio enriquecido 19,7% e 9 kg de tório por dia, em média, para produzir 4.000.000.000 kWh de eletricidade, segura, livre de poluição e livre de CO2 por ano, gerando apenas um barril de lixo a cada quatro anos. Não esquecer que uma central de carvão normal leva 10 mil toneladas de carvão por dia, ou pouco menos de 15 milhões de toneladas no mesmo período de quatro anos.
O consumo líquido de urânio da ThorCon é menos da metade do consumo de um reator tradicional, devido à sua maior eficiência térmica, remoção de Xe-135 e produção de tório por U-233.
Uma vez que precisamos triplicar a energia nuclear no mundo dentro de 20 anos, a fim de ter alguma esperança de mitigar os piores efeitos do aquecimento global, além de trazer as energias renováveis ​​o mais rápido possível, essa é uma ótima maneira programarmos o nosso futuro.

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Fonte//Forbes





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