Google e Amazon apostam alto em energia nuclear, mas o que acontecerá com lixo radioativo?

Os acordos anunciados por Google e Amazon na semana passada para alimentar seus negócios de inteligência artificial com mini usinas de energia nuclear marcam uma nova fronteira para os chamados reatores de pequeno porte.

A planejada nova geração de unidades de energia compactas são mais rápidas e menos caras de fabricar do que as convencionais, e são mais simples de operar, dizem seus defensores.

Mas os anúncios podem complicar uma questão já complexa que tem atormentado a indústria desde o início da era atômica.

Assim, o que fazer com o fluxo interminável de combustível usado e outros resíduos radioativos que são subprodutos da energia nuclear?

EUA não conseguiram resolver questão

Os EUA falharam até agora em seu esforço de décadas para construir um depósito subterrâneo para armazenar os resíduos dos reatores de energia nuclear forma perpétua, deixando-os acumulados nos terrenos dos complexos de reatores.

No entanto, alguns especialistas que estudaram os projetos dos reatores de pequeno porte, ou SMRs, dizem que eles produzirão resíduos mais potentes do que seus irmãos mais velhos de maior escala – e em maior quantidade.

Eles questionam se o combustível usado dos SMRs pode ser armazenado com segurança nos locais dos reatores acima do solo.

Parceira da Amazon na área consome muito combustível

Um relatório do ano passado das Academias Nacionais de Ciências, Engenharia e Medicina citou a descoberta de que as unidades planejadas pela empresa nuclear que trabalha com a Amazon, a X-Energy, produziriam quase 24 vezes mais combustível usado por ano do que muitas usinas existentes para uma quantidade equivalente de energia nuclear.

“É irresponsável seguir em frente e construir muito mais energia nuclear sem resolver o problema dos resíduos”, diz Allison Macfarlane.

Ele serviu como presidente da Comissão Reguladora Nuclear dos EUA durante o governo Obama.

O CEO da Amazon Web Services, Matt Garman, disse à revista “Barron’s” que não estudou as implicações dos resíduos do acordo de sua empresa para energia nuclear envolvendo a X-Energy.

O CEO da X-Energy, J. Clay Sell, diz que sua empresa estimou que suas unidades produziriam menos resíduos do que a frota existente de reatores de grande porte do país.

“A questão dos resíduos é importante”, ele diz. “Mas não é algo que mudaremos materialmente.”

Parceira do Google diz que tem capacidade de lidar com resíduos

O Google, controlado pela Alphabet, não respondeu a uma mensagem da “Barron’s” solicitando comentários sobre os impactos dos resíduos do seu acordo com a Kairos Power, com sede na área da Baía de São Francisco.

A porta-voz da Kairos, Ashley Lewis, disse em uma declaração que os resíduos de seus reatores podem ser manejados com segurança usando métodos estabelecidos.

“A indústria nuclear dos EUA tem gerenciado de forma segura o combustível usado por décadas em locais em todo o país”, informou.

“A Kairos Power usará os mesmos métodos comprovados para armazenar o combustível usado com segurança até que os Estados Unidos finalizem uma estratégia específica para a gestão e disposição final.”

Como funciona o manejo de resíduos nucleares?

Quando o combustível usado é removido do núcleo do reator de uma usina nuclear, ele passa vários anos resfriando-se em piscinas de água.

Isso até que possa ser transferido com segurança para contêineres de armazenamento conhecidos como tanques secos.

Os tanques foram projetados para servir como um método provisório de armazenamento de combustível usado na propriedade da usina até seu descarte.

Histórico de legislação

Sob a legislação dos anos 1980, o Departamento de Energia ficou responsável por essa etapa de descarte.

Foi instruído a desenvolver um repositório geológico, um poço subterrâneo profundo onde o combustível usado e outros resíduos poderiam ser mantidos perpetuamente.

Os resíduos nucleares podem reter níveis perigosos de radioatividade por milhares de anos.

O departamento começou a cobrar uma taxa dos operadores de usinas para lidar com o trabalho de descarte em 1998.

Mas nunca começou o processo de coleta do lixo radioativo dos reatores porque não tinha lugar para levá-lo.

Inciativas mais recentes

O trabalho em um repositório geológico na região da Montanha Yucca, em Nevada, a cerca de 160 quilômetros a noroeste de Las Vegas, foi cancelado em 2010 pelo então presidente Obama, a pedido do falecido senador Harry Reid, de Nevada.

Até então, o governo já havia gasto US$ 9 bilhões em divulgação para a comunidade, estudos de engenharia e outras etapas de planejamento do projeto.

Sem uma opção subterrânea, os tanques secos que foram projetados para uso provisório tornaram-se efetivamente a solução permanente da indústria para o armazenamento de resíduos nucleares.

Macfarlane, que agora dirige a Escola de Política Pública e Assuntos Globais da Universidade de British Columbia, diz que essa estratégia é insustentável.

Segundo ela, os tanques têm uma vida útil incerta e requerem manutenção contínua dos operadores das usinas.

Mesmo nos casos em que as usinas foram desativadas há muito tempo.

Atual estado de produção de resíduos

Até o final de 2022, havia mais de 90.000 toneladas métricas de combustível nuclear usado em piscinas de resfriamento e tanques em mais de 100 locais em 39 estados, de acordo com o Departamento de Energia.

Assim, isso excede a capacidade de alguns grandes navios de contêiner transcontinentais.

Em setembro de 2023, o governo federal havia pago cerca de US$ 10,6 bilhões de dólares em sentenças e acordos para reivindicações judiciais.

Elas se tratam de sua incapacidade de lidar com os resíduos radioativos das usinas, de acordo com o Departamento de Energia.

“É frustrante que não tenha havido movimento algum no descarte permanente”, diz Dale Klein, professor de engenharia nuclear na Universidade do Texas em Austin.

Ele trabalhou no planejamento para o local de Yucca Mountain como presidente da NRC sob o presidente George W. Bush.

Um porta-voz do Departamento de Energia não comentou o assunto no momento em que foi procurado.

Preocupações com segurança da energia nuclear

A necessidade de armazenamento pareceu perder urgência nos últimos anos, quando a energia nuclear ficou em segundo plano em relação ao gás natural.

Há preferência por essa fonte de energia, recentemente abundante, e às fontes renováveis que parecem mais verdes.

O desastre nuclear de Fukushima, em 2011, no Japão, reforçou as preocupações gerais com a segurança da energia atômica.

Por conseguinte, isso resultou em atrasos e incertezas em torno dos projetos de novas usinas.

Mas essa tendência pode estar se revertendo agora, com os requisitos de IA das empresas de tecnologia.

Juntamente com as necessidades de residências e carros cada vez mais eletrificados.

Isso alimenta a demanda por capacidade de geração livre de emissões, diz David Brown, diretor da consultoria de energia Wood Mackenzie.

A energia atômica também recebeu um impulso com a dotação de US$ 2,7 bilhões do Congresso no ano passado.

Assim, a destinação foi para o enriquecimento doméstico de combustíveis nucleares.

Incluindo o tipo de “urânio de baixo enriquecimento com alto teor” a ser usado por reatores avançados, como as unidades de módulos pequenos, diz Brown.

Nova perspectiva para energia nuclear

A nova perspectiva para a energia nuclear começou a ganhar destaque em setembro, quando a Microsoft anunciou que havia assinado um contrato de 20 anos com a Constellation Energy para comprar energia da usina Three Mile Island, atualmente desativada.

Posteriormente, na semana passada, o Google e a Amazon anunciaram que trabalhariam com desenvolvedores de reatores de pequenos módulos para ajudar a concretizar a nova tecnologia.

No entanto, o Google disse que pretendia começar a extrair energia de unidades SMR projetadas pela Kairos a partir de 2030.

Enquanto a Amazon anunciou um acordo para participar de uma rodada de financiamento de US$ 500 milhões para a X-Energy desenvolver suas unidades SMR de próxima geração e tecnologia de combustível.

Klein, professor da Universidade do Texas, diz que a comercialização de SMRs inevitavelmente resultará em mais resíduos.

Mas que o armazenamento no local baseado em tanques deve ser capaz de acomodar esse crescimento em um futuro próximo.

Ainda assim, outros têm menos certeza.

Risco com reatores menores de energia nuclear

De acordo com um artigo de 2021, co-escrito por Macfarlane, o tamanho compacto dos pequenos reatores modulares pode se traduzir em mais resíduos – e mais perigosos – do que os gerados pelas unidades existentes de tamanho normal.

No entanto, isso poderia prejudicar a capacidade dos operadores de gerenciar o armazenamento no local.

Os autores do estudo, publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, não examinaram especificamente os reatores Kairos e X-Energy.

Mas esses modelos têm características semelhantes às das unidades que fizeram parte da pesquisa.

As possíveis complicações de descarte decorrem de ajustes operacionais e de projeto que os construtores de SMRs planejam implementar para compensar as perdas de eficiência de combustível inerentes a reatores menores.

Um desses ajustes envolve o uso de combustível mais enriquecido do que o que alimenta os reatores de água pressurizada que compõem a maior parte do parque nuclear existente no país.

Devido a esses níveis mais altos de enriquecimento, o combustível usado dos SMRs pode ter concentrações de determinados isótopos que tornam as reações de “recriticalidade” perigosas.

Assim, se não controladas, “um risco significativo”, escreveram os autores do artigo.

Tipos de combustíveis

O combustível usado dos reatores pesquisados pelos autores do artigo, que incluem modelos planejados pela NuScale, Toshiba e Terrestrial Energy, não seria apenas potencialmente menos estável.

Os reatores também produziriam até 5,5 vezes mais volume de combustível usado do que os reatores de água pressurizada existentes, escreveram eles.

O relatório independente de 2023 das Academias Nacionais de Ciência, Engenharia e Medicina, por sua vez, apresentou uma análise dos fragmentos de combustível envoltos em grafite que a Kairos e a X-Energy planejam usar em seus SMRs.

O estudo citou uma constatação de que o reator Xe-100 da X-Energy produziria quase 160 metros cúbicos de partículas usadas por ano.

Isso para gerar a mesma quantidade de energia que um grande reator de água pressurizada que produz 6,8 metros cúbicos de material combustível usado.

No entanto, o estudo não apresentou nenhuma estimativa comparável para a unidade da Kairos.

Devido às limitações decorrentes de seu tamanho reduzido, os SMRs exigem componentes adicionais que são expostos à radiação

Isso aumenta a necessidade de armazenamento permanente futuro, de acordo com os autores do estudo de 2021.

Eles estimaram que os SMRs que examinaram gerariam até 35 vezes mais material estrutural contaminado do que um reator de água pressurizada que produz uma quantidade semelhante de energia.

“Estamos trabalhando no problema dos resíduos há muitas décadas e ele não foi resolvido”, diz finalmente Macfarlane.

“Talvez não seja solucionável”.

Com informações do Valor Econômico