Será que teremos energia nuclear para todos?

Physorg

Por que a energia nuclear nunca fornecerá a energia que o mundo precisa
por Lisa Zyga
Tradução: Marcos O. Costa
Os 440 reatores nucleares comerciais em uso no mundo estão ajudando a minimizar o consumo de combustíveis fósseis, mas quanto mais energia nuclear podemos produzir? Em uma análise a ser publicada na próxima edição de Proceedings of the IEEE, Abbott Derek, professor de Engenharia Eléctrica e Electrónica da Universidade de Adelaide, na Austrália, concluiu que a energia nuclear não tem escala para fornecer a energia de que o mundo necessita por inúmeras razões. Os resultados sugerem que seria melhor investir em fontes de energia que atendam verdadeiramente a demanda mundial.

Como observa Abbott em seu estudo, o consumo global de energia hoje é de aproximadamente 15 terawatts (TW). Atualmente, a capacidade de fornecimento global de energia nuclear é de apenas 375 gigawatts (GW). A fim de analisar os limites de escala da energia nuclear, Abbott estima que para suprir 15 TW apenas com a potência nuclear, precisaríamos de cerca de 15.000 reactores nucleares. Em sua análise, Abbott explora as consequências da construção, exploração e desmantelamento de 15.000 reatores na Terra, e leva em consideração fatores como a quantidade de terra necessária, os resíduos radioativos, a taxa de acidentes, o risco de proliferação de armas, abundância e extracção do urânio, e os metais exóticos utilizados para construir os reatores si.

“Uma usina nuclear é muito exigente em recursos e, além do combustível, usa muitos metais raros na sua construção”, disse Abbott ao PhysOrg.com. “A utopia, de um mundo movido por reatores de cisão ou fusão é simplesmente inatingível. Mesmo o fornecimento de um TW aumentaria consideravelmente  o seu consumo destes recursos. ”

Suas descobertas, algumas das quais são baseadas nos resultados de estudos anteriores, estão resumidas abaixo:

Terra e localização: uma usina nuclear exige cerca de 20,5 km2 de terra para acomodar a central nuclear, a sua zona de exclusão, a sua fábricas de enriquecimento e de processamento do minério, a infra-estrutura e o apoio. Em segundo lugar, reatores nucleares têm de ser localizado perto de um corpo de grande massa de água de refrigeração, mas longe das zonas de grande densidade populacional e zonas com risco de desastres naturais. Encontrarmos 15.000 locais na Terra que preenchem estes requisitos é extremamente desafiador.Vida: Cada usina nuclear precisa ser desativada após 40-60 anos de operação devido à fragilização dos nêutrons – as rachaduras que se desenvolvem sobre as superfícies metálicas devido à radiação. Se as centrais nucleares precisam ser substituídas a cada 50 anos em média, então com 15.000 usinas nucleares, precisaríamos construír e fechar uma usina por dia em algum lugar no mundo. Isto porque atualmente  leva-se de 6 a 12 anos para se construir uma central nuclear, e até 20 anos para fechá-la, fazendo com que esta taxa de substituição seja irrealista.

Os resíduos nucleares: Embora a tecnologia nuclear tenha em torno de 60 anos, ainda não há um modo universalmente aceito de eliminação de seus resíduos. É incerto se enterrar o combustível irradiado e os vasos reatores (que são também altamente radioativos) pois eles podem causar vazamento radioativo nas águas subterrâneas ou no ambiente através de movimentos geológicos.

Sinistralidade: Até agora, houve 11 acidentes nucleares com o derretimento total ou parcial do reator. Esses acidentes não podem ser evitados com as melhorias da  tecnologia de segurança, já que são eventos raros que não são previsíveis em um sistema tão complexo como uma usina nuclear, e resultam de caminhos inesperados e imprevistos (como Fukushima). Considerando que estes 11 acidentes ocorreram durante um total acumulado de 14.000 anos-reator de operações desde o início da era nuclear, 15.000 reatores provocariam um grande acidente em algum lugar no mundo a cada mês.

Proliferação: Quanto mais centrais nucleares, maior a probabilidade de que os materiais e conhecimentos para a fabricação de armas nucleares proliferem.

Abundância de urânio: No ritmo atual de consumo de urânio com reatores convencionais, a oferta mundial de urânio viável, que é o combustível mais comum nuclear, vai durar 80 anos. No caso de produzirmos até 15 TW, o fornecimento de urânio viável iria durar menos de 5 anos. (Urânio viável é o urânio que existe em alta concentração de minério, suficiente para que a extração deste seja economicamente justificável.)

Extracção de urânio da água do mar: O urânio é extraído na maioria das vezes a crosta da Terra, mas também pode ser extraído da água do mar, que contém grandes quantidades de urânio (3,3 ppb, ou 4,6 kg trilhão). Teoricamente, esse montante iria durar 5.700 anos usando reatores convencionais para fornecer 15 TW de energia. (Em reatores reprodutores rápidos, onde se estende a utilização de urânio por um fator de 60, o urânio pode durar 300.000 anos. Contudo, Abbott argumenta que a complexidade destes reatores e custo os torna pouco competitivos.) Além disso, como o urânio é extraído, sua concentração na água do mar diminui, de forma que quantidades cada vez maiores de água são necessárias, de modo a extrair a mesma quantidade de urânio. Abbott calcula que o volume de água do mar que precisaria ser processado, tornaria este processo economicamente inviável em menos de 30 anos.

metais exóticos: O núcleo de contenção nuclear é feito de uma variedade de metais raros exóticos que controlam e contêm a reação nuclear: háfnio como um absorvedor de nêutrons, berílio como um refletor de nêutrons, para o revestimento zircônio e nióbio. Eles permitem que o aço resista de 40 a 60 anos contra a fragilização dos nêutrons. A extração desses metais levanta questões que envolvem custos, sustentabilidade e impacto ambiental. Além disso, os metais têm muitos usos industriais concorrentes, por exemplo, o háfnio é usado em chips e o berílio na indústria de semicondutores. Se um reator nuclear fosse construído a cada dia, a oferta global destes metais exóticos necessários para construir núcleos de contenção diminuiria rapidamente o que criaria uma crise de recursos minerais. Este é um argumento novo que Abbott coloca sobre a mesa, e que implica um limite de recursos para toda a futura geração de reatores nucleares, sejam eles alimentados por tório ou urânio.

Como observa Abbott, muitos destes problemas atingem os reatores de fusão, além dos reatores de fissão. Embora ainda seja preciso percorrer que um longo caminho para construirmos reatores de fusão comercial

Claro, nem todos os defensores da energia nuclear estão sugerindo uma utopia nuclear completa, na qual ela atenda as necessidades do mundo inteiro. Porém, muitos deles sugerem que devamos produzir um TW de energia nuclear, o que pode ser viável, pelo menos no curto prazo. No entanto, se dividirmos o cenário de Abbott em 15, ainda se verifica que produzir um TW  atômico é pouco viável. Portanto, Abbott argumenta que, se essa tecnologia não pode fornecer mais do que um 1 TW, talvez o fosse melhor investir em tecnologias que atingissem os 15TW.

“Devido ao custo, complexidade, requisitos de recursos e enormes problemas que pairam sobre a energia nuclear, nossos dólares de investimento seriam mais sabiamente colocados em outro lugar”, disse Abbott. “Cada dólar empregado em energia nuclear, é dólar desviado de pesquisas que aceleriam a criação de tecnologias seguras e na escala de nosso problema, como a solar térmica.”

A energia solar térmica aproveita o Sol para produzir calor que produz vapor que aciona uma turbina para gerar eletricidade. A tecnologia solar térmica evita muitos dos problemas de escalabilidade enfrentadas pela tecnologia nuclear. Por exemplo, apesar de uma fazenda solar térmica exigir uma área de terra um pouco maior do que uma usina atômica da mesma potência, ela pode estar localizada em áreas de deserto não utilizadas. Ela também usa materiais mais seguros e abundantes. Mais importante ainda, a energia solar térmica pode produzir não apenas 15 TW, mas centenas de TW .

No entanto, os maiores problemas com a tecnologia solar térmica são os dias nublados e a noite. Abbott planeja investigar uma série de soluções de armazenamento para este problema de intermitência, que também assola outras soluções de energia renovável, como energia eólica. No período de transição, ele sugere que a dupla utilização do gás natural com unidades térmicas solares é o caminho para a construção de nossa infra-estrutura de energia do futuro.

Mais informações: Derek Abbott. “Será a energia nuclear viável globalmente” Proceedings of the IEEE.

A ser publicado.PhysOrg.com © 2010

Sobre Marcos O. Costa

Arquiteto Urbanista formado pela FAU Mackenzie com mestrado em estruturas ambientais urbanas pela FAUUSP. Associado à Borelli & Merigo, onde desenvolve projetos nas áreas de edificações e urbanismo. É professor da FAAP e da Escola São Paulo. A publicidade exposta neste Blog é de responsabilidade da Wordpress
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