A desintegração de velhas armas do arsenal nuclear é uma das formas de produzir este combustível, conhecido como urânio pouco enriquecido de alto teor - ou HALEU
No interior de uma instalação altamente secreta em Oak Ridge, no Tennessee - a mesma instalação que enriqueceu urânio para a primeira bomba atómica na era do Projeto Manhattan -, os trabalhadores estão a transformar velhas ogivas que não foram explodidas em combustível que irá alimentar cidades.
A receita para criar combustível para reatores avançados envolve a fusão de urânio para armas com urânio pouco enriquecido num cadinho - um enorme caldeirão de metal aquecido a cerca de 2.500 graus Fahrenheit (1 371 graus Celsius) para transformar o seu conteúdo numa sopa derretida.
Ao sair do forno, um molde cor de laranja brilhante cheio de urânio líquido quente é lentamente descido para uma câmara de arrefecimento. O produto final endurecido, que se parece com carvão preto, pode ser agarrado com segurança na mão.
Este combustível está destinado a alimentar a próxima geração de reatores nucleares americanos - pequenas centrais eléctricas modulares que são mais fáceis e mais baratas de construir. Elas requerem muito menos manutenção e espaço físico do que a frota envelhecida de grandes centrais nucleares.
Uma desvantagem? Elas também requerem um urânio mais enriquecido e com maior densidade energética.
Até ao ano passado, os Estados Unidos obtinham a grande maioria do seu urânio enriquecido da Rússia. Uma lei bipartidária aprovada após a invasão da Ucrânia pela Rússia pôs fim a essa situação. Agora, cientistas e empresas estão a tentar rapidamente encontrar soluções para o produzir em casa.
Porque é que a Rússia tem tanto urânio enriquecido?
Após a Guerra Fria, a Rússia possuía uma grande quantidade de urânio altamente enriquecido - o tipo utilizado para armas. Nas negociações que se seguiram à guerra, os Estados Unidos e outros países encorajaram a Rússia a diluir esse urânio abaixo do limiar de produção de armas e a vendê-lo ao mundo como combustível nuclear. Foi um negócio vantajoso para todas as partes. Os Estados Unidos dispunham de um abastecimento de combustível e a Rússia - que se debatia com dificuldades económicas após a Guerra Fria - tinha um mercado disposto a vender.
A desintegração de velhas armas do arsenal nuclear não é a única forma de produzir este combustível, conhecido como urânio pouco enriquecido de alto teor - ou HALEU, abreviadamente. Algumas instalações em todo o país também o estão a produzir, e espera-se que venham a produzir a maior parte do combustível a longo prazo. Espera-se que o governo federal conceda mais de dois mil milhões de dólares (1,8 mil milhões de euros) nos próximos meses a empresas de enriquecimento de urânio para ajudar a iniciar a cadeia de abastecimento.
Entretanto, agentes federais estão a fazer um “exercício de sofá de almofadas”, procurando por todo o lado combustível nuclear adequado que possa ter escapado, disse Michael Goff, principal vice-secretário adjunto do Gabinete de Energia Nuclear do Departamento de Energia. Além das reservas nucleares dos EUA, o Laboratório Nacional de Idaho está também a reduzir parte da sua coleção de combustível de reatores de investigação.
O facto de os Estados Unidos estarem a recorrer ao seu próprio arsenal para obter combustível nuclear é revelador da grande corrida para pôr em marcha reatores da nova era - como o TerraPower, o projeto apoiado por Bill Gates no Wyoming, que foi recentemente lançado.
Projetos como o TerraPower aguardam os carregamentos de combustível, com receio de poderem ficar sem tempo. A empresa estava pronta para receber os seus primeiros carregamentos de combustível da Rússia - o único fornecedor comercial de HALEU do mundo.
Mas isso mudou depois da guerra na Ucrânia.
“Estamos a chegar a um ponto em que precisamos de ver mais urgência por parte do governo”, disse Jeff Navin, diretor de assuntos externos da TerraPower. “Há um enorme interesse nacional em agir rapidamente. Não compreendemos bem porque é que o mesmo sentido de urgência não chegou ao Departamento de Energia para a distribuição deste material”.
Resumindo, a quantidade de HALEU que os EUA podem obter do seu arsenal de armas nucleares é relativamente pequena. Vai ser necessária uma linha de produção maior.
“A solução a longo prazo é o enriquecimento”, disse Jeff Chamberlin, vice-administrador adjunto principal em exercício para a não-proliferação nuclear no sector da defesa. “Mesmo que amanhã reduzíssemos todo esse material, não conseguiríamos suprir as necessidades de demonstração de todas as empresas de reatores avançados que os EUA declararam neste momento”.
Porque os EUA precisam de combustível nuclear especial
Os Estados Unidos obtêm atualmente cerca de 20% da sua energia a partir do nuclear. No Departamento de Energia dos EUA há um grande interesse em aumentar essa percentagem nos próximos anos, porque a energia nuclear é fiável e não produz poluição climática.
“Precisamos de eletricidade de base limpa e fiável, e a energia nuclear fornece-nos isso”, afirmou Goff. “Para satisfazer as nossas necessidades de segurança energética e os nossos objectivos em matéria de clima, precisamos de um aumento significativo da energia nuclear.”
A indústria da energia nuclear está cada vez mais virada para reatores mais pequenos, que funcionam com HALEU. Estes reatores podem durar mais tempo do que os convencionais e cabem em espaços mais pequenos, o que os torna mais versáteis e fáceis de instalar.
Como as armas nucleares se transformam em combustível para os pequenos reatores do futuro
A Administração Nacional de Segurança Nuclear está a transformar velhas ogivas nucleares do arsenal dos EUA em combustível para a próxima geração de reatores nucleares. Eis como funciona o processo.
1. As armas nucleares são desmanteladas. As ogivas desactivadas que já não são úteis como instrumentos de guerra são cuidadosamente desmanteladas numa instalação federal altamente secreta.
2. Os materiais são reduzidos em tamanho e selecionados para fusão. Os materiais desmantelados são reduzidos em tamanho e os cientistas selecionam os elementos certos para serem misturados num forno a aproximadamente 2.500 graus Fahrenheit.
3. Diferentes graus de urânio são “desbastados”. O urânio altamente enriquecido é derretido e misturado com urânio empobrecido. Esta parte do processo é conhecida como “downblending” - fusão de dois níveis de enriquecimento de urânio para produzir urânio altamente enriquecido e pouco enriquecido, conhecido como HALEU.
4. O HALEU é enviado para os reatores. Depois de arrefecido, o HALEU é cuidadosamente colocado em contentores metálicos e enviado para pequenos reatores nucleares modulares.Fonte: Administração Nacional de Segurança Nuclear dos EUA
Gráfico: Soph Warnes, CNN
O urânio para os reatores convencionais é enriquecido até 5% e o HALEU é o urânio enriquecido entre 5-20%. O urânio altamente enriquecido é qualquer coisa superior a 20% e é utilizado em armas ou submarinos navais.
Por outras palavras, se o urânio dos reatores convencionais é uma cerveja light e o urânio altamente enriquecido é uma bebida destilada de álcool, o HALEU é o copo de cerveja belga fresca que estabelece o equilíbrio entre os dois extremos, disse Dan Leistikow, vice-presidente das comunicações empresariais da Centrus Energy, empresa norte-americana de enriquecimento de urânio.
“É possível obter mais energia em espaços mais pequenos”, afirmou Josh Jarrell, diretor da divisão de ciência e tecnologia do ciclo do combustível dos Laboratórios Nacionais de Idaho. “Podemos ser mais densos em termos de energia, podemos produzir combustível mais eficaz e, teoricamente, podemos gerar eletricidade de forma mais económica.”
A Centrus é uma das duas empresas de enriquecimento nos EUA que está a trabalhar para libertar a América da sua dependência da Rússia, que fornece a maior parte do urânio enriquecido do mundo. O Congresso aprovou recentemente uma proibição de importação de urânio russo, o que conduziu a uma redução do fornecimento tanto de HALEU como de combustível para reatores convencionais.
Após uma “falta de investimento ao longo de décadas”, a Centrus pretende “restaurar uma capacidade de enriquecimento doméstica com tecnologia americana” para satisfazer a procura de eletricidade do país e a sua segurança nacional, disse Leistikow à CNN.
Serão necessários anos para o conseguir.
O Departamento de Energia estima que a indústria nuclear avançada precisará de 40 toneladas de HALEU até 2030. Quando estiver a funcionar em plena capacidade, a Centrus enriquecerá um pouco menos de 1 tonelada por ano.
Qual será a contribuição do arsenal nuclear remanescente do país? Seis toneladas até 2027.
Navin, da TerraPower, disse que seis toneladas é um “ótimo começo”, mas está longe de ser suficiente para a primeira carga do núcleo da sua empresa, quanto mais para outros projectos nucleares avançados nos EUA.
A quantidade exacta de urânio altamente enriquecido que os EUA possuem é um segredo secreto e há muitos interesses a competir por ele, desde a segurança nacional aos reatores nucleares de investigação.
Mas o Congresso deu recentemente instruções à NNSA e ao Departamento de Energia para darem prioridade à conversão do antigo arsenal nuclear dos EUA em combustível para reatores avançados.
“Na sua posse, eles têm mais do que suficiente (urânio altamente enriquecido) para fazer muitas, muitas, muitas toneladas de HALEU”, disse Navin.
Foto no topo: molde cheio de urânio enriquecido quente e fundido, chamado HALEU. Foi feito em parte com as antigas ogivas nucleares da América. National Nuclear Security Administration / Administração Nacional de Segurança Nuclear
