Indústria encolhe reatores nucleares para concorrer com baterias

Empresas de energia nuclear estão tentando encolher os reatores para o tamanho de contêineres de transporte na tentativa de competir com baterias elétricas como fonte de energia limpa.

Liderada pela Westinghouse, a corrida para desenvolver "microrreatores" baseia-se na ideia de que eles podem substituir geradores a diesel e a gás usados por data centers, comunidades remotas fora da rede de eletricidade e plataformas de petróleo e gás offshore.

"Inicialmente, a ideia era que há partes da economia que são muito difíceis de descarbonizar, especialmente comunidades remotas que dependem do transporte de diesel, que é muito caro", disse Jon Ball, chefe do programa de microrreatores eVinci da Westinghouse. "Mas o nível de interesse realmente se expandiu e acreditamos que esta será uma área de crescimento significativo."

A indústria nuclear está desfrutando de um renascimento à medida que governos e grandes empresas de tecnologia buscam fontes limpas de energia para cumprir seus compromissos climáticos.

Dezenas de projetos já estão em andamento para desenvolver pequenos reatores modulares, que têm capacidades de até cerca de 300 megawatts.

Os microrreatores têm uma produção muito menor, de até 20 MW, suficiente para abastecer cerca de 20 mil casas, e provavelmente operarão como grandes baterias, sem sala de controle ou trabalhadores no local.

Os reatores seriam transportados para um local, conectados e deixados para funcionar por vários anos antes de serem levados de volta ao fabricante para reabastecimento.

Em dezembro, a Westinghouse obteve aprovação dos reguladores nucleares dos EUA para um sistema de controle que eventualmente permitirá que o eVinci de 5 MW seja operado remotamente.

O reator, que tem poucas partes móveis, usa tubos preenchidos com sódio líquido para extrair calor de seu combustível nuclear e transferi-lo para o ar ao redor, que pode então acionar uma turbina para produzir eletricidade ou ser bombeado para sistemas de aquecimento.

"Nosso objetivo é poder operar de forma autônoma a partir de um local central onde possamos simplesmente monitorar uma frota de reatores implantados ao redor do mundo", disse Ball.

O reator usa pequenas quantidades de combustível Triso revestido de cerâmica, projetado para suportar temperaturas extremas sem derreter.

O eVinci é o primeiro microreator a completar estudos de engenharia para um programa de teste —previsto para começar em 2027— no Laboratório Nacional de Idaho, nos EUA, e a Westinghouse recentemente assinou um acordo com a Core Power, uma startup do Reino Unido que busca desenvolver usinas nucleares no mar.

"Está no caminho para uma licença de operação na Comissão Reguladora Nuclear dos EUA. Achamos que 2029 é o momento em que ele chega, o que é antes de qualquer coisa que chegará ao mercado", disse Mikal Boe, CEO da Core Power. Ele acrescentou que esperava que as duas empresas pudessem começar a receber pedidos em 2027 e 2028.

Ball disse que dois dos mercados-alvo para os reatores eVinci eram data centers e a indústria de petróleo e gás, tanto onshore quanto offshore. Ele disse que a capacidade de operar vários microreatores lado a lado tornaria os centros de dados mais resilientes do que com uma única fonte de energia.

Os microreatores também provavelmente serão usados pela indústria de mineração, particularmente para escavar cobalto, manganês e outros minerais críticos que muitas vezes estão localizados em locais remotos, disse Ian Farnan, professor de materiais terrestres e nucleares de Cambridge.

Ele disse que o problema é que "você tem que cortar 1.000 toneladas de rocha para uma tonelada de produto".

"Isso mudará a forma como você opera uma mina. Atualmente, usamos diesel. Além de seu custo e intensidade de emissão de carbono, a logística de levar diesel para locais remotos torna muitas dessas minas inviáveis. Se você pudesse instalar um reator que durasse de 10 a 20 anos, você teria uma fonte de energia resolvida."

A Nano Nuclear Energy, listada na Nasdaq, contratou Farnan para ajudar a projetar um microreator de baixa pressão que espera lançar no mercado até 2031.

Outras empresas que estabeleceram posições de liderança na nova indústria de microreatores incluem a BWX Technologies, listada em Nova York, que já constrói reatores nucleares para submarinos e porta-aviões da marinha dos EUA, e a X-energy, que arrecadou US$ 500 milhões em setembro de investidores, incluindo a Amazon e Ken Griffin, fundador do fundo de hedge Citadel.

Ambas as empresas foram selecionadas para o Projeto Pele, uma comissão do departamento de defesa dos EUA para um reator nuclear portátil que poderia ser implantado em qualquer local em um avião e funcionar por vários anos antes de ser movido.

Mas J Clay Sell, CEO da X-energy, disse que o mercado para microreatores ainda está nascendo.

"Provavelmente investimos tanto quanto qualquer um no setor", disse. "Mas quando você reduz o tamanho, a economia se torna muito mais desafiadora. Você tem que alcançar um nível maior de escala para que os microreatores se tornem econômicos."

Boe disse que os microreatores seriam competitivos em preço uma vez que as linhas de produção fossem ampliadas. "Se você tiver 60 a 120 reatores encomendados, verá uma economia de números", acrescentou, dizendo que o objetivo era produzir eletricidade por algo entre US$ 100 e US$ 150 por megawatt-hora.

"Isso não é competitivo em escala de rede, mas é muito competitivo para portos, terminais, instalações petroquímicas, locais insulares, locais remotos", disse. "O custo de levar diesel e gás para esses lugares é proibitivamente alto."

Mas há questões sobre como construir, transportar e operar microreatores com segurança, disse Ronan Tanguy, líder de programa para segurança e licenciamento na World Nuclear Association.

Os reguladores ainda precisam elaborar regras sobre se os microreatores podem ser operados remotamente e como torná-los seguros contra ataques cibernéticos. Também são necessárias regras sobre o transporte deles, especialmente através de fronteiras nacionais, e se devem ser abastecidos em uma fábrica ou no local. Dado seu tamanho menor, eles também podem representar um alvo mais fácil para o roubo de combustível nuclear.

A Westinghouse disse que o eVinci passará no mesmo teste de avaliação de impacto de aeronaves que se aplica a reatores maiores, mas Tanguy observou que muitas regras existentes para reatores eram "desproporcionais ou não aplicáveis para microreatores". Seria muito difícil atingir deliberadamente um alvo tão pequeno com uma aeronave, ele observou.

"A Agência Internacional de Energia Atômica provavelmente emitirá padrões de segurança de alto nível e esses geralmente são incorporados à regulamentação nacional", disse ele. "Não vai ser rápido. Se as pessoas quiserem que isso seja feito, sim, pode ser, mas há muito trabalho envolvido."