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Meu plano radical para pequenos reatores de fissão nuclear

Taylor Wilson tinha 14 anos quando construiu um reator nuclear na garagem de seus pais. Agora com 19, ele volta ao palco do TED para apresen...

Taylor Wilson tinha 14 anos quando construiu um reator nuclear na garagem de seus pais. Agora com 19, ele volta ao palco do TED para apresentar uma nova abordagem para um tema antigo: fissão. Wilson, que ganhou suporte para criar uma empresa para tornar real a sua visão, explica porque ele está tão empolgado com seu projeto inovador para pequenos reatores de fissão modulares — e porque isso poderia ser o próximo grande passo para uma solução da crise global de energia.


Bom, tenho um grande anúncio para fazer hoje, e estou muito animado com isso.



E isso pode ser meio surpreendente para muitos dos que conhecem minha pesquisa e o que eu fiz bem. Eu realmente tentei resolver grandes problemas: antiterrorismo, terrorismo nuclear, e assistência médica e diagnosticar e tratar câncer, mas comecei a pensar sobre esses problemas todos e percebi que na verdade o maior problema que enfrentamos, a que todos esses outros problemas se resumem, é energia, eletricidade, o fluxo de electrons. E eu decidi que eu ia me propor a tentar resolver esse problema.

E provavelmente isso não é o que vocês esperam. Vocês provavelmente estão esperando que eu venha aqui e fale sobre fusão, porque isso é o que andei fazendo a maior parte da minha vida. Mas na verdade é uma conversa sobre, ok -- (Risos) — mas essa é mesmo uma conversa sobre fissão. Se trata de aperfeiçoar algo antigo, e trazer algo novo para o século XXI.

Vamos conversar um pouco sobre como a fissão nuclear funciona. Em uma usina nuclear, você tem Um grande recipiente com água que está sob alta pressão, e você tem uns bastões de combustível, e esses bastões de combustível estão revestidos com zircônio, e eles são pequenas pelotas de combustível de dióxido de urânio e uma reação de fissão é controlada e mantida a um nível adequado, e essa reação aquece a água, a água se transforma em vapor, o vapor gira a turbina, e você produz eletricidade assim. Esse é o mesmo jeito que vimos produzindo eletricidade, a ideia da turbina a vapor, por 100 anos, e nuclear foi mesmo um grande avanço na maneira de aquecer a água, mas você ainda ferve a água e ela se transforma em vapor e gira a turbina.

E eu pensei, sabe, será que esse é o melhor jeito de fazer isso? Será que a fissão está sendo aproveitada ao máximo, ou há ainda algo que se inovar aqui? E eu percebi que eu tinha esbarrado em algo que eu penso que tem esse enorme potencial para mudar o mundo. E é isso do que se trata.

Este é um pequeno reator modular. Portanto não é tão grande quanto o reator que vocês vêem no diagrama aqui. Este é de entre 50 e 100 megawatts. Mas isso é muita potência. Está entre, digamos com um uso médio, é talvez o que 25.000 a 100.000 casas poderiam precisar para funcionar. E a coisa realmente interessante sobre esses reatores é que eles são construídos em uma fábrica. Então eles são reatores modulares que são construídos essencialmente numa linha de produção, e são enviados para qualquer lugar de mundo, você os liga, e eles produzem eletricidade. Essa parte bem aqui é o reator.

E ela enterrada sob o chão, o que é muito importante. Para alguém que já fez muito trabalho antiterrorismo, Não consigo enfatizar para vocês como é bom ter algo enterrado sob o chão por questões de proliferação e de segurança.

E dentro deste reator tem sal fundido, Então quem for fã de tório, ficará muito empolgado com isto, pois estes reatores são muito bons em reproduzir e queimar o ciclo de combustão do tório, urânio-233.

Mas não estou muito procupado com o combustível. Você pode esgotá-los -- eles consomem muito, Eles são mesmo como poços de armas fracamente enriquecidas, e isso seria urânio extremamente enriquecido e plutônio altamente puro que tenham sido fracamente enriquecidos. Transformados numa classe onde não são utilizáveis como armas nucleares, mas eles adoram essas coisas. E nós temos muito disso sem uso, porque esse é um grande problema. Sabem, na Guerra Fria, nós construimos esse arsenal enorme de armas nucleares, e foi muito bom, e não precisamos mais delas, e o que estamos fazendo com todas as sobras, essencialmente? O que estamos fazendo com todos os poços daquelas armas nucleares? Bem, estamos protegendo-os, e seria muito bom se pudéssemos queimá-los, consumi-los totalmente, e esse reator adora essas coisas.

E é um reator de sal fundido. Tem um núcleo, e tem um permutador de energia térmica proveniente do sal aquecido, do sal radioativo, para um sal resfriado que não é radioativo. Ainda é termicamente quente, mas não é radioativo. E então é esse o permutador de calor que torna esse design realmente muito interessante, e esse é um permutador de calor com um gás. Voltando para o que eu estava falando antes sobre toda a energia sendo produzida -- bem, que não seja fotovoltaica -- sendo produzida pela ebulição desse vapor e a rotação da turbina, não é exatamente muito eficiente, e de fato, numa usina nuclear como essa, só é aproximadamente 30 a 35% eficiente. É essa a razão da energia térmica que o reator está consumindo pela eletricidade que está sendo produzida. E a razão que torna a eficiência tão baixa é que esses reatores operam a uma temperatura razoavelmente baixa. Eles operam em qualquer temperatura entre, sabem, talvez 200 a 300 graus Celsius. E esses reatores funcionam entre 600 a 700 graus Celsius, o que significa que quanto mais alta a temperatura a que você chega, a termodinâmica diz que você terá uma eficiência maior. E esse reator não usa água. Ele usa gás, CO2 supercrítico ou hélio, e esse gás vai para a turbina, e isso chama ciclo de Brayton. Esse é o ciclo termodinâmico que produz eletricidade, E isso o deixa quaso 50% eficiente, entre 45 e 50% de eficiência. E eu estou muito empolgado com isso, porque é um núcleo muito compacto. Reatores de sal fundido são muito compactos por natureza, mas o que também é ótimo é que você consegue muito mais eletricidade pela quantidade de urânio sendo fissionado, sem falar do fato de que eles queimam completamente. Seu grau de queima é muito maior. Portanto, para uma dada quantidade de combustível que você coloque no reator, uma maior parte dele está sendo usada.

E o problema com uma usina nuclear tradicional como esta aqui é, você tem esses bastões que são revestidos em zircônio, e dentro deles estão pelotas de combustível de dióxido de urânio. Bem, dióxido de urânio é uma cerâmica, e cerâmicas não gostam de liberar o que elas têm por dentro. Então você tem o chamado poço de xenônio, e alguns desse produtos da fissão adoram nêutrons. Eles adoram os nêutrons que estão passando e ajudando essa reação a acontecer. e eles os consomem, o que significa, combinado com o fato de que o revestimento não dura muito, você só pode usar um desses reatores por aproximadamente, digamos, 18 meses sem reabastecê-lo. E estes reatores funcionam por 30 anos sem reabastecimento, o que é, na minha opinião, muito incrível, porque significa que é um sistema selado. Sem reabastecimento significa que você pode selá-lo e eles não serão um risco de proliferação, e eles não terão nem material nuclear nem material radiológico emitidos do seu núcleo.

Mas voltemos à segurança, porque todo mundo depois de Fukushima teve que reavaliar a segurança da energia nuclear, e uma das coisas quando me propus a projetar um reator de energia foi que ele tinha que ser passivamente e intrinsicamente seguro, e estou muito empolgado com este reator por essencialmente duas razões. Uma, ele não opera em alta pressão. E reatores tradicionais como reatores de água pressurizada ou reatores de água fervente, usam água muito, muito quente a pressões muito altas, e isso significa, essencialmente, no caso de um acidente, se você tiver qualquer rachadura que seja nesse reservatório pressurizado de aço inoxidável, o refrigerante vazaria do núcleo. Esse reatores operam essencialmente à pressão atmosférica, portante não há qualquer tendência dos produtos da fissão de sair do reator no caso de um acidente. Além disso, eles operam em altas temperaturas, e o combustível é fundido, portanto ele não pode derreter, mas no caso do reator ultrapassar os limites de tolerância, ou de você perder energia de fora do local no caso de algo como Fukushima, há um tanque de depósito. Porque o seu combustível é líquido e está misturado com seu refrigerante, você pode simplesmente drenar o núcleo no que chamamos de configuração subcrítica, basicamente um tanque embaixo do reator que tem alguns absorvedores de nêutrons. E isso é muito importante, porque a reação pára. Neste tipo de reator não dá para fazer isso. O combustível, como eu disse, é cerâmica dentro de bastões de combustível de zircônio, e no caso de um acidente em um reator desse tipo, Fukushima e Three Mile Island -- analisando a Three Mile Island, nós realmente não vimos isso por um momento -- mas esses revestimentos de zircônio nesses bastões de combustível, o que acontece é que, quando eles vêem água em alta pessão, vapor, em um ambiente oxidante, eles produzirão realmente hidrogênio, e esse hidrogênio tem a capacidade explosiva de liberar produtos de fissão. O núcleo do reator, já que não está sob pressão e não tem essa reatividade química, significa que não há qualquer tendência para os produtos da fissão saírem do reator. Então mesmo no caso de um acidente, É, o reator pode ficar tostado, o que é, sabem, azar da empresa de energia, mas não vamos contaminar grandes quantidades de terra. Bem, eu realmente acho que em, digamos, 20 anos vamos demorar para pegar a fusão e fazer dela uma realidade, essa poderia ser a fonte de energia que fornece eletricidade livre de carbono. Eletricidade livre de carbono.

E é uma tecnologia incrível porque não só combate as mudanças climáticas, mas é uma inovação. é uma maneira de trazer energia para o mundo em desenvolvimento, porque é produzida numa fábrica e é barata. Você pode colocá-los em qualquer lugar no mundo que queira.

E talvez algo mais. Quando criança, eu era obcecado com o espaço. Bem, eu era obcecado com ciência nuclear também, até um ponto, mas antes disso eu era obcecado com o espaço, e eu era muito animado para, sabem, ser um astronauta e projetar foguetes, que era algo que sempre foi empolgante para mim. Mas acho que eu vou ter a chance de voltar a isso, porque imaginem ter um reator compacto em um foguete que produz de 50 a 100 megawatts. Esse é o sonho do projetista do foguete. Esse é o sonho de alguém que esteja projetando uma habitação em outro planeta. Não somente você tem de 50 a 100 megawatts para abastecer o que quer que você queira para proporcionar propulsão para te levar lá, mas você tem energia uma vez que chegue lá. Sabem, projetistas de foguete que usam paineis solares ou células de combustível, quero dizer, alguns watts ou quilowatts -- uau, é muita energia. Quero dizer, agora estamos falando de 100 megawatts. É muita energia. Isso poderia abastecer uma comunidade marciana. Podeira abastecer um foguete lá. Então eu espero que talvez eu tenha a oportunidade de explorar minha paixão por foguetes ao mesmo tempo que exploro minha paixão nuclear.

E as pessoas dizem, "Oh, bem, você lançou essa coisa, e é radioativo, no espaço, e os acidentes?" Mas nós lançamos baterias de plutônio toda hora. Todo mundo estava muito empolgado com a Curiosity, e ela tinha essa grande bateria de plutônio a bordo que tem plutônio-238, que na verdade tem uma atividade específica mais alta que o combustível de urânio fracamente enriquecido desses reatores de sal fundido, o que significa que os efeitos seriam pouco importantes, porque você os lança frios, e quando ele chega no espaço é onde você realmente os ativa.

Então estou muito empolgado. Acho que eu projetei esse reator aqui que pode ser uma fonte inovadora de energia, fornecer energia para todos os tipos de aplicações científicas puras, e estou realmente preparado para fazer isso. Eu terminei o colegial em maio e -- (Risos) (Aplausos) — eu terminei o colegial em maio, e decidi que ia abrir uma empresa para comercializar essas tecnologias que eu desenvolvi, esses detectores revolucionários para escanear contêiners de carga e esses sistemas para produzir isótopos médicos, mas eu quero fazer isso, e aos poucos eu vim construindo uma equipe com algumas das pessoas mais incríveis com quem eu já tive a chance de trabalhar, e estou realmente preparado para tornar isso uma realidade. E eu acho, eu acho, que olhando para a tecnologia, isso vai ser mais barato ou vai custar o mesmo que gás natural, e você não precisa reabastecer por 30 anos, o que é uma vantagem para o mundo em desenvolvimento.

E eu só vou dizer mais uma coisa talvez filosófica para terminar, o que é estranho para um cientista. Mas eu acho que há algo realmente poético em usar energia nuclear para nos enviar para as estrelas, porque as estrelas são gigantes reatores de fusão. Elas são gigantes caldeirões nucleares no céu. A energia que eu sou capaz de falar para vocês hoje, enquanto foi convertida em energia química na minha comida, originalmente veio de uma reação nuclear, e por isso há algo poético, na minha opinião, sobre o aperfeiçoamento da fissão nuclear e usá-la como uma futura fonte de energia inovadora.

Obrigado, pessoal.

(Aplausos)

Fonte: TED
[Visto no Brasil Acadêmico]

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Brasil Acadêmico: Meu plano radical para pequenos reatores de fissão nuclear
Meu plano radical para pequenos reatores de fissão nuclear
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