Da Redação
A Unidade 4 da usina nuclear de Beloyarsk, operada pela Rosatom, concluiu o primeiro programa mundial de operação piloto de combustível MOX com adição de actinídeos menores em um reator comercial. O experimento, realizado no reator rápido BN-800, representa um passo relevante no desenvolvimento de tecnologias nucleares de quarta geração e na estratégia de redução da periculosidade e do volume de resíduos radioativos.
Três conjuntos experimentais de combustível contendo amerício-241 e neptúnio-237 foram carregados no núcleo do reator no verão de 2024. Desde então, passaram por um ciclo completo de operação ao longo de três microcampanhas de combustível. Após o período de resfriamento na piscina de combustível irradiado, os conjuntos serão encaminhados para estudos pós-irradiação.
A utilização de actinídeos menores por meio de sua queima em reatores de potência é considerada um dos pilares das tecnologias nucleares de quarta geração. Embora representem uma pequena fração da massa do combustível usado, esses elementos respondem por parcela significativa da toxicidade radioativa e da geração de calor residual. Com meias-vidas que podem alcançar centenas de milhares de anos, sua presença é determinante para o tempo e as condições de isolamento dos resíduos radioativos.
No contexto do fechamento do ciclo do combustível nuclear, a Rosatom já acumula experiência na reutilização de urânio regenerado e plutônio. A incorporação dos actinídeos menores nesse ciclo amplia o potencial de enfrentamento dos principais desafios ambientais associados à gestão de resíduos. De acordo com especialistas, a eliminação desses elementos pode reduzir significativamente o tempo necessário para que a radioatividade dos resíduos retorne a níveis comparáveis aos do urânio natural, além de diminuir o volume destinado ao armazenamento geológico profundo.
Atualmente, a forma mais eficiente de utilização desses elementos é sua queima em reatores nucleares. Nesse cenário, os reatores de nêutrons rápidos se destacam por possibilitar a transmutação dos actinídeos menores em isótopos mais estáveis ou de vida mais curta. A Rússia possui experiência consolidada nesse tipo de tecnologia, com mais de 40 anos de operação do reator BN-600 na usina de Beloyarsk e com o BN-800, em operação comercial desde 2016. Está prevista ainda a construção do BN-1200M, que deverá ser o primeiro reator rápido serial de alta capacidade.
“Queimar actinídeos menores em um reator comercial não é um experimento isolado, mas parte de uma estratégia de longo prazo. Antes da adoção em escala industrial, buscamos comprovar a viabilidade tecnológica dessa solução. Na próxima etapa, pretendemos ampliar a concentração desses elementos no combustível MOX e avançar também para sua utilização em combustíveis de nitreto de urânio-plutônio, além de testar configurações heterogêneas”, afirmou Alexander Ugryumov, vice-presidente sênior de P&D da TVEL.
“Esperamos uma redução significativa da presença de actinídeos menores na matriz do combustível, o que será verificado por meio de estudos pós-irradiação. Esses resultados devem consolidar o papel dessa tecnologia em um ciclo de combustível equilibrado e contribuir para a diminuição do volume de resíduos destinados ao armazenamento final. Em cerca de 60 anos de operação, essas instalações poderão consumir aproximadamente quatro toneladas desses elementos”, afirmou Yuri Nosov, diretor da usina de Beloyarsk.
O programa de qualificação do combustível MOX com actinídeos menores foi conduzido sob supervisão do órgão regulador russo, o Rostekhnadzor, que validou a segurança da operação dos conjuntos experimentais.
Os actinídeos menores são elementos transurânicos formados durante a operação do reator nuclear, excluindo o plutônio. Entre os principais estão neptúnio, amerício e cúrio. Esses elementos não ocorrem naturalmente e são altamente radioativos, tóxicos e de longa duração, o que os torna um dos componentes mais críticos dos resíduos nucleares.
Os sistemas nucleares de quarta geração reúnem tecnologias voltadas ao aumento da eficiência no uso do combustível, à ampliação da segurança operacional e à redução do volume de resíduos. A Rússia está entre os países que lideram esse desenvolvimento, com projetos como o BN-1200M, em Beloyarsk, e o BREST-OD-300, na região de Tomsk, que prevê a implementação de um ciclo de combustível fechado no próprio local.
Os reatores de nêutrons rápidos utilizam metal líquido como refrigerante, em substituição à água, e apresentam como principal vantagem a capacidade de aproveitar de forma mais eficiente materiais como o plutônio. Além disso, podem gerar mais combustível do que consomem e permitir a queima de elementos altamente radioativos. Em comparação, reatores térmicos convencionais utilizam apenas cerca de 1% do urânio, enquanto a maior parte restante se torna resíduo.
