NOVAS SOLUÇÕES PARA A ENERGIA NUCLEAR por Carlos Varandas Professor Catedrático do Instituto Superior Técnico Presidente do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear Ciência-2008 Encontro dos Laboratórios Associados FCG, 2-4 de Julho de 2008 1
SUMÁRIO 1. Introdução 2. Fissão Nuclear 3. Fusão Nuclear 4. Reactores Híbridos 5. Conclusões Ciência-2008 Encontro dos Laboratórios Associados FCG, 2-4 de Julho de 2008 2
1. INTRODUÇÃO A actual energia nuclear, baseada em reacções de fissão ou cisão nuclear, tem muitos adeptos: - Poderosa - Não contribui para o aquecimento global - Combustíveis são abundantes - Preço atractivo do kw.h e muitos adversários: o Proliferação de Armas Nucleares o Segurança o Impacto Ambiental o Lixo Nuclear ASPECTOS POSITIVOS DA ENERGIA NUCLEAR PROBLEMAS DA ENERGIA NUCLEAR Nesta comunicação apresentam-se as soluções que os Físicos, Engenheiros e Indústria Nuclear têm desenvolvido para resolver os problemas atrás referidos. Ciência-2008 Encontro dos Laboratórios Associados FCG, 2-4 de Julho de 2008 3
Estas soluções passam por actividades de investigação, desenvolvimento e inovação, nas áreas da: - Fissão Nuclear - Fusão Nuclear - Fissão + Fusão D + T He 4 + n + 17.6 MeV Ciência-2008 Encontro dos Laboratórios Associados FCG, 2-4 de Julho de 2008 4
2. FISSÃO NUCLEAR Há duas áreas principais de actividade: - Lixo Radioactivo o Novas metodologias de armazenamento o Novos processos de tratamento - Novos Reactores o Geração III e III+ o Geração IV Reactores de Geração III e III+ - Estes reactores resultam de aperfeiçoamentos introduzidos nos Reactores de Geração II, visando: o A melhoria da segurança, através da redução da intervenção humana na operação dos reactores; o O aumento da eficiência; o A redução da quantidade de lixo radioactivo; o A utilização de outros combustíveis - Os reactores de Geração III estão actualmente disponíveis - Os reactores de Geração III+ devem estar disponíveis dentro de 10 anos Ciência-2008 Encontro dos Laboratórios Associados FCG, 2-4 de Julho de 2008 5
Reactores de Geração IV - Estes reactores estão a ser desenvolvidos no âmbito de uma Organização Internacional que integra 10 Países; - Estão a ser desenvolvidos seis modelos que pretendem: o Aumentar a segurança através da redução das dimensões do núcleo e a utilização de micro-esferas de combustível; o Incrementar a competitividade económica, através da redução dos custos de construção e do aumento da vida útil; o Reduzir os lixos radioactivos, através do aumento da eficiência. - Alguns modelos permitem também: o Produzir hidrogénio o Operação em ciclo-fechado Reciclagem do lixo no interior do próprio reactor Evitar a proliferação de armas nucleares Ciência-2008 Encontro dos Laboratórios Associados FCG, 2-4 de Julho de 2008 6
3. FUSÃO NUCLEAR Está actualmente em construção, em Cadarache (França), o primeiro reactor experimental de Fusão Nuclear: o Tokamak ITER o Demonstrar a viabilidade técnica da energia de fusão 500 MW, durante 300 segundos, com um ganho de energia entre 10 e 20. A seguir será construído o DEMO, com os seguintes objectivos: o Produzir electricidade, para ligação à rede pública de distribuição de energia; o Aumentar a duração das descargas; o Aumentar o ganho de energia ( 40); o Testar sistemas estacionários de fornecimento de energia eléctrica Ciência-2008 Encontro dos Laboratórios Associados FCG, 2-4 de Julho de 2008 7
Finalmente, teremos uma central comercial de fusão nuclear Caldeira Turbina e gerador Bobinas supercondutoras Potência Deutério Trítio Permutador de calor Núcleo do reactor Câmara de vácuo Camada fértil de lítio Extracção de trítio Saída de hélio Ciência-2008 Encontro dos Laboratórios Associados FCG, 2-4 de Julho de 2008 8
4. REACTORES HÍBRIDOS Há propostas para o desenvolvimento de reactores híbridos, baseados simultaneamente em reacções de fissão e de fusão nuclear. - As reacções de Fissão Nuclear produzem o trítio necessário para as reacções de Fusão Nuclear; - As reacções de Fusão Nuclear produzem neutrões rápidos que podem ser usados no tratamento dos lixos radioactivos. O desenvolvimento destes reactores encontra-se na fase de concepção. Ciência-2008 Encontro dos Laboratórios Associados FCG, 2-4 de Julho de 2008 9
5. CONCLUSÕES A Energia Nuclear deve dar contribuições importantes para o fornecimento limpo, seguro e barato de energia, condição indispensável para o desenvolvimento sustentável da nossa Sociedade. Calendário Prazo (anos) Imediato 10 20-30 40-50? Solução Reactores da Geração III Reactores da Geração III+ Reactores da Geração IV Reactores de Fusão Nuclear Reactores Híbridos Tipo de Reacções Fissão Nuclear Fissão Nuclear Fissão Nuclear Fusão Nuclear Fissão e Fusão Ciência-2008 Encontro dos Laboratórios Associados FCG, 2-4 de Julho de 2008 10