Uma olhada dentro de um laboratório que produz o combustível avançado para alimentar as crescentes ambições de energia nuclear dos EUA

OAK RIDGE, Tennessee — Perto de placas que alertam sobre risco radioativo no Laboratório Nacional de Oak Ridge, meia dúzia de trabalhadores da empresa de energia nuclear X-energy estão fabricando o que parecem ser bolas de bilhar cinzas. Dentro delas, estão repletas de milhares de minúsculas esferas pretas, cada uma contendo uma partícula de urânio enriquecido além do que as usinas de energia atuais usam.

Os Estados Unidos estão buscando uma nova era de energia nuclear que aposta na produção nacional de combustível para reatores, como a que a X-energy está fazendo, e embora o trabalho em Oak Ridge esteja se desenvolvendo em apenas 3.000 pés quadrados, a X-energy e outras já estão se preparando para uma grande produção.

O presidente Donald Trump estabeleceu a meta de quadruplicar a produção nacional de energia nuclear nos próximos 25 anos, assinando decretos executivos em maio para acelerar o desenvolvimento. Uma nova onda de reatores nucleares avançados poderá estar operacional por volta de 2030.

Mas, assim como os carros não funcionam sem gasolina, essas usinas não funcionam sem combustível. Para expandir a energia nuclear a longo prazo, o país precisa maximizar sua produção de combustível nuclear, de acordo com Trump .

Em Oak Ridge, a X-energy inaugurou um enorme campus de quase US$ 2 bilhões para uma nova unidade de fabricação de combustível, a primeira nos Estados Unidos em mais de meio século. A empresa de combustível nuclear Standard Nuclear, também em Oak Ridge, pretende produzir toneladas métricas de combustível para reatores avançados. Um fornecedor chamado Orano também está buscando construir uma unidade multibilionária de enriquecimento de urânio nas proximidades.

“Este é um momento único”, disse Tyler Gerczak, principal pesquisador do Laboratório Nacional de Oak Ridge para a cooperativa com a TRISO-X, subsidiária da X-energy. “O momento é incrível.”

A Associated Press visitou o laboratório onde a X-energy está produzindo pequenas quantidades de combustível para testes. Qualquer pessoa além de uma corrente magenta e amarela que alerta sobre radioatividade deve usar avental, duas camadas de luvas e monitores de radiação. Ao sair, são testados para radioatividade.

A X-energy, uma empresa sediada em Maryland, usa urânio para produzir o chamado combustível TRISO — dentro do que é conhecido como "seixos". Essas são as bolas de bilhar. O Departamento de Energia afirma que este é o combustível nuclear mais robusto da Terra porque as partículas não podem derreter em um reator.

No laboratório, o primeiro passo é fazer um coquetel de urânio que lembra uma limonada amarelo-escura.

Pó de urânio, na forma de octóxido de triurânio, é adicionado ao ácido nítrico, disse Dan Brown, vice-presidente de desenvolvimento de combustível da TRISO-X. Em seguida, carbono e uma solução orgânica são adicionados. Eles têm dois recipientes de vidro montados — um usa uma jaqueta aquecida, quase como um suéter, que ajuda o urânio a se dissolver na solução ácida. O segundo resfria a solução ácida enquanto a fonte de carbono é adicionada, o que deixa a mistura quase preta, disse ele.

Em outra estação, em um longo tubo transparente, o coquetel se solidifica em pequenas esferas pretas com uma consistência semelhante à de jujubas. Essas bolinhas pretas, do tamanho de sementes de papoula, passam por máquinas sob temperaturas de até 1.800 graus Celsius para receber revestimentos protetores de carbono — como se fossem balas — que as fazem parecer minúsculas bolas de chocolate.

A X-energy usa grafite e outros materiais coesivos para unir 18.000 grãos em uma esfera maior. Esta é revestida com uma camada final de grafite para selar a pedra final. No final, é forte o suficiente para suportar o peso de um SUV.

As pedras eventualmente liberarão sua energia no reator nuclear de alta temperatura refrigerado a gás que a X-energy está desenvolvendo, com cerca de 220.000 pedras por reator, como bolas de chiclete em uma máquina de chicletes. Ao saírem pelo fundo, se ainda houver energia, as pedras retornarão ao topo para outra passagem. Cada uma poderá ser usada cerca de seis vezes. A X-energy também planeja fabricar combustíveis para outros projetos avançados de reatores.

O laboratório nacional empresta à X-energy sua expertise, pesquisa e equipamentos de alta tecnologia para análise e avaliará amostras, assim como algumas universidades. Outras amostras estão arquivadas. O Laboratório Nacional de Idaho recebeu um lote para seu reator de teste avançado, disse Brown.

Críticos da construção de mais reatores nucleares dizem que eles são muito caros e mais arriscados do que outras fontes de energia de baixo carbono.

“Sem uma redução substancial nos custos de construção, não vale a pena evitar as emissões de gases de efeito estufa”, disse David Kemp, analista de políticas do Cato Institute.

Kemp disse que a meta de quadruplicação de Trump em 25 anos é irrealista, pois significaria construir reatores nucleares mais rápido do que nunca. Os Estados Unidos não possuem reatores de última geração em operação comercial e apenas dois novos reatores de grande porte foram construídos do zero em quase 50 anos. Esses dois, em uma usina nuclear da Geórgia, foram concluídos com anos de atraso e pelo menos US$ 17 bilhões acima do orçamento.

Muitos reatores de próxima geração usarão urânio pouco enriquecido de alta concentração. Trata-se de um combustível enriquecido a um nível mais alto do que o usado pelos grandes reatores nucleares tradicionais, permitindo que os reatores mais novos operem por mais tempo e com mais eficiência, ocupem menos espaço e produzam menos resíduos, de acordo com o Departamento de Energia .

Pouco disso é produzido nos Estados Unidos atualmente.

Atualmente, apenas a Rússia e a China possuem infraestrutura para produzir grandes quantidades de urânio de baixo enriquecimento e alto teor de urânio. Nos Estados Unidos, a Centrus Energy produziu os primeiros 20 quilos de urânio de baixo enriquecimento e alto teor de urânio em mais de 70 anos no final de 2023, para demonstrar sua capacidade de produzir quantidades limitadas para reatores comerciais.

Uma grande lição dos decretos executivos de Trump é a necessidade de "aumentar" a produção nacional de combustível nuclear para reduzir a dependência de fontes estrangeiras e permitir a expansão a longo prazo da energia nuclear americana, de acordo com o Departamento de Energia.

Na associação comercial do Instituto de Energia Nuclear, Benjamin Holtzman, diretor de nova energia nuclear, disse que acredita que o combustível estará pronto para uma nova geração de reatores nucleares dos EUA, necessária para atender à crescente demanda por eletricidade — se as ações corretas forem tomadas agora.

O CEO da X-energy, J. Clay Sell, disse que espera ajudar a resolver o problema do combustível para que ele não atrapalhe o desenvolvimento de novos reatores. O Departamento de Energia concedeu financiamento à X-energy. A Amazon também investiu na X-energy, e as duas empresas estão colaborando para colocar mais de 5 gigawatts em operação em novos projetos de energia nos EUA até 2039.

A X-energy é a única empresa com um pedido junto à Comissão Reguladora Nuclear dos EUA para licenciar uma nova unidade de fabricação para transformar urânio enriquecido em produtos combustíveis para reatores nucleares. Outro requerente solicitou a alteração de uma licença existente para produzir combustível para reatores avançados, de acordo com a NRC. Cerca de cinco outras empresas comunicaram à NRC seu interesse em produzir combustível para reatores avançados.

O laboratório piloto da X-energy no Laboratório Nacional começou em 2016. A empresa agora tem 100 acres em Oak Ridge e está crescendo para seu complexo de produção de combustível nuclear.

A primeira fábrica poderá estar operacional no final de 2027 ou início de 2028, capaz de, em operação plena, reunir esferas de combustível suficientes para abastecer 11 de seus reatores de última geração; uma segunda no final de 2029, com capacidade quatro vezes maior, disse o presidente da TRISO-X, Joel Duling.

"Já passei por dois ou três 'renascimentos nucleares'", disse Duling. "Este não é um renascimento. É uma mudança radical."

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McDermott relatou de Providence, Rhode Island.

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