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O triste fim das usinas termonucleares Dounreay e Fukushima

Como o fogo da senhora fissão nuclear apagou nas usinas Dounreay e Fukushima? Relato sobre os momentos finais das 2 centrais termonucleares.

7 anos e meio atrás

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A dolorosa morte de um reator nuclear…

Reatores nucleares são grandes e robustas obras de infraestrutura que possuem prazo de validade bem definido pelos materiais utilizados e crescentes custos de manutenção: pouco mais de 30 anos.

Isso se ninguém tiver a péssima idéia de quebrar várias regras básicas de segurança como, sei lá, desligar todos os sistemas de arrefecimento do núcleo (parcialmente ativo) durante um teste numa central termonuclear ainda em construção.

O tio Laguna lembra que, a grosso modo, um reator nuclear seria como uma senhora fogueira que, depois de acesa, só “apaga” após consumir todo o material físsil… E o que fazer quando a falência desse material acaba por apagar o fogo daquela senhora?

O tio Laguna detalha a seguir os derradeiros momentos de duas centrais termonucleares.

Dounreay, a central nuclear escocesa

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A francesa que utilizarão em Dounreay.

Com o fim “normal” da vida útil do dispositivo, da instalação propriamente dita, a empresa mantenedora da central nuclear realiza então o processo de desmonte do reator aposentado: no caso da Escócia, a Agência Britânica de Desmonte Nuclear (NDA) contratou os serviços da Areva-Framatome e tal conglomerado francês apresentou uma espécie de “canivete suíço” para desmontar o núcleo de um dos reatores da central nuclear Dounreay, na costa norte de Caithness.

A ferramenta francesa possui 4 metros de comprimento e valor estimado em £ 20 milhões, sendo equipada com três conjuntos de instrumentos descartáveis que custam por volta de 100 mil libras esterlinas cada.

Tal máquina é a melhor opção para serrar e recolher as 977 varetas de metal contaminado por radiação que descansam no núcleo do reator DFR, desativado em 1977. O reator nuclear a ser desmontado é do tipo regeneração rápida, empolgante tecnologia que era até considerada como o futuro da energia nuclear por volta da década de 1970.

Tio Laguna, qual o motivo de tamanha empolgação com a tecnologia de reatores nucleares de regeneração rápida daquela época?

Para alimentarmos a chama da senhora fissão nuclear, precisamos de um material doido para entrar numa reação em cadeia, o chamado material físsil. O material físsil mais utilizado no mundo é o urânio com número de massa 235, obtido do enriquecimento do urânio natural, cujo isótopo estável é o urânio-238. O combustível nuclear normalmente é composto de até 5% de urânio-235 em meio a 95% de urânio-238: para construir armas nucleares, aí o urânio-235 compõe mais de 80% do material.

Um dos materiais resultantes da fissão do urânio-235 é o plutônio-239, um material também físsil. Enquanto isso, o abundante urânio-238 natural continua meio inerte lá no núcleo dos tipos de reatores nucleares mais comuns daquela época, sem servir como combustível nuclear.

Agora a vantagem ante outros tipos de reatores nucleares: o núcleo do reator de regeneração rápida utiliza uma boa quantidade de urânio-238 não-físsil de uma forma específica que consegue capturar e absorver nêutrons vindos das reações de fissão do urânio-235 e do plutônio-239. Tal urânio-238 acaba por ser convertido em plutônio 239; ou seja, essa configuração específica que constitui o reator de regeneração rápida tem a capacidade de produzir plutônio físsil o bastante para suprir o próprio reator em si!

A grande desvantagem dele é ser pouco competitivo comercialmente com a tecnologia da época: por não usar fluido moderador de nêutrons, o núcleo do reator nuclear de regeneração rápida deve ser fortemente arrefecido com algum metal líquido e necessita de uma maior proporção de plutônio inicial misturada ao urânio… Dadas condições tão específicas de funcionamento, o reator em si tem que ser mais compacto, menor que reatores nucleares de outros tipos: muita manutenção para pouca geração de energia elétrica no final das contas.

Voltemos aos franceses que estão no norte da Escócia!

Dounreay foi uma espécie de laboratório de tecnologias nucleares e o último dos três reatores funcionais foi desativado em 1994, quando a tecnologia dos reatores de regeneração rápida foi abandonada pelo governo britânico.

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Esfera de 60 metros que protege um dos reatores em Dounreay

As varetas a serem serradas e retiradas do núcleo pela ferramenta francesa possuem forma semelhante à canos de andaime e medem 2,5 m de comprimento. Quando em funcionamento, eram preenchidas com o combustível nuclear inicial: urânio metálico estabilizado com molibdênio e contido em nióbio.

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A cabeça da ferramenta em forma de verme.

O sistema de arrefecimento do reator da usina Dounreay era constituído por serpentinas por onde circulavam uma liga metálica de sódio e potássio no estado líquido em meio a uma atmosfera de puro nitrogênio, um ambiente nem um pouco agradável para trabalho humano: a comprida máquina da Areva será manipulada por controle remoto e inserida seis metros acima do vasilhame de contenção.

Antes de iniciar os trabalhos do canivete francês de 16 peças, serão necessários 12 meses para drenar os resíduos desse metal refrigerante com altos níveis de radiação. Após drenarem todo o metal líquido contido no núcleo do reator em Caithness, os operadores poderão guiar corretamente a máquina para cortar as varetas de combustível e coletar todas essas hastes contaminadas.

O tio Laguna gostaria de destacar que a NDA herdou cerca de 100 toneladas de combustível após o fim das pesquisas nucleares na usina daquele condado escocês: o destino final dessas perigosas substâncias podem ser o armazenamento por tempo indeterminado na própria Dounreay ou a reutilização desse combustível nuclear em outros lugares (sendo transportado por trens).

Dounreay não foi uma usina experimental perfeita, claro, até porque sofreu uma verdadeira sucessão de sustos de segurança após uma pequena explosão ocorrida em 1977. Só que nenhum susto de segurança em Dounreay foi comparável ao que aconteceu em Fukushima Dai-ichi:

Saindo do Velho Continente, em direção ao Extremo Oriente Asiático…

Grandes tremores de terra infelizmente não são acontecimentos raros no Japão, lar da Nintendo, da Toyota e de tantas outras empresas de tecnologia: por conta dos freqüentes abalos sísmicos no arquipélago japonês, grandes obras de infraestrutura naquele país são sempre planejadas e executadas com algum bom nível de robustez ante os terramotos.

Há basicamente um ano, na tarde local do dia 11 de março de 2011, um terramoto de nível 9,0 na escala MW teve como epicentro um ponto onde a placa tectônica do Pacífico “deslizou” por baixo da placa Okhotsk.

Tal ponto central do movimento tectônico no Oceano Pacífico distava cerca de 130 quilômetros a leste do município de Sendai, maior cidade da província de Miyagi, localizada na região nordeste (Tōhoku) da principal ilha (Honshū) do arquipélago japonês.

O momento sísmico foi de 3,9×10²² joules (dezenas de milhares de vezes mais energético que as bombas nucleares lançadas na Polinésia Francesa), mas boa parte dessa energia toda foi dispersada pela água do mar na forma de um horrível maremoto. Como se não bastasse o terramoto em si derrubar construções mais modestas de Tōhoku, o maremoto com até 23 metros de altura ajudaria a piorar a situação de Sendai e das cidades vizinhas.

Mas a província de Miyagi não foi a única de Tōhoku a ser duramente atingida pelo terramoto e maremoto em questão: numa cidadezinha (Ōkuma) na província de Fukushima, ao sul de Miyagi e ainda em Tōhoku, está a fonte atual de diversos discursos inflamados contra a energia nuclear.

Fukushima Dai-ichi, a central nuclear da Tōden

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Éramos seis reatores…

Eram 6 reatores BWR que forneciam juntos 4,7 GW (ou aproximadamente 30 TWh/ano, basicamente um terço do valor que considerei para a hidrelétrica de Itaipu). Três deles (1, 2 e 3) estavam a gerar energia elétrica e totalmente ativos no momento do terramoto. Os outros reatores (4, 5 e 6) passavam por uma inspeção de rotina e já se encontravam “desligados”.

A TEPCo (ou Tōden) tinha planos de construir mais 2 reatores ABWR naquela usina de Ōkuma, cada um com potência de 1,38 GW. Inclusive o reator 1 estava exatamente no final da respectiva vida útil e já deveria ter sido totalmente desativado e trocado por um novo… O que o dinheiro não faz?

De qualquer forma, a Fukushima Dai-ichi começou a ser construída no finalzinho da década de 60 com o propósito de resistir à terramotos de nível 8,3 na escala MW. Como tal escala é logarítmica, as instalações e infraestrutura predial da usina nuclear de Ōkuma conseguiram resistir bravamente ao terramoto 5 vezes maior que o suportado pela robustez prevista no projeto original.

Se o terramoto em si não conseguiu destruir a infraestrutura dos prédios construídos que compõem Fukushima Dai-ichi, acabou por afetar seriamente a rede elétrica externa à usina nuclear e que seria a primeira alternativa no fornecimento de eletricidade suficiente para arrefecer todos os reatores.

Como medida de segurança, a central nuclear havia deixado de gerar energia elétrica até para ela mesma (após alguns segundos de tremores, as varetas de controle já foram logo inseridas no núcleo de cada um dos reatores ativos para desacelerar a reação em cadeia neles e assim “desligá-los”) e a segunda solução seria depender de geradores a diesel, que entrariam em ação se eles não tivessem sido inutilizados pelas salgadas águas do Pacífico.

Quem salvou o 11 de março de Fukushima Dai-ichi, como último recurso, foram as enormes baterias que passaram a alimentar o sistema de resfriamento, pelo menos até o dia seguinte… 12 de março de 2011, ou seja, aproximadamente um ano atrás.

Sem o arrefecimento necessário, alguns reatores explodiram graças ao acúmulo de hidrogênio e tais explosões acabaram por liberar um bocado de lixo radioativo que contaminou boa parte daquela região: um final bem triste para a usina termonuclear Fukushima e um desastre ambiental apenas pouco menor que Chernobyl.

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