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notícia 17/03/2017

Reatores nucleares a água leve completam 60 anos de geração elétrica

Por Leonam dos Santos Guimarães
Diretor de Planejamento, Gestão e Meio Ambiente da Eletrobrás Eletronuclear e membro do Grupo Permanente de Assessoria do Diretor-Geral da Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA).

O primeiro reator nuclear a água leve (Light Water Reactor – LWR) dedicado à produção de eletricidade entrou em operação comercial em 1957, na usina de Shippingport, na Pensilvânia, EUA. Sessenta anos após este marcante evento, parece claro que este tipo de reator é, e continuará sendo cada vez mais, uma importante fonte de geração elétrica e uma das mais significativas soluções para mitigação dos efeitos das mudanças climáticas no século XXI.

Os LWRs foram concebidos no Oak Ridge National Laboratory (ORNL) dos EUA, sendo sua primeira versão operacional desenvolvida para a propulsão do submarino Nautilus que, sob a liderança do almirante H. G. Rickover, entrou em operação em 1953. O primeiro LWR dedicado exclusivamente à produção de eletricidade foi colocado em operação em 2 de dezembro de 1957 em Shippingport, Pensilvânia, nos EUA, produzindo 60 MW de eletricidade para a cidade de Pittsburgh. Foi desligado definitivamente em 1982. Este reator de demonstração era um Reator a Água Pressurizada (Pressurized Water Reactor – PWR) que foi desenvolvido pela Westinghouse Electric Company a partir de um projeto destinado originalmente à propulsão de navios aeródromos.

Paralelamente, a General Electric Company (GEC) estava desenvolvendo outro tipo de LWR: o Reator a Água em Ebulição (Boiling Water Reactor - BWR). Em 3 de agosto de 1957, foi iniciada a operação de um primeiro protótipo BWR de demonstração, com potência elétrica de 5 MW em Vallecitos, na Califórnia, que permaneceu em serviço até 1963. Devido ao seu pequeno tamanho, este reator geralmente não é considerado como o primeiro exemplo de LWR dedicado à produção de eletricidade, apesar de ter começado a operar quatro meses antes do reator de Shippingport (3 de agosto de 1957). Pouco depois, a General Electric criou o primeiro BWR comercial, chamado de Dresden, com uma potência elétrica de 197 MW, que entrou em operação em 1960 em Morris, Illinois.

Na década de 60 a então União Soviética desenvolveu sua versão dos reatores PWR, denominado VVER (Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reaktor), que significa Reator de Potência Água-Água. A primeira usina VVER entrou em operação em 1971. Note-se que o primeiro a gerar eletricidade comercial foi o reator de Obninski, em 1954. Este reator, entretanto, não era um LWR, mas da primeira tecnologia desenvolvida pelos soviéticos: RBMK (Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalnyy), reatores resfriados a água leve e moderados a grafite, a mesma da unidade acidentada de Chernobyl.

O termo “Reator a Água Leve” ou LWR distingue os reatores PWR e BWR dos “Reatores a Água Pesada” ou Heavy Water Reactor – HWR, desenvolvidos inicialmente pelo Canadá sob o acrônimo CANDU (Canadian Deuterium-Uraniun). A água leve, que é a água comum, tem sua molécula H2O composta pelo isótopo de hidrogênio mais abundante na natureza, com massa atômica igual a 1. A molécula da água pesada é composta por outro isótopo raro de hidrogênio de massa igual a 2, chamado de deutério. O primeiro HWR para geração elétrica, denominado NPD (Nuclear Power Demonstration), entrou em operação em 1962 na localidade de Rolphton, Ontario, Canadá, e foi desligado definitivamente em 1987. A frota mundial de HWR hoje é composta por 49 unidades.

Muitos PWRs e BWRs dedicados à geração de eletricidade foram construídos em todo o mundo, em grande parte por empresas dos Estados Unidos (Westinghouse, General Electric, Babcock & Wilcox), Japão (Mitsubishi Heavy Industries, Toshiba, Hitachi), França (Framatome e AREVA), Alemanha (KWU, Siemens), Coréia (KEPCO), Suécia (ABB) e URSS (Gidropress/Rosatom). Um total de 290 PWR e 78 BWRs estão em operação hoje, de um total de 449 usinas nucleares, ou seja, 82% da frota mundial, e fornecem cerca de 11% da produção mundial de eletricidade. Sua potência elétrica aumentou gradualmente e alcança hoje 1600MW no modelo EPR, da AREVA, do qual seis unidades estão hoje em construção (1 na Finlândia, 1 na França e 4 na China). Dentre os 60 reatores que se encontram em construção no mundo hoje, 54 são LWR (50 PWR e 4 BWR) e 4 HWR.

Esses números mostram que ao longo dos seus 60 anos de vida, os reatores de água leve, em especial os PWR, se impuseram como tecnologia dominante, e assim devem permanecer ainda por algumas décadas, até que haja um efetivo desenvolvimento industrial de reatores inovadores de Geração IV, dos quais se espera que os primeiros protótipos entrem em operação ao final da década de 2020.

Em 1º de abril de 2017 se comemora 35 anos do primeiro sincronismo de Angra 1, reator PWR, à rede básica do sistema elétrico brasileiro. A decisão pela tecnologia PWR foi tomada pelo Brasil ao final da década de 1960. Foi uma opção acertada, já que com o tempo essa tecnologia se demonstrou como a dominante dentro da indústria nuclear mundial.