Deep Fission prepara reator nuclear subterrâneo no Kansas

Muito abaixo da pradaria do Centro-Oeste dos Estados Unidos, equipamentos de perfuração estão a abrir um poço estreito em rocha antiga que poderá, em breve, albergar um pequeno sol.

Num recanto tranquilo do Kansas, uma empresa emergente da Califórnia aposta que o local mais seguro para um reator nuclear não fica atrás de paredes espessas de betão, mas sim a quase dois quilómetros de profundidade, encerrado em rocha que praticamente não mudou ao longo de milhões de anos.

Uma central nuclear que desaparece no subsolo

A Deep Fission, uma jovem empresa sediada na Califórnia, começou a perfurar poços de teste para aquele que afirma vir a ser o primeiro reator nuclear comercial instalado a grande profundidade. O projeto localiza-se perto da cidade de Parsons, no sudeste do Kansas, numa região escolhida pela estabilidade geológica e pelas camadas subterrâneas bem cartografadas.

A 11 de março, as equipas iniciaram a perfuração do primeiro de três poços de exploração. Cada um deverá atingir cerca de 1.830 metros de profundidade, com apenas 20 centímetros de diâmetro. Para o trabalho, são usadas plataformas convencionais de perfuração de petróleo e gás, iguais às utilizadas nas regiões de exploração de xisto dos Estados Unidos.

O objetivo é fazer descer um reator de 15 megawatts térmicos por um poço estreito e deixar que a rocha envolvente funcione como blindagem natural.

Estes primeiros poços não se destinam a produzir energia: servirão para avaliar as condições geológicas. Os engenheiros vão registar cada camada de rocha, medir a sua compacidade e impermeabilidade e testar o comportamento dos equipamentos de perfuração àquela profundidade. Os dados permitirão confirmar se o local pode acolher o módulo do reator em segurança.

Caso os resultados correspondam aos modelos da empresa, será aberto um quarto poço, especificamente para receber o reator. A unidade nuclear será depois descida na vertical, suspensa por um cabo, até uma cavidade cheia de água no fundo do poço.

Como funciona um reator nuclear num poço profundo

O projeto da Deep Fission parte dos reatores tradicionais de água pressurizada, mas adapta-os para caberem num poço. O núcleo do reator é muito mais pequeno e foi concebido como um módulo selado, que pode ser introduzido ou retirado com equipamento de elevação especializado.

A 1.800 metros de profundidade, a coluna de água sobre o reator gera uma pressão de cerca de 160 atmosferas. Numa central à superfície, recipientes de aço espessos e reforços de grande dimensão têm de resistir a condições semelhantes. Neste caso, a gravidade e a profundidade criam essa pressão naturalmente.

A coluna de água serve simultaneamente de refrigerante, recipiente de pressão e componente do sistema de segurança, diminuindo a necessidade de grandes estruturas de aço à superfície.

O calor do núcleo do reator é transferido para a água, que sobe pelo poço e circula através de permutadores de calor. À superfície, a energia térmica é convertida em eletricidade. A primeira unidade prevista produzirá cerca de 15 megawatts de calor, equivalentes a aproximadamente 5 megawatts de potência elétrica - o suficiente para uma pequena instalação industrial, um conjunto de centros de dados em rápido crescimento ou uma comunidade remota.

A Terra como estrutura de contenção

As centrais nucleares convencionais dependem de enormes cúpulas de betão para reter material radioativo no pior cenário de acidente. No conceito da Deep Fission, essa função passa para a própria rocha de fundo.

O local escolhido no Kansas situa-se sobre camadas rochosas densas e pouco permeáveis. Estas formações foram selecionadas precisamente porque os fluidos se deslocam muito lentamente através delas e porque apresentam pouca atividade tectónica. Em caso de falha grave, os produtos radioativos permaneceriam retidos a quase dois quilómetros abaixo da superfície, isolados por espessas barreiras geológicas.

A rocha transforma-se numa blindagem biológica, substituindo as envolventes de betão com vários metros de espessura que marcam a paisagem das instalações nucleares tradicionais.

A instalação subterrânea reduz também a área ocupada à superfície. Vista de cima, a unidade assemelha-se mais a uma plataforma de poço petrolífero do que a uma central nuclear: apresenta um conjunto modesto de equipamentos, unidades de conversão de energia e salas de controlo, sem grandes torres de arrefecimento nem cúpulas.

Custos, prazos e a promessa de construção rápida

A Deep Fission defende que esta abordagem reduz drasticamente tanto o tempo de construção como o investimento inicial. Nos Estados Unidos e na Europa, os projetos nucleares tradicionais ultrapassam frequentemente os orçamentos e os prazos, em parte devido à complexidade das obras de construção civil e da engenharia feita à medida.

Em contrapartida, a empresa afirma que o recurso a plataformas de perfuração normalizadas, módulos de reatores e estruturas de superfície reduzidas permite instalar um reator em cerca de seis meses, após o licenciamento e a preparação do terreno. Segundo a empresa, o custo por megawatt instalado poderá ser cerca de cinco vezes inferior ao dos grandes reatores existentes.

• Ausência de edifícios de reator e torres de arrefecimento de grandes dimensões
• Equipamento de perfuração normalizado do setor do petróleo e do gás
• Pequenos módulos de reator reproduzíveis, concebidos para produção em série
• Menor utilização de terrenos e impacto visual reduzido nas comunidades envolventes

Os investidores parecem interessados. A Deep Fission já angariou perto de 80 milhões de dólares para levar a tecnologia da fase de conceito ao projeto-piloto no Kansas. A empresa assinou também um acordo de fornecimento de combustível com a Urenco USA para obter urânio de baixo enriquecimento: o mesmo tipo de combustível usado em muitos reatores existentes, mas adaptado ao núcleo mais pequeno.

A lógica de segurança: arrefecimento passivo e resistência sísmica

A configuração em poço profundo altera vários aspetos da segurança nuclear. Uma das principais alegações é que o projeto depende menos de sistemas ativos e de fontes de alimentação elétrica de emergência.

Numa central convencional, bombas fazem circular continuamente o refrigerante pelo núcleo. Se houver uma falha de energia, geradores de reserva e baterias têm de entrar em funcionamento para evitar o sobreaquecimento. No reator da Deep Fission, a coluna de água acima do núcleo permite uma circulação passiva por convecção natural: a água quente sobe e a mais fria desce, formando um circuito que transporta o calor para longe sem bombas mecânicas.

Numa paragem de emergência, o sistema foi concebido para que a gravidade e a impulsão façam o trabalho normalmente realizado por geradores a gasóleo.

O poço vertical e cilíndrico poderá também reagir aos sismos de forma diferente dos edifícios largos construídos à superfície. Alojado em rocha estável, o módulo do reator ocupa uma cavidade estreita e simétrica, menos exposta aos movimentos horizontais do que as extensas estruturas de betão acima do solo.

Quem poderá utilizar um reator nuclear subterrâneo de 5 megawatts?

Os primeiros clientes comerciais pretendidos são bastante diferentes dos clientes habituais das centrais elétricas. A Deep Fission está a concentrar-se em instalações distribuídas e com elevado consumo energético, que precisam de eletricidade a todas as horas, mas não têm acesso fácil a redes fiáveis.

Entre os possíveis utilizadores encontram-se:

• Centros de dados que suportam o treino de IA, serviços na nuvem e plataformas de transmissão em contínuo
• Minas e instalações industriais remotas que necessitam de energia estável fora da rede
• Instalações militares ou governamentais que exigem um abastecimento seguro e independente
• Comunidades isoladas onde as longas linhas de transporte de eletricidade são dispendiosas ou vulneráveis

Como o reator e a maior parte do risco associado ficam enterrados, a empresa defende que a oposição pública motivada pelo impacto visual e pela ocupação do solo poderá ser menor do que no caso das centrais nucleares à superfície. Um local com vários reatores em poços poderia assemelhar-se a um pequeno recinto industrial, em vez de uma central elétrica clássica.

Conceitos essenciais a esclarecer

O que significam realmente “15 megawatts térmicos”

Os engenheiros nucleares descrevem geralmente a dimensão de um reator em megawatts térmicos (MWt), uma medida do calor bruto produzido. Só uma parte desse calor é transformada em eletricidade. Neste projeto, 15 MWt dão origem a cerca de 5 megawatts elétricos (MWe), após as perdas de conversão.

Para comparação, uma grande central nuclear moderna poderá produzir 3.000 MWt e gerar cerca de 1.000 MWe - uma potência duzentas vezes superior à da primeira unidade da Deep Fission. A pequena escala torna o conceito do reator em poço mais fácil de gerir como projeto-piloto, mas também significa que seriam necessárias muitas unidades para igualar uma única central de grande dimensão.

O que acontece no fim da vida útil?

Uma das questões mais sensíveis neste tipo de projeto diz respeito ao desmantelamento e ao combustível irradiado. A Deep Fission concebe o reator como um módulo selado. No final da sua vida útil, o plano passa por içar toda a unidade nuclear até à superfície pelo mesmo poço e substituí-la por um novo módulo, caso o local continue a ser utilizado.

O núcleo usado seguiria depois para instalações de armazenamento de longo prazo ou de reprocessamento, à semelhança do combustível das centrais convencionais. O próprio poço poderia ser selado com tampões concebidos para o efeito e cimento, tornando-se, na prática, uma barreira adicional. É provável que as entidades reguladoras analisem estes passos com atenção antes de concederem licenças para uma utilização prolongada.

Riscos, obstáculos regulatórios e implicações mais amplas

Apesar das promessas ousadas, o projeto enfrenta um escrutínio significativo. As entidades reguladoras nucleares dos Estados Unidos terão de avaliar como licenciar uma conceção que não se enquadra facilmente nas regras existentes, elaboradas para grandes reatores à superfície. As zonas de planeamento de emergência, as rotinas de inspeção e os regimes de responsabilidade poderão ter de ser adaptados.

As organizações ambientalistas poderão igualmente questionar se o enterramento profundo elimina de facto os riscos de contaminação, sobretudo em períodos muito longos ou em regiões com sistemas complexos de águas subterrâneas. Os críticos poderão apontar as dificuldades dos repositórios geológicos profundos para resíduos nucleares como recordação de que a rocha não constitui uma barreira absoluta.

Os poços do Kansas servirão para testar em condições reais se a tecnologia de perfuração, a engenharia nuclear e a geologia conseguem efetivamente funcionar em conjunto à escala necessária.

Se a Deep Fission conseguir cumprir a meta de atingir a “criticidade” - o ponto em que a reação nuclear em cadeia se sustenta por si própria - até julho de 2026, o projeto poderá abrir um novo capítulo para os pequenos sistemas nucleares. Uma demonstração bem-sucedida poderá incentivar as empresas de petróleo e gás a aproveitar a sua experiência em perfuração para produzir energia sem emissões de dióxido de carbono durante o funcionamento.

Por outro lado, atrasos, derrapagens de custos ou problemas técnicos poderão reforçar o ceticismo perante as ideias nucleares de nova geração. Grande parte do debate sobre a produção de energia favorável ao clima depende de saber se a energia nuclear consegue afastar a reputação de ter uma construção lenta e dispendiosa. Um reator operacional a 1.800 metros de profundidade no Kansas seria um dado marcante nessa discussão, acompanhado de perto não só nos Estados Unidos, mas também por decisores políticos e investidores muito para além do país.