Combustível de tório-urânio: o primeiro exemplo mundial de conversão de combustível. A China ultrapassa na curva com a quarta geração de energia nuclear

Emissão dos Dez Maiores Avanços Científicos da China de 2025: este resultado foi incluído de forma discreta, mas agitou os nervos do setor energético global — a conversão de combustível de tório-urânio em um reator de sal fundido à base de tório, concluída sob a liderança do Instituto de Física Aplicada da Academia Chinesa de Ciências em Xangai, tornou-se o primeiro projeto no mundo a concretizar esta rutura tecnológica.

Os EUA tinham já iniciado esta investigação há mais de meio século, mas acabaram por a suspender. Ao assumir o testemunho tecnológico, a China não só conseguiu atacar os principais problemas nucleares, como também assegurou um bilhete para uma reconfiguração do panorama energético global. Será que, por detrás disso, está realmente apenas a corrida tecnológica para alcançar os outros? Provavelmente não é assim tão simples.

Diagrama da estrutura do sistema do reator de sal fundido à base de tório: diagrama esquemático do sistema de ciclo do reator de sal fundido à base de tório com a indicação de cada componente

Ainda nos anos 50 do século passado, o Laboratório Nacional de Oak Ridge, nos EUA, iniciou a investigação sobre reatores de sal fundido à base de tório; em 1965, o reator experimental foi concluído, e a operação durante mais de dezenas de milhar de horas verificou a viabilidade da tecnologia. Porém, durante a Guerra Fria, com os ajustamentos estratégicos, este desenvolvimento ficou imediatamente interrompido; depois disso, ao longo de mais de meio século, nunca se conseguiu ultrapassar o problema central da conversão de combustível.

Em 2000, o reator de sal fundido à base de tório foi listado como uma das seis principais rotas tecnológicas da energia nuclear de quarta geração, mas a nível internacional manteve-se sempre na fase de validação conceptual. Depois de a China assumir esta tecnologia, passou exatamente 14 anos a resolver os problemas, com centenas de instituições de investigação científica e mais de mil experiências; no fim, conseguiu realizar a conversão de combustível tório-urânio dentro do reator, concluindo todo o processo completo desde a experimentação até à validação.

Sala de controlo de uma central nuclear antiga: cenário em que os trabalhadores operam o equipamento de controlo de uma central nuclear antiga

Muitas pessoas viram apenas a rutura tecnológica e não repararam noutro facto-chave: a taxa de nacionalização do equipamento central desta rutura é superior a 90%, e todo o equipamento essencial foi produzido integralmente de forma autónoma. A liga de níquel GH3535, que resolve o problema da corrosão do sal fundido, fez com que a corrosão ficasse controlada em apenas um décimo do padrão internacional; o controlo de precisão do sistema de processamento de combustível em linha ficou dentro de 1 milímetro.

Isto não é uma simples corrida tecnológica para alcançar os outros; é construir, do zero, um sistema técnico completo numa pista que foi abandonada por grandes potências.

Relativamente às reservas de recursos de tório da China, existem dois critérios estatísticos diferentes: as reservas industriais de 280 mil toneladas correspondem a um quinto do total global, enquanto o distrito mineiro de Baiyun Ebo, na Região Autónoma da Mongólia Interior, já verificou a existência de minas de tório em escala de um milhão de toneladas de minério associado, com uma quota global superior a 60%. Independentemente de quaisquer destes dados, isso significa uma coisa: ao desenvolver reatores de sal fundido à base de tório, a China tem uma vantagem natural em termos de recursos.

O mais extraordinário é que o tório é, na sua maior parte, obtido como minério associado à exploração de terras raras. Como é o maior produtor mundial de terras raras, a China não precisa de abrir uma mina separada: basta extrair das lamas/resíduos das terras raras para obter combustível, formando diretamente um ciclo fechado autónomo de recursos. Esta vantagem inata é algo com que nenhum outro país consegue competir.

A energia gerada pela fissão de 1 tonelada de tório equivale a 3,5 milhões de toneladas de carvão; e apenas as atuais reservas industriais já conseguem sustentar as necessidades energéticas da China durante vários milhares de anos. Se esta tecnologia concluir a sua comercialização e expansão, a China conseguirá libertar-se totalmente da dependência de urânio importado, ficando ainda mais reforçada a “carta” para a segurança energética.

Diagrama das gerações do desenvolvimento da energia nuclear: infografia que mostra a evolução das tecnologias de cinco gerações de energia nuclear

Além da vantagem em recursos, os reatores de sal fundido à base de tório, em comparação com a energia nuclear tradicional, têm duas vantagens que não podem ser substituídas: a segurança e a flexibilidade na escolha do local. Os reatores de água pressurizada tradicionais precisam de operar a alta pressão, dependem de grandes quantidades de arrefecimento com água e têm de ser construídos ao longo da costa; além disso, existe o risco de fusão do núcleo do reator.

Os reatores de sal fundido à base de tório operam à pressão atmosférica; o combustível dissolve-se diretamente no sal fundido. Quando a temperatura aumenta, a reação nuclear abranda naturalmente; em situações extremas, o sal fundido solidifica-se automaticamente, eliminando completamente o risco de fuga de radiação. Não é necessário grande arrefecimento por água; isso significa que podem ser construídos diretamente em zonas interiores, na região de desertos e terras áridas, e que, apoiando-se na rede de eletricidade de ultra-alta tensão, é possível realizar a transmissão de eletricidade do oeste para o leste (transferência de energia), resolvendo o problema de distribuição desigual da energia na China.

As aplicações dos reatores de sal fundido à base de tório vão muito além da geração de eletricidade em terra. Pela sua própria estabilidade, tornam-se a solução ideal para fornecer energia a bases no espaço.

O ciclo dia-noite da Lua dura 14 dias; a noite contínua de meia-lua faz com que a energia solar perca totalmente a utilidade. E os reatores de sal fundido à base de tório têm alta densidade energética e longa vida útil; com uma única carga de combustível, conseguem operar de forma estável durante 20 anos. Além disso, todo o corpo do reator pode ser concebido de forma integrada, e o conjunto pode ser içado e transportado para lançamento como uma única peça. Neste momento, mesmo o plano dos EUA Artemis para pousar na Lua ainda depende de energia solar; a validação da energia nuclear não está concluída, mas a China já conseguiu ganhar antecipadamente a vantagem tecnológica.

Imagem em captura de ecrã de notícia: página de reportagem da Xinhua sobre a conversão de combustível nuclear tório-urânio

O que é ainda mais digno de atenção é que o reator de sal fundido à base de tório é apenas uma pequena parte do icebergue das conquistas da China na energia nuclear de quarta geração. O primeiro reator de quarta geração do mundo a entrar em operação comercial — o reator de gás refrigerado de alta temperatura de Shidaowan — tem funcionado de forma estável desde a sua entrada em produção em Dezembro de 2023; já formou uma cadeia industrial completa, e a solução técnica em escala de 600 mil quilowatts já entrou na fase de desenho de engenharia. O projeto demonstrativo do reator rápido de KuaiKuai em Xiapu também está a ser construído de forma constante.

Do reator de sal fundido ao reator de gás refrigerado de alta temperatura e, depois, ao reator rápido: em várias rotas principais da energia nuclear de quarta geração, a China fez florescer avanços simultaneamente. Por detrás disso está a capacidade de ataque coordenado em múltiplas áreas, como ciência dos materiais, física nuclear e fabrico de precisão. Uma rutura em toda a cadeia, a nível global, não encontra uma segunda alternativa.

Na competição atual da energia nuclear, já não se trata de ver quem apresenta primeiro um conceito; trata-se de ver quem consegue “roer” as dificuldades duras da engenharia, e quem consegue estabelecer primeiro normas técnicas completas.

De acordo com o planeamento público, a China irá começar a construir em 2025 um reator de sal fundido comercial à base de tório de 10 megawatts, prevendo-se que em 2029 se consiga a ligação à rede. Este será o primeiro projeto comercial de eletricidade a partir de tório do mundo. Se conseguir concluir, antes de 2030, um projeto demonstrativo em escala de 100 megawatts, a China passará a deter o direito de definição das normas tecnológicas para eletricidade a partir de tório.

Atualmente, existe uma discussão bastante interessante na indústria: muitas pessoas acham que a comercialização da energia nuclear baseada em tório ainda levará décadas; mas não se deve esquecer que o reator de gás refrigerado de alta temperatura de Shidaowan, desde o reator experimental até à operação comercial, também passou por mais de duas décadas. Agora, a acumulação tecnológica já está concluída; a velocidade de implementação em engenharia só pode ser ainda mais rápida do que aquilo que imaginamos.

Sala de controlo principal do reator de sal fundido à base de tório: trabalhadores a trabalhar na moderna sala de controlo principal do reator de sal fundido à base de tório

Além disso, o sal fundido de alta temperatura a 700℃ dos reatores de sal fundido à base de tório não serve apenas para gerar eletricidade; consegue também, de forma sincronizada, produzir hidrogénio e fornecer calor para projetos industriais. A eficiência energética global melhora em 50% face à energia nuclear tradicional, ajudando exatamente os setores de elevada intensidade energética a concluir a transição verde. Esta adaptabilidade a múltiplos cenários é algo que a energia nuclear tradicional não consegue igualar.

No tratamento de resíduos nucleares: a quantidade de resíduos nucleares gerada pela eletricidade a partir de tório é apenas um milésimo da dos tipos de reatores tradicionais; o período de meia-vida também fica reduzido para 300 anos, diminuindo de forma significativa o impacto ambiental. Somado ao facto de que os custos são apenas uma décima parte do das minas de minério de urânio, após a comercialização, a capacidade competitiva será muito evidente.

Esta competição da energia nuclear de quarta geração, liderada pela China, é, na essência, uma disputa pelo controlo da autonomia energética. Quando temos na mão energia autónoma disponível para ser usada durante milhares de anos, e quando as tecnologias centrais, os recursos centrais e toda a cadeia industrial estão firmemente nas nossas próprias mãos, o equilíbrio de forças no panorama energético global já começou, silenciosamente, a mudar.

O que realmente merece reflexão não é, de forma verdadeira, apenas quanto tempo esta tecnologia demora a alterar a estrutura energética; é, antes, o que acontecerá com as regras de preços daqueles países que dependem da exportação de energia, depois de a China passar a deter o poder de voz na energia nuclear de quarta geração. Esta questão, mais do que a própria rutura tecnológica, é muito mais digna de ser explorada.