Por Que o Mundo Ainda Não Consegue Resolver a Reciclagem de Resíduos Nucleares

O Problema de Reciclagem que a Energia Nuclear Não Consegue Resolver

A energia nuclear está experimentando um verdadeiro renascimento, com novos reatores em construção ou em estágios avançados de planejamento em dezenas de países, designs de reatores avançados atraindo investimento privado sem precedentes, e governos se comprometendo com a energia nuclear como componente central de suas estratégias de energia limpa. No entanto, um dos desafios práticos mais persistentes da energia nuclear — o que fazer com combustível gasto — continua em grande parte sem solução, e uma análise detalhada pela MIT Technology Review examina por que a solução óbvia de reprocessamento e reciclagem desse combustível não conseguiu adoção mais ampla.

A química básica do combustível nuclear gasto torna a reciclagem conceitualmente direta. Depois que as varetas de combustível de urânio foram usadas em um reator, apenas uma pequena fração de seu material físsil foi realmente consumida. O combustível gasto contém grandes quantidades de urânio-238, menores quantidades de plutônio-239 físsil e urânio-235, e uma coleção de produtos de fissão de vida mais curta e actinídios de vida mais longa. Separar esses componentes através de reprocessamento químico permite que urânio e plutônio sejam reciclados em novo combustível, reduzindo tanto o volume de resíduos de alto nível que exigem disposição permanente quanto a demanda por urânio recém-extraído.

Por Que a França Faz Isso e os Estados Unidos Não?

A França operou reprocessamento comercial de combustível nuclear em sua instalação de La Hague desde 1976, reciclando combustível gasto de seus próprios reatores e de clientes no Japão, Alemanha e outras nações. O programa francês processou milhares de toneladas de combustível gasto e demonstrou que reprocessamento é tecnicamente viável em escala industrial. O Japão investiu similarmente em infraestrutura de reprocessamento em Rokkasho, embora essa instalação tenha enfrentado atrasos repetidos.

Os Estados Unidos, em contraste, proibiram explicitamente o reprocessamento comercial em 1977 sob o Presidente Carter, impulsionados por preocupações sobre o risco de proliferação de separação de plutônio — que pode ser usado em armas nucleares — em instalações nucleares civis. Essa política foi nominalmente revertida sob o Presidente Reagan, mas o reprocessamento comercial nunca foi retomado, e o combustível gasto americano acumulou-se em locais de reatores em armazenamento de recipientes secos aguardando um repositório permanente que não foi construído.

A economia é uma parte significativa da explicação. Reprocessamento é mais caro que a mineração de urânio fresco aos preços atuais de urânio, que permaneceram baixos o suficiente para que as concessionárias tenham pouco incentivo financeiro para pagar o prêmio pelo combustível reciclado. Sem um preço de carbono que contabilize o custo de longo prazo da mineração de urânio ou um mandato político para reprocessamento, o sinal do mercado aponta para o uso contínuo de combustível fresco e acúmulo contínuo de combustível gasto em armazenamento provisório.

A Preocupação com Proliferação

A preocupação com proliferação que animou a proibição original de Carter não desapareceu. O processo PUREX usado em reprocessamento convencional separa plutônio em forma pura que teoricamente poderia ser desviado para uso em armas — uma preocupação que é especialmente aguda quando tecnologia de reprocessamento é buscada por nações com intenções nucleares ambíguas.

Tecnologias alternativas de reprocessamento que mantêm plutônio misturado com outros actinídios — tornando-o menos adequado para uso em armas enquanto ainda permite que seja reciclado em combustível de reator — foram desenvolvidas e demonstradas em escala menor. Abordagens UREX+ e pirotratamento caem nessa categoria, mas nenhuma foi implantada comercialmente, e a transição de demonstração em laboratório para operação em escala industrial requer investimento sustentado e aprovação regulatória que não foi realizado na maioria dos países.

Reatores Avançados Mudam a Equação

A geração emergente de reatores nucleares avançados — particularmente reatores de nêutrons rápidos — muda o cálculo de resíduos de formas importantes. Reatores rápidos podem usar os actinídios que constituem o componente de vida mais longa de resíduos nucleares de alto nível como combustível, transmutando efetivamente os componentes de resíduos mais problemáticos em produtos de fissão de vida mais curta. Uma frota de reatores rápidos emparelhada com instalações de reprocessamento poderia, em princípio, reduzir drasticamente o volume e longevidade de resíduos que exigem disposição geológica permanente.

Esse cenário anima o interesse renovado em reprocessamento entre desenvolvedores de reatores avançados e analistas de política nuclear. Mas requer um investimento em nível de sistema — tanto em capacidade de reprocessamento quanto em implantação de reatores rápidos — que vai muito além do que qualquer país único se comprometeu, e o cronograma para esse sistema amadurecer é medido em décadas em vez de anos.

Este artigo é baseado em reportagens da MIT Technology Review. Leia o artigo original.