O reprocessamento de combustível nuclear usado nos EUA pode estar voltando - aqui está o porquê

O Departamento de Energia (DOE) intensificou os esforços para explorar a reciclagem de combustível nuclear gasto (SNF) ou combustível nuclear usado (UNF), da frota nacional de reatores de água leve (LWRs), distribuindo US$ 38 milhões em prêmios federais para um dúzia de projetos em 21 de outubro.

As equipes receberão financiamento do programa "Convertendo radioisótopos UNF em energia" (CURIE) lançado em março de 2022 do DOE para trabalhar em projetos que promoverão a reciclagem de SNF. Os projetos buscarão reduzir o volume de resíduos de alto nível (HLW) que exigirão descarte permanente, mas também fornecerão matéria-prima que poderá ser usada em reatores avançados domésticos, disse o DOE.

Os prêmios representam um avanço fundamental para a estratégia emergente do país para lidar com SNF de sua frota de LWRs, a maioria dos quais está em armazenamento temporário, aguardando disposição final. Até agora, a indústria nuclear armazenou com segurança 88.500 toneladas métricas de SNF e HLW comerciais em piscinas de combustível usado e barris secos em 76 locais de reatores operacionais e desativados em 35 estados, mas muitos especialistas acreditam que essa abordagem é altamente ineficiente e insustentável. Impulsionado por incertezas de disposição e preocupações sobre o futuro abastecimento avançado de combustível de reator nuclear, o financiamento federal institui um novo impulso para o reprocessamento comercial de SNF, que a agência espera que seja economicamente viável e resistente à proliferação.

Os esforços divergem das ambições de longa data dos EUA de lidar com a disposição do SNF por meio do descarte direto em um repositório geológico projetado para conter perigos residuais por 100.000 anos ou mais. Devido em parte a um impasse político no Congresso e ao inadimplemento de décadas do DOE em um "contrato padrão" para começar a descartar o SNF conforme exigido pela Lei de Política de Resíduos Nucleares de 1982 (NWPA), o descarte geológico em Yucca Mountain, Nevada, tem parar. O DOE começou recentemente a implementar um processo de localização baseado em consentimento para uma instalação de armazenamento temporário. Essas abordagens, no entanto, atendem a um ciclo de combustível único.

Embora ainda não faça parte de uma estratégia formal de resíduos nucleares, o programa CURIE da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada do DOE (ARPA-E) decidiu explorar um ciclo nuclear fechado, permitindo o reprocessamento comercialmente viável de SNF da frota LWR atual.

A CURIE prevê que, se as principais lacunas ou barreiras forem resolvidas nas tecnologias de reprocessamento, monitoramento de processos e projeto de instalações, o reprocessamento comercial poderá prosperar. O programa postula que o reprocessamento SNF para recuperar actinídeos reutilizáveis ​​e reciclá-los em novo combustível tem o potencial de "melhorar a utilização de combustível - especialmente quando acoplado a reatores rápidos avançados - e reduzir drasticamente o volume de HLW que requer descarte".

A medida é notável porque, embora os EUA tenham explorado o reprocessamento por décadas - começando com a recuperação de plutônio do Projeto Manhattan da era da Segunda Guerra Mundial a partir de combustível de urânio metálico irradiado descarregado dos reatores de produção de Hanford - as tentativas de reprocessamento comercial encontraram problemas técnicos, econômicos e regulatórios . E embora os EUA tenham considerado por décadas a opção de reprocessamento como um possível caminho a seguir, as prioridades de pesquisa de resíduos nucleares nos últimos anos flutuaram sob diferentes administrações (consulte a barra lateral, "Reemergência do reprocessamento como um caminho de lixo nuclear").

O governo dos EUA originalmente desenvolveu a tecnologia de reprocessamento como parte do esforço da Segunda Guerra Mundial para desenvolver a bomba atômica, mas o reprocessamento de combustível nuclear gasto (SNF) tornou-se um caminho essencial para lidar com futuras deficiências no fornecimento de combustível nuclear durante os estágios iniciais da energia nuclear comercial— da década de 1950 até o final da década de 1970. Devido em parte aos suprimentos incertos de urânio na década de 1970, programas de pesquisa de reatores criadores surgiram em vários países para explorar as capacidades de criação de reatores de nêutrons rápidos. Os criadores prometeram converter abundante urânio-238 (U-238) em um combustível utilizável (plutônio-239), produzir mais combustível utilizável do que consumiam e usar 60% ou mais do conteúdo energético do combustível de urânio.