Cientistas descobriram como usar uma impressora 3D para criar um reator nuclear.

No último ano, uma equipe de físicos, engenheiros e cientistas da computação trabalharam no Laboratório Nacional Oak Ridge, no Tennessee, e lá projetaram e construíram componentes de um reator nuclear resfriado a gás. É um tipo de reator quase tão antigo quanto a própria era nuclear, mas o mais novo separador de átomos de Oak Ridge tem um toque distinto do século XXI. Quando entrar em operação em 2023, será o primeiro reator nuclear do mundo com um núcleo impresso em 3D.

“O que estamos fazendo é tentar descobrir uma maneira mais rápida de construir um sistema nuclear com desempenho superior”, diz Kurt Terrani, diretor técnico do programa de reatores de desafio transformacional de Oak Ridge.

A indústria nuclear tem uma reputação de ser incrivelmente conservadora e resistente à mudança, Terrani lamenta que todos os reatores nucleares da América ainda estejam usando a tecnologia que foi projetada há meio século. A mentalidade de “se não está quebrado, não conserte” é uma maneira de gerenciar o risco inerente e o custo exorbitante da construção de novas usinas nucleares, mas também é sufoca a inovação em um setor que fornece energia a boa parte da indústria de carbono dos Estados Unidos. A preocupação de Terrani é que, se a indústria nuclear não adotar novas tecnologias, em breve será obsoleta.

Isso não quer dizer que devemos começar a construir usinas nucleares experimentais sem a devida diligência. A razão pela qual a indústria nuclear se move tão devagar é que o preço de um erro de cálculo é enorme – os acidentes em Chernobyl e Fukushima foram desastres que definem a geração que ninguém quer repetir. Mas a aversão ao risco não impediu que outras indústrias adotassem novas tecnologias. Basta olhar para o setor aeroespacial, onde as empresas agora imprimem foguetes inteiros em 3D, voam em aviões de aterrissagem e capturam reforços em navios-drone. De qualquer forma, a maioria dos reatores avançados em desenvolvimento atualmente não é totalmente nova; eles são projetos modificados de reatores que foram construídos com sucesso décadas atrás.

“Sabemos que todos esses conceitos funcionam”, diz Terrani. “O problema é que não podemos construí-los rápido e barato o suficiente.”

Terrani e seus colegas estão trabalhando nisso. A equipe de Oak Ridge recentemente finalizou o design preliminar do núcleo impresso em 3D. Embora a maior parte do reator seja feita de componentes convencionais, o núcleo será totalmente impresso em 3D com carboneto de silício, um material extremamente resistente que é praticamente impossível derreter. O núcleo cilíndrico é uma prata metálica opaca com vários conjuntos irregulares de combustível não -agonais dispostos em seu centro. É aqui que toda a mágica acontece em um reator nuclear: é responsável por reter o combustível de urânio e os componentes que controlam a reação de fissão. O núcleo projetado e impresso em Oak Ridge tem menos de um pé e meio de altura e será alojado em um reator que não é muito maior que um barril de cerveja. Mas quando entrar em operação em 2023, Terrani diz que gerará até 3 megawatts de energia, o suficiente para atender às necessidades de energia de mais de 1.000 residências.

O reator é refrigerado a gás hélio, enquanto a maioria dos reatores operacionais nos EUA atualmente usa água. Os reatores resfriados a gás são extremamente eficientes em termos de combustível, porque operam a temperaturas muito altas – este funciona a cerca de 1.200 graus Fahrenheit – e Terrani diz que a impressão 3D do núcleo do reator aumentará ainda mais a eficiência. Além disso, as técnicas de usinagem tradicionais para a construção de um núcleo de reator restringem seu projeto. A complexa rede de canais de refrigeração no núcleo de Oak Ridge é muito pequena e tortuosa para qualquer técnica de usinagem convencional. Porém, como as impressoras 3D constroem um objeto fundindo metal camada por camada, os engenheiros podem criar projetos de núcleo anteriormente impossíveis.

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Fonte: wired