Dentro do laboratório, onde a TerraPower de Bill Gates está inventando o futuro da energia nuclear

BELLEVUE, Washington - A uma curta distância do tráfego da Interstate 90, uma startup de uma década fundada por Bill Gates está realizando testes para construir a próxima geração de reatores nucleares.

Você não encontrará mais do que um pouquinho de material radioativo no empreendimento privado, conhecido como TerraPower. Mas se o co-fundador da Microsoft e os outros líderes da TerraPower fizerem o que quiserem, as tecnologias pioneiras no laboratório de 10.000 pés quadrados poderão impulsionar as redes elétricas em todo o mundo.

Temos uma aparência rara dentro do laboratório. que está alojado ao lado das instalações da Intellectual Ventures no bairro Eastgate de Bellevue, e ouvimos dos executivos da TerraPower sobre a conexão entre o passado de Gates como co-fundador da Microsoft e sua visão para a futura inovação energética.

"Se você pensar nas conquistas de Bill Gates na computação, estamos realmente tentando repetir isso para a energia nuclear", disse Chris Levesque, presidente e CEO da TerraPower. “Acreditamos que a energia nuclear está atrasada para demonstrações de tecnologia.” Isso pode soar estranho em uma época em que tanta atenção tem sido focada na energia solar e eólica, mas Levesque argumenta que a energia nuclear tem um grande papel a desempenhar. na transição de combustíveis fósseis para fontes de energia livres de carbono. "Vemos um mundo que continuou a penetração das energias renováveis, e achamos que isso é uma coisa muito boa para o clima", disse ele. "Mas achamos que há um limite para a penetração de renováveis ​​... onde você precisará de alguma geração de carga de base. Se vai ser livre de carbono, acho que tem que ser nuclear. ”

Cerca de 20% da energia elétrica da América vem do nuclear em comparação com 17% de fontes renováveis ​​e 63% de combustíveis fósseis. Atualmente, os Estados Unidos lideram o mundo em termos de quilowatts-hora totais produzidos, mas outros países, como a França e o Japão, obtêm uma porcentagem maior de seu poder do nuclear.

teve uma má fama ao longo dos anos - principalmente devido a falhas de segurança que vão de Three Mile Island a Chernobyl a Fukushima, além de preocupações de longo prazo sobre o armazenamento de lixo nuclear a longo prazo. Fatores econômicos não estão ajudando: graças em parte ao fracking, é mais barato construir e operar usinas a gás do que reatores nucleares.

Para mudar a situação, os 150 funcionários da TerraPower estão trabalhando em tecnologias que tratam de energia nuclear. a segurança, bem como a eliminação de resíduos e o custo de operação.

Sopa de letrinhas nucleares da Next-gen

Uma dessas tecnologias é conhecida como TWR, que significa reatores de ondas viajantes. Em vez de depender exclusivamente do urânio enriquecido, os reatores de ondas viajantes são projetados para utilizar o urânio empobrecido - o resíduo que sobra nas usinas de enriquecimento - como combustível de recarga. Depois de começar com urânio enriquecido, os reatores podem continuar a funcionar com urânio empobrecido por décadas. Ele faz isso convertendo o urânio empobrecido e, em seguida, usando-o em um balanço através do reator.

O sódio líquido serve como refrigerante, transferindo calor para fora do reator para girar uma turbina a vapor. Os proponentes da TWR dizem que os reatores são mais seguros do que os tradicionais reatores refrigerados a água porque operam com pressões mais baixas e não são vulneráveis ​​a uma explosão de dispersão de combustível como a que atingiu Chernobyl.

O conceito TWR existe há décadas. Alguns especialistas dizem que é "extraordinariamente desafiador" trabalhar com sódio líquido, devido ao potencial de vazamentos e ao alto nível de reatividade química do material. Mas os engenheiros da TerraPower dizem que sua tecnologia de materiais está pronta para apoiar a operação "uma única vez" que seria usada nos reatores que estão desenvolvendo. Levesque disse que a TerraPower está fazendo uso de extensa pesquisa conduzida no Departamento dos EUA. dos laboratórios nacionais da Energy, incluindo o Pacific Northwest National Laboratory, além de suas próprias pesquisas conduzidas na última década. “O novo aspecto é a física avançada, habilitada pelo poder de computação moderno que realmente só estava disponível nos últimos 10 anos. para 15 anos ”, disse ele.

⚛⚡ Pesquisadores estão dando reatores de sal derretido uma atualização! Aprenda como esta tecnologia clássica funciona e por que ela poderia desempenhar um papel no futuro da energia da América. PN @ PNNLabpic.twitter.com / AajO42Vb4H - Departamento de Energia (@ENERGY) 12 de fevereiro de 2019

O laboratório Bellevue da TerraPower se concentra em colocar os modelos de computador da empresa em testes do mundo real, completos com hastes de tamanho normal e um estande de teste de montagem de combustível de dois andares, mas sem usar combustível de reação real. As hastes de teste são feitas de aço inoxidável, e o suporte de teste usa eletricidade para medir as tensões operacionais no hardware.

O gerente da unidade de laboratório Brian Morris disse que a exposição à radiação está pouco acima dos níveis de fundo. “Você poderia voar daqui para Washington, DC, e receberia mais radiação do que ficar naquele laboratório por uma semana”, ele nos disse depois da turnê.

Outra tecnologia, conhecida como cloreto de cloreto fundido. reator rápido ou MCFR, não é tão avançado, mas promete maior eficiência e economia, disse Levesque. Os reatores MCFR usariam sal fundido tanto como refrigerante quanto como meio de combustível.

A TerraPower e a Southern Company de Atlanta estão trabalhando com um consórcio de parceiros, incluindo os laboratórios nacionais de Oak Ridge e Idaho, em um desenvolvimento de MCFR projeto apoiado por um prêmio de custo de US $ 40 milhões do Departamento de Energia.

Por enquanto, os projetos TWR e MCFR compartilham espaço no laboratório Bellevue, mas daqui para frente, muito do trabalho no projeto MCFR será feito em uma nova instalação de 65.000 pés quadrados que está sendo equipada em Everett, Washington. Na semana passada, a TerraPower anunciou que realizou 1.000 horas de operações contínuas em um loop isotérmico projetado para testar como sal derretido afetaria os componentes à medida que se movesse através de um reator. O experimento loop bem-sucedido representa o primeiro passo para a criação de uma plataforma integrada de testes de efeitos que apoiará o processo de licenciamento de um reator de demonstração. Na instalação de testes de Everett, os engenheiros usarão megawatts de energia elétrica para simular o calor que seria produzido pela reação nuclear. A TerraPower diz que as simulações simplificarão e acelerarão o teste dos principais componentes no ambiente de alta temperatura de um reator.

Loops carregados de instrumentos no laboratório da TerraPower são usados ​​para testar como o sal derretido fluiria através de um reator nuclear. (GeekWire Photo / Kevin Lisota) O suporte de teste de montagem de combustível da TerraPower é projetado para verificar como as barras de combustível e outros componentes resistiriam às tensões dentro de um reator nuclear. (GeekWire Photo / Kevin Lisota) Varetas de combustível substitutas na TerraPower são feitas de aço inoxidável. (GeekWire Photo / Kevin Lisota) O laboratório da TerraPower testa os equipamentos e processos para reatores nucleares da próxima geração. (GeekWire Photo / Kevin Lisota) A TerraPower testa componentes para reatores nucleares. (GeekWire Photo / Kevin Lisota) A Lava Lamp faz parte da decoração do laboratório Bellevue da TerraPower. (GeekWire Photo / Kevin Lisota) As caixas de luvas e blindagens garantem a segurança nos laboratórios da TerraPower. (GeekWire Photo / Kevin Lisota)

Testado nos EUA e vendido no exterior?

Custará bilhões de dólares para construir apenas um reator nuclear de próxima geração. - e os desafios financeiros e regulatórios são, no mínimo, tão assustadores quanto os desafios técnicos. Encontrar uma maneira de cobrir o custo tem sido um sinal brilhante no radar de Bill Gates no ano passado. "Mesmo Bill não vai financiar um reator multibilionário por conta própria", disse Marcia. Burkey, vice-presidente sênior e diretor financeiro da TerraPower. Em uma série de declarações e em reuniões com membros do Congresso, Gates falou sobre a idéia de usar parcerias público-privadas para financiar demonstrações avançadas de reatores nucleares. projetos nos Estados Unidos.

Até o ano passado, a TerraPower era investida em um tipo diferente de parceria público-privada ... na China. A empresa e seus parceiros chineses, liderados pela estatal China National Nuclear Corp., deveriam dar início a um reator de demonstração que entraria em operação em meados da década de 2020.

O governo de Trump a batalha comercial com a China empurrou esse plano para fora dos trilhos, no entanto. Como resultado, a TerraPower voltou seu foco para a Lei de Liderança de Energia Nuclear, ou NELA, uma medida do Congresso que forneceria financiamento federal para as usinas nucleares da próxima geração. “Na China, fomos parceiros da CNNC. e eles estavam trazendo investimento, e eles também estavam complementando nossa equipe com sua grande força de trabalho de engenharia ”, disse Levesque. "Então, estamos realmente no processo de recriar isso agora nos EUA. Estamos tendo algumas discussões avançadas com vários parceiros. Não posso revelar os nomes deles, mas como a TerraPower tem uma boa tecnologia e temos um ótimo case de negócios, estamos montando várias parcerias para o nosso aplicativo NELA. ”A legislação bipartidária, que ainda não foi aprovada nem pela Câmara nem pelo Senado, pede ao Departamento de Energia que estabeleça dois projetos avançados de demonstração de energia nuclear até 2025, e até mais cinco até 2035. Ele também estabelece um plano para a criação de contratos federais de compra de energia.

Levesque estima que o custo total da construção de um reator de demonstração seja de US $ 3 bilhões, dependendo da tecnologia utilizada.

A TerraPower não é a única empresa que provavelmente buscará o suporte da NELA: General Atomics, Transatomic Power, Gen4 Energy e NuScale Power do Oregon também estão na lista de empreendimentos com o próximo conceitos do reator nuclear da geração. A NuScale já está planejando um reator de demonstração no Idaho National Laboratory. Esse é um modelo que a TerraPower poderia seguir para seus conceitos de TWR e MCFR. "Gostaríamos de transformá-los em tecnologias americanas que sejam parceiras de empresas americanas", disse Levesque. “Nós envolvemos os laboratórios nacionais dos EUA no programa. Podemos até ver uma dessas demos construídas em um laboratório nacional. ”Levesque disse que o fato de os projetos de reatores da TerraPower terem nascido no noroeste do Pacífico poderia alimentar algum“ desenvolvimento da cadeia de suprimentos nessa área ”. Será que os projetos avançados de reatores irão alimentar um renascimento nuclear em larga escala nos EUA? Isso é discutível, em grande parte devido à atual recompensa do gás natural barato do país.

“Os EUA e o Canadá são mercados muito difíceis”, reconheceu Levesque. "Se a energia nuclear não será creditada economicamente por ser livre de carbono, é muito difícil competir com os preços atuais do gás natural. Essa é uma das razões pelas quais estamos trabalhando tanto para avançar no MCFR. Achamos que o MCFR poderia ter o potencial de competir com o gás natural. ”Ele disse que a equação de custo parece muito melhor fora dos Estados Unidos. "Em muitos outros países, os preços da eletricidade são mais altos", disse Levesque. “O gás natural é mais difícil. Pensamos que a TWR poderia ser muito competitiva lá, e está disponível hoje. ”Gates apontou para a questão da“ pobreza energética ”global na semana passada em um post no seu blog Gates Notes. "Para os quase 1 bilhão de pessoas em todo o mundo que não têm acesso à eletricidade - ou cujo acesso é tão pouco confiável que nunca podem contar com energia -, uma interrupção pode durar dias ou mesmo semanas", escreveu ele. “E essas interrupções são mais do que apenas um inconveniente. Eles podem ser mortais. ”Levesque argumenta que há também um ângulo de segurança nacional para a tecnologia nuclear.“ Estamos sendo superados em número pela Rússia e China por algo como 30 ou 40 projetos. para um ", disse ele. "Nós somos o país que criou a tecnologia nuclear civil, mas estamos começando a ficar de fora do jogo. É extremamente importante para os EUA ter a tecnologia para evitar o carbono - mas também tem sérias implicações de segurança para os EUA, porque se não implantarmos essa próxima fase nuclear, continuaremos com essa tendência de perder nossa vantagem. em energia nuclear. ”

Isso pode soar como um pivô abrupto, considerando que há apenas um ano, a TerraPower estava se preparando para construir sua primeira fábrica na China. Mas Levesque disse que o foco atual da TerraPower está em sintonia com a meta de tornar a energia nuclear americana novamente ótima.

“Somos uma empresa americana e temos que seguir as leis de controle de exportação dos EUA - então quando a decisão chegou para baixo, nós cumprimos e terminamos nosso trabalho na China ”, disse ele. "Nós não estamos indo para o governo e dizendo: 'Você nos deve.' Estamos indo para o governo e dizendo: 'Estamos perdendo uma oportunidade séria para a América, se não demonstrarmos essas tecnologias'". Levesque observou que a TerraPower ajudou a treinar "uma nova onda de engenheiros nucleares" na última década. "Temos todos esses jovens que estão ansiosos para ir", disse ele. “Temos países como a China e a Rússia copiando nossas coisas antigas e fazendo isso muito bem. … Somos as pessoas com as novidades e é hora de demonstrar a próxima tecnologia. Esse é o nosso papel tradicional americano. Nós fizemos isso na computação. Agora é hora de fazer isso em energia nuclear. ”

Via: Geek Wire