Coppe avança em pesquisas com tório para a próxima geração nuclear

Imagine um metal três vezes mais abundante que o urânio, mais seguro de utilizar e capaz de gerar resíduos radioativos de vida mais curta. Esse é o tório, apontado como uma das alternativas mais promissoras para a próxima geração da energia nuclear. O Brasil possui a segunda maior reserva estimada desse mineral no mundo, e a Coppe/UFRJ está preparada para atuar nessa fronteira tecnológica por meio do seu Laboratório de Design de Reatores, o LaboraThorium.

Diferente do urânio utilizado atualmente em grande parte das usinas nucleares, o tório não pode ser usado diretamente para gerar energia. Ele é considerado um material “fértil”: ao absorver nêutrons dentro de um reator, transforma-se em urânio 233, um combustível nuclear capaz de produzir energia. Segundo o professor Giovanni Laranjo, coordenador do LaboraThorium, esse processo oferece vantagens importantes em relação às tecnologias nucleares convencionais.

Uma das principais vantagens está na redução da quantidade de resíduos radioativos de longa duração. “O tório produz menos materiais de vida longa do que o urânio tradicional. Isso significa um volume menor de rejeitos que precisam ser destinados a depósitos geológicos e monitorados por longos períodos”, explica o pesquisador. Embora ainda sejam gerados materiais que permanecem radioativos por milhares de anos, sua quantidade é significativamente menor em comparação aos ciclos convencionais baseados em urânio.

Outra vantagem é a segurança. O ciclo do tório gera quantidades muito menores de materiais associados à produção de armamentos nucleares, como o plutônio. Isso torna a pesquisa e o desenvolvimento dessa tecnologia mais transparentes e menos sensíveis do ponto de vista internacional.

Para Giovanni, o interesse crescente pelo tório está ligado também à necessidade de tornar a energia nuclear mais sustentável e economicamente viável. Enquanto os reatores atuais aproveitam apenas uma pequena parcela do combustível utilizado (~1%), os chamados ciclos fechados permitem reutilizar parte desse material, aumentando significativamente o aproveitamento dos recursos naturais ( > 70%).

“Hoje, a discussão sobre o tório envolve não apenas segurança, mas também sustentabilidade e melhor aproveitamento do combustível nuclear”, destaca o professor do Programa de Engenharia Nuclear.

As pesquisas também apontam vantagens operacionais. Muitos dos conceitos de reatores avançados associados ao ciclo do tório utilizam sal fundido em vez dos sistemas convencionais de resfriamento. Esses projetos operam em baixa pressão e podem incorporar mecanismos passivos de segurança, ou seja, recursos que ajudam a manter o reator em condições seguras mesmo sem intervenção humana ou fornecimento externo de energia. Além disso, o uso de sal fundido permite absorver e transferir grandes quantidades de calor de forma eficiente, característica que tem despertado interesse internacional no desenvolvimento de novas tecnologias nucleares.

Outra vantagem potencial é a maior flexibilidade na gestão térmica. Dependendo do projeto, esses reatores podem reduzir a demanda por água para resfriamento, o que amplia as possibilidades de aplicação em regiões onde esse recurso é mais escasso. No entanto, como qualquer usina de geração elétrica, eles continuam precisando dissipar o calor produzido durante a operação.

Em termos simples, por que os reatores de sal fundido associados ao tório despertam tanto interesse?

• Operam em baixa pressão, o que pode reduzir alguns riscos associados aos sistemas convencionais de geração nuclear.
• Podem incorporar mecanismos passivos de segurança, projetados para manter o reator em condições seguras mesmo em situações de falha ou perda de energia.
• Têm potencial para reduzir a demanda por água para resfriamento, dependendo do projeto adotado, ampliando as possibilidades de uso em diferentes regiões.

Essas características ajudam a explicar por que o tório e os reatores avançados de sal fundido vêm sendo estudados por pesquisadores e instituições de diversos países.

Segurança e sustentabilidade

A busca por fontes de energia que conciliem alta eficiência e baixa emissão de carbono coloca o tório no centro das atenções da próxima geração da energia nuclear. Diferente dos reatores convencionais, as tecnologias baseadas em tório oferecem camadas adicionais de segurança e benefícios ambientais significativos.

• Menor geração de resíduos de longa duração: os rejeitos permanecem ativos por menos tempo, facilitando o gerenciamento e armazenamento.

• Mais segurança operacional: os sistemas em desenvolvimento utilizam mecanismos considerados mais estáveis e menos suscetíveis a acidentes graves.

• Menor dependência de água: reatores avançados, como os de sal fundido, podem operar sem grandes volumes de água, pois seu núcleo não depende de água para refrigeração.

Nesse cenário, a atuação da Coppe ganha relevância estratégica. Inaugurado em 2025, o LaboraThorium foi criado para desenvolver projetos de reatores avançados, incluindo pequenos reatores modulares (SMRs), microrreatores e sistemas de nova geração (IV Geração de reatores Nucleares) voltados ao uso mais eficiente do combustível nuclear.

O laboratório foi criado para abrigar uma infraestrutura de computação de alto desempenho (HPC), capaz de realizar simulações complexas para o desenvolvimento de novos designs de reatores. “A ideia é estudar como tornar os reatores mais eficientes, melhorar o aproveitamento do combustível e trabalhar em tecnologias inovadoras. E o tório é uma das principais linhas dessa pesquisa”, afirma Giovanni.

Nesse contexto, a Coppe/UFRJ assume um papel de destaque na retomada das pesquisas sobre tório no Brasil. Além das atividades desenvolvidas no LaboraThorium, a instituição lidera um grupo nacional de pesquisa que reúne universidades, centros de pesquisa e órgãos do setor nuclear em torno do desenvolvimento de tecnologias baseadas nesse elemento, desde aplicações em reatores até o ciclo do combustível.

Essa articulação, em conjunto com a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), contribui para recolocar o tório na agenda científica e tecnológica brasileira, fortalecendo a cooperação entre instituições e ampliando a capacidade do país de desenvolver conhecimento e soluções próprias em uma área considerada estratégica para o futuro da energia nuclear.

Além da pesquisa científica, o laboratório fortalece a capacidade brasileira de participar do desenvolvimento de tecnologias nucleares avançadas, em uma área que vem despertando crescente interesse internacional.

O avanço do tório em outros países

A Índia detém as maiores reservas de tório do mundo e mantém um amplo programa nuclear integrado. O Bhabha Atomic Research Centre opera o reator de pesquisa Kamini desde 1996, e o país projetou o Advanced Heavy Water Reactor (AHWR) de 300 MWe especificamente para o uso de tório.

A China investe em reatores de sal fundido a tório, sob a liderança do Shanghai Institute of Applied Physics.

Na Noruega, a empresa Thor Energy testou combustíveis avançados com tório no reator de pesquisa Halden.

A Rosatom e o Instituto Kurchatov conduzem, na Rússia, o desenvolvimento de reatores de sal fundido de nova geração.

No Brasil, a retomada dessa agenda de pesquisa conta com a participação da Coppe, reconhecida por sua tradição na formação de especialistas e no desenvolvimento de tecnologia nuclear.

A pesquisa em tório posiciona a Coppe/UFRJ em uma área estratégica para o futuro da energia: desenvolver soluções capazes de combinar segurança, sustentabilidade e melhor aproveitamento dos recursos naturais.