Cientistas da Missouri Tech estão colaborando com o Laboratório Nacional de Oak Ridge em um projeto do Departamento de Energia dos EUA para estudar o desempenho do combustível nuclear altamente enriquecido em pequenos reatores modulares e microreatores. O Dr. Ayodeji Alajo, Professor Associado de Engenharia Nuclear e Ciências da Radiação da Missouri Tech, lidera o projeto.

O projeto visa testar urânio altamente enriquecido e pouco enriquecido (HALEU) com um teor de urânio-235 entre 5% e 20%, um nível intermediário entre o combustível de urânio pouco enriquecido usado nas usinas nucleares comerciais atuais e o combustível de urânio altamente enriquecido usado em reatores de pesquisa mais antigos. A pesquisa será conduzida no reator S&T, no Missouri, que possui um nível de enriquecimento de HALEU abaixo de 20%.

O projeto se baseia na busca pelo tipo ideal de combustível nuclear para a operação de longo prazo de reatores nucleares. Os cientistas pretendem determinar o desempenho do combustível sob diferentes condições para garantir um uso seguro e confiável. Alajo afirmou que pequenos reatores modulares e microreatores são projetados para operar por anos em locais onde o reabastecimento é impossível, como comunidades remotas, bases militares e até mesmo missões espaciais. Isso exige níveis de enriquecimento de combustível superiores aos atualmente utilizados em reatores comerciais. O projeto visa demonstrar que esse combustível pode operar de forma segura e previsível sob diferentes condições, fornecendo uma base para projetistas e agências reguladoras. O projeto busca detalhar a eficiência e o desempenho do HALEU em vários cenários necessários para o projeto de novos reatores, com o objetivo final de incorporar as informações em um manual internacional como recurso de referência para licenciamento de sistemas nucleares e análise de segurança. A Colaboração de Suporte à Segurança do Ciclo de Combustível e da Criticidade de Transporte do HALEU em Escala Comercial do Departamento de Energia dos EUA/Comissão Reguladora Nuclear forneceu US$ 1 milhão em financiamento para o projeto.

O reator da Missouri Tech (MSTR) opera com base no princípio da fissão nuclear, onde nêutrons colidem com núcleos atômicos, fazendo com que se dividam e liberem mais nêutrons, outras partículas e energia, desencadeando uma reação em cadeia. Ao contrário dos reatores comerciais, que usam o calor para ferver água e transformá-la em vapor para acionar turbinas, o MSTR não utiliza o calor gerado para produzir eletricidade. O MSTR está localizado em uma piscina de 121.000 litros com paredes feitas de grafite em grande escala, permitindo que as equipes de pesquisa testem o comportamento do combustível à medida que os nêutrons desaceleram e liberam energia sob diferentes condições. De acordo com a universidade, em potência máxima (200 quilowatts), o núcleo do reator MSTR sofre aproximadamente 6,4 trilhões de fissões por segundo, emitindo partículas beta de altíssima energia que viajam mais rápido que a velocidade da luz na água, as quais, por sua vez, emitem fótons, fazendo com que o núcleo do reator emita luz azul. O reator está alojado em uma enorme piscina de blindagem contra radiação e, segundo a universidade, devido ao seu projeto, é completamente seguro para qualquer pessoa entrar no compartimento do reator para observar o núcleo, mesmo durante a operação.