Instalação de descontaminação de trítio em Culham é reativada no Reino Unido; custo de descarte de materiais desativados pode cair até dez vezes

De acordo com pt.wedoany.com-A Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido (UKAEA) concluiu testes de remoção de trítio em materiais de descomissionamento do Joint European Torus (JET) na Instalação de Descontaminação de Materiais (MDF) em Culham. Após o tratamento, materiais como tungstênio, berílio, ligas de Inconel, aço, cobre e compósitos de fibra de carbono têm potencial de reclassificação de resíduos de média atividade para resíduos de baixa atividade, reduzindo os custos de descarte em até dez vezes.

Durante os últimos três anos de operação de plasma do JET, os experimentos de deutério-trítio deixaram trítio residual retido nas paredes do tokamak e nos componentes internos, demonstrando que esse isótopo penetra nos materiais durante operações de fusão de alta potência. A quantidade total de trítio retida nos materiais e a proporção que pode ser removida por tratamento térmico são a base central para a definição da estratégia de gerenciamento de resíduos no programa de Descomissionamento e Reutilização do JET (JDR).

A equipe de gerenciamento de resíduos da UKAEA pode reduzir os custos de descarte desses materiais por meio da recuperação de trítio. Os materiais, originalmente classificados como resíduos de média atividade quando removidos do JET, passam para a categoria de resíduos de baixa atividade após a remoção de trítio, com custos de descarte reduzidos em até dez vezes, sendo que parte deles ainda pode ser reutilizada em futuros dispositivos de fusão ou fissão.

As telhas e componentes removidos do JET no final de 2024 foram processados nos testes sem necessidade de desmontagem prévia, e fluxos de materiais mistos também puderam entrar no processo simultaneamente, simulando as condições reais de operação de uma instalação de processamento em escala industrial.

Para remover o trítio retido, os materiais no forno da MDF são aquecidos a altas temperaturas sob condições controladas que suprimem rigorosamente a oxidação. A redução da oxidação contribui para aumentar a eficiência do processo, diminuir a necessidade de manutenção e garantir a segurança e a eficiência da operação. O trítio gerado pela reação sai do forno com o fluxo de gás do processo e é convertido em água contendo trítio por meio de um catalisador, completando a captura concentrada. Após o resfriamento do forno, os produtos do tratamento térmico são removidos e submetidos a análises destrutivas por amostragem.

Como complemento ao tratamento térmico, amostras em escala de gramas do JET também estão sendo analisadas para determinar a concentração de outros radionuclídeos e quantificar o trítio residual nos materiais após o tratamento.

Xavier Lefebvre, gerente de resíduos do projeto de Descomissionamento e Reutilização do JET, afirmou que o processamento bem-sucedido dessas amostras forneceu à equipe evidências anteriormente indisponíveis, permitindo compreender com maior confiabilidade as características dos materiais do JET e os desafios de seu gerenciamento de longo prazo. Esses conhecimentos podem influenciar fundamentalmente a estratégia de gerenciamento de resíduos do JDR, reduzindo incertezas e tornando mais racionais as decisões sobre tratamento, embalagem, rotas de descarte e planejamento do descomissionamento, além de potencialmente apresentar opções de gerenciamento de resíduos mais moderadas e aprofundar a compreensão dos passivos de longo prazo. Ele acrescentou que este é um exemplo da combinação de inovação, ambição científica e prática operacional, beneficiando tanto o projeto atual quanto acumulando experiência para futuros descomissionamentos de fusão.

A UKAEA informou que a MDF removerá o trítio retido nos materiais, reduzindo o volume de resíduos de alta atividade que exigem gerenciamento especializado no local. Além de processar os resíduos legados de sua própria operação, a instalação também está aberta a empresas e organizações que realizam pesquisas de ponta em gerenciamento de resíduos e materiais.

O JET é um dispositivo de fusão tipo tokamak, no qual combustível de hidrogênio gasoso é transformado em plasma em uma câmara de vácuo em formato de rosquinha sob temperatura e pressão extremamente altas, com partículas carregadas moldadas e confinadas por grandes bobinas magnéticas periféricas para evitar contato com as paredes. O JET é o único tokamak capaz de operar com combustível de trítio e é uma importante instalação de pesquisa precursora do projeto multinacional Iter (Reator Termonuclear Experimental Internacional), em construção no sul da França. O dispositivo foi construído e é utilizado em conjunto por pesquisadores europeus, atualmente pertence à UKAEA, que também foi responsável por sua operação na fase final. Cientistas de 28 países europeus, coordenados pela aliança EUROfusion, o utilizam para explorar o potencial da energia de fusão livre de carbono. Em 1997, o tokamak realizou o primeiro experimento de deutério-trítio.

A última rodada de experimentos do JET com combustível de deutério e trítio durou sete semanas, de agosto a outubro de 2023, e o dispositivo foi descomissionado após executar seu último pulso em dezembro do mesmo ano. A energia gerada nessa rodada de experimentos de fusão foi a maior já registrada, superando o recorde de 2021. De acordo com o plano JDR, a UKAEA está realizando o descomissionamento precoce e a reutilização do JET, com trabalhos previstos para continuar até aproximadamente 2040, período em que também servirá como plataforma para o desenvolvimento de tecnologias e habilidades para futura fusão.