Usinas Nucleares: Avanços Recentes em Segurança
DOI:
https://doi.org/10.15392/2319-0612.2024.2612Palavras-chave:
Small Modular Reactors (SMRs), Accident Tolerant Fuels (ATFs), Renewable EnergyResumo
O acidente de Fukushima Daiichi em 2011 impactou significativamente o processo de licenciamento de usinas nucleares (NPPs) devido à necessidade de mitigar a geração de hidrogênio a partir da reação entre água/vapor e o material de revestimento de liga à base de zircônio. Reatores Modulares de Pequeno Porte (SMRs) surgiram como uma alternativa mais segura, incorporando sistemas de segurança passivos e simplificações de projeto para mitigar os riscos. O SMR também oferece vantagens como construção modular, custos reduzidos e capacidade de gerar eletricidade e calor para várias aplicações. No entanto, permanecem desafios, incluindo a percepção pública, os altos custos e o risco de proliferação. Para enfrentar esses desafios, os esforços contínuos de pesquisa e desenvolvimento se concentram no gerenciamento de gases combustíveis, em combustíveis tolerantes a acidentes (ATFs) e simulações computacionais para otimizar os projetos de SMR e garantir sua segurança e sustentabilidade.
Downloads
Referências
[1] HUSSEIN, E. M. A. “Emerging small modular nuclear power reactors: A critical review”, Physics Open 5 (2020) 100038. https://doi.org/10.1016/j.physo.2020.100038
[2] Vinoya, C.L.; Ubando, A.T.; Culaba, A.B.; Chen, W.-H. State-of-the-Art Review of Small Modular Reactors. Energies 2023, 16, 3224. https://doi.org/10.3390/en16073224
[3] Ashoori, S.; Gates, I. D. Small modular nuclear reactors. A pathway to cost savings and environmental progress in SAGD operations. Next Energy, 4, 100128. (2024).
[4] Zou, Z.; Wang, F.; Deng, J.; Zhang; H.; Zhang, M.; Peng, H.; Qin, H. Hydrogen hazard mitigation in small modular reactor during SBO severe accident using GASFLOW-MPI. Progress in Nuclear Energy, 147, 104193. (2022).
[5] IAEA, Advances in small modular reactor technology developments, in: International Atomic Energy Agency, A Supplement to: IAEA Advanced Reactors Information System (ARIS), 2016. https://aris.iaea.org/Publications/SMR-Book _2016.pdf
[6] INGERSOLL, D T. Small Modular Reactors: Nuclear Power Fad or Future? Woodhead Publishing Series in Energy: Number 90. Woodhead Publishing is an imprint of Elsevier. ISBN: 978-0-08-100268-1 (online)
[7] International Atomic Energy Agency, Mitigation of Hydrogen Hazards in Water Cooled Power Reactors, IAEA-TECDOC-1196, IAEA, Vienna (2001). ISSN 1011–4289. https://www.iaea.org/publications/search/type/tecdoc-series
[8] International Atomic Energy Agency. Small Modular Reactors: Advances in SMR Developments 2024. https://doi.org/10.61092/iaea.3o4h-svum
[9] KIM, H. G.; KIM, I. H.; JUNG, Y. I.; PARK, D. J.; PARK, J. Y.; KOO, Y. H. Microstructure and Mechanical Strength of Surface Ods Treated Zircaloy-4 Sheet Using Laser Beam Scanning. Nuclear Engineering and Technology. Volume 46, Issue 4. 2014. Pages 521-528. ISSN 1738-5733. https://doi.org/10.5516/NET.07.2014.027. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1738573315301200)
[10] AVELAR, A. M.; MOURÃO, M. B.; MATURANA, M.; GIOVEDI, C.; ABE, A. Y.; PEDRASSANI, R.; SU, J. On the nuclear safety improvement by post-inerting small modular reactor with stainless steel cladding. Annals of Nuclear Energy. Volume 149. 2020. 107775. ISSN 0306-4549. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2020.107775.
[11] MIGNACCA, B.; LOCATELLI, G.; SAINATI, T. Deeds not words: Barriers and remedies for Small Modular nuclear Reactors. Energy, Volume 206, 2020, 118137, ISSN 0360-5442, https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118137.
[12] KIM, P.; CHIRAYATH, S. S. Assessing the nuclear weapons proliferation risks in nuclear energy newcomer countries: The case of small modular reactors. Nuclear Engineering and Technology. Volume 56, Issue 8. 2024. Pages 3155-3166. ISSN 1738-5733. https://doi.org/10.1016/j.net.2024.03.016.
[13] International Atomic Energy Agency, “Developments in the Analysis and Management of Combustible Gases in Severe Accidents in Water Cooled Reactors following the Fukushima Daiichi Accident”, IAEA-TECDOC-1939, IAEA, Vienna (2020). https://www.iaea.org/publications/search/type/tecdoc-series
[14] GREENE, G.A.; FINFROCK, C.; BURSON, S.B. Phenomenological studies on molten core-concrete interactions. Nuclear Engineering and Design. Volume 108, Issues 1–2, 1988, Pages 167-177, ISSN 0029-5493, https://doi.org/10.1016/0029-5493(88)90063-5.
[15] CHUANG, K.T.; SEDDON, W. A.; QUAIATTINI, R. J.; PUISSANT, L. J. “Safe Recombination of Hydrogen and Oxygen with Wetproofed Catalysts”, Int'l Symposium on Hydrogen Systems, Beijing, China, May 1985, Beijing Info. Centre, Beijing (1985). https://doi.org/10.1016/B978-1-4832-8375-3.50106-5
[16] POLSHETTIWAR V.; VARMA, R. S. (2010) Green chemistry by nanocatalysis. Green Chem 12:743–754. https://doi.org/10.1039/B921171C
[17] SANAP, K. K.; VARMA, S.; WAGHMODE, S. B.; SHARMA, P.; MANOJ, N.; VATSA, R. K.; BHARADWAJ, S. R. Bimetallic Wiregauze Supported Pt-Ru Nanocatalysts for Hydrogen Mitigation. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Volume 15, Number 5, May 2015, pp. 3522-3529(8). American Scientific Publishers. https://doi.org/10.1166/jnn.2015.9862
[18] ŁOMOT, D.; KARPIŃSKI, Z. Catalytic activity of Pd-Ni in the oxidation of hydrogen for the safety of nuclear power plant. Polish Journal of Chemical Technology, 18, 1, 15—18, 10.1515/pjct-2016-0003 Pol. J. Chem. Tech., Vol. 18, No. 1, 2016 15. DOI: https://doi.org/10.1515/pjct-2016-0003.
[19] LALIK, E.; KOSYDAR, R.; TOKARZ-SOBIERAJ, R.; WITKO, M.; SZUMEŁDA, T.; KOŁODZIEJ, M.; ROJEK, W.; MACHEJ, T.; BIELAŃSKA, E.; DRELINKIEWICZ, A. Humidity induced deactivation of Al2O3 and SiO2 supported Pd, Pt, Pd-Pt catalysts in H2+O2 recombination reaction: The catalytic, microcalorimetric and DFT studies. Applied Catalysis A: General. Volume 501. 2015. Pages 27-40. ISSN 0926-860X. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2015.04.029.
[20] ŁOMOT, D., KARPIŃSKI, Z. Hydrogen oxidation over alumina-supported palladium–nickel catalysts. Research on Chemical Intermediates, 41, 9171–9179 (2015). https://doi.org/10.1007/s11164-015-1935-3
[21] JO, S.; JIN, J.; KWON, S. The preparation of a metal foam support of Pt/Al2O3 for combustion of hydrogen. Catalysis Today. Volume 155, Issues 1–2. 2010. Pages 45-50. ISSN 0920-5861. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2009.04.021.
[22] LALIK, E.; DRELINKIEWICZ, A.; KOSYDAR, R.; ROJEK, W.; MACHEJ, T.; GURGUL, J.; SZUMEŁDA, T.; KOŁODZIEJ, M.; BIELAŃSKA E. Activity and deactivation of Pd/Al2O3 catalysts in hydrogen and oxygen recombination reaction; a role of alkali (Li, Cs) dopant. International Journal of Hydrogen Energy. Volume 40, Issue 46. 2015. Pages 16127-16136. ISSN 0360-3199. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.09.079.
[23] CHENG, B.; KIM, Y. J.; CHOU, P. Improving Accident Tolerance of Nuclear Fuel with Coated Mo-alloy Cladding. Nuclear Engineering and Technology, Volume 48, Issue 1, 2016, Pages 16-25, ISSN 1738-5733. https://doi.org/10.1016/j.net.2015.12.003
[24] KIM, I. H.; JUNG, Y. I.; KIM H. G.; JANG, J. I. Oxidation-resistant coating of FeCrAl on Zr-alloy tubes using 3D printing direct energy deposition. Surface & Coatings Technology 411 (2021) 126915. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.126915.
[25] ALRAISI, A.; LEE, Y. Y. S.; ALAMERI, S. A.; QASEM, M.; PAIK C. Y.; JANG, C. Effects of ATF cladding properties on PWR responses to an SBO accident: A sensitivity analysis. Annals of Nuclear Energy. Volume 165. 2022. 108784. ISSN 0306-4549. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2021.108784.
[26] KIM, H. G.; KIM, I. H.; JUNG, Y. I.; PARK, D. J.; PARK, J. Y.; KOO, Y. H. Microstructure and Mechanical Strength of Surface Ods Treated Zircaloy-4 Sheet Using Laser Beam Scanning. Nuclear Engineering and Technology. Volume 46, Issue 4. 2014. Pages 521-528. ISSN 1738-5733. https://doi.org/10.5516/NET.07.2014.027.
[27] FENG, W; JIANGPING, D.; MENG, Z. Y.; et al. The preparation and performance of graphene oxide-doped UO2 pellets [DS/OL]. V1. Science Data Bank, 2024[2025-04-28]. https://cstr.cn/31253.11.sciencedb.hjs.00010. CSTR:31253.11.sciencedb.hjs.00010.
[28] CARMACK, W.J.; PORTER, D.L. et al. Metallic fuels for advanced reactors, Journal of Nuclear Materials, Volume 392, Issue 2, 2009, Pages 139-150, ISSN 0022-3115, https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2009.03.007.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Categorias
Licença
Direitos autorais (c) 2025 Lorenzo De Micheli, Claudia Giovedi, Alfredo Abe, Almir Oliveira Neto

Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Declaro que o presente artigo é original, não tendo sido submetido à publicação em qualquer outro periódico nacional ou internacional, quer seja em parte ou em sua totalidade. Declaro, ainda, que uma vez publicado na revista Brazilian Journal of Radiation Sciences, editada pela Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, o mesmo jamais será submetido por mim ou por qualquer um dos demais co-autores a qualquer outro periódico. Através deste instrumento, em meu nome e em nome dos demais co-autores, porventura existentes, cedo os direitos autorais do referido artigo à Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, que está autorizada a publicá-lo em meio impresso, digital, ou outro existente, sem retribuição financeira para os autores.
Licença
Os artigos do BJRS são licenciados sob uma Creative Commons Atribuição 4.0 Licença Internacional, que permite o uso, compartilhamento, adaptação, distribuição e reprodução em qualquer meio ou formato, desde que você dê o devido crédito ao (s) autor (es) original (is) e à fonte, forneça um link para a licença Creative Commons, e indique se mudanças foram feitas. As imagens ou outro material de terceiros neste artigo estão incluídos na licença Creative Commons do artigo, a menos que indicado de outra forma em uma linha de crédito para o material. Se o material não estiver incluído no licença Creative Commons do artigo e seu uso pretendido não é permitido por regulamentação legal ou excede o uso permitido, você precisará obter permissão diretamente do detentor dos direitos autorais. Para visualizar uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/