Inserção do ciclo do tório e combustíveis reprocessados em reatores de água pressurizada no sistema energético nacional
Carregando...
Data
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Maritza Rodrigues Gual
Gustavo Nikolaus Pinto de Moura
Carlos Eduardo Velasquez Cabrera
Giovanni Laranjo de Stefani
Gustavo Nikolaus Pinto de Moura
Carlos Eduardo Velasquez Cabrera
Giovanni Laranjo de Stefani
Resumo
Como resposta à ameaça do aquecimento global e das mudanças climáticas, os sistemas de energia de forma geral estão mudando. A energia nuclear figura, cada vez mais, como uma importante opção na matriz energética global devido às suas características de baixo carbono, e ciclos do combustível alternativos poderiam contribuir com a redução do uso de recursos naturais, no gerenciamento de rejeitos e na redução das emissões de gases de efeito estufa. Dado o contexto, esta pesquisa tem como objetivo principal avaliar e comparar a utilização de ciclos de combustíveis nucleares alternativos em reatores de água pressurizada baseados no sistema de energia nuclear brasileiro por meio de indicadores que avaliem, simultaneamente, os trade-offs entre fatores de consumo de recursos naturais, desempenho do ciclo do combustível e custos do combustível. A avaliação dos ciclos dos combustíveis é feita por meio do modelo MESSAGE e a comparação entre eles é realizada através de uma análise multicritério com o uso da ferramenta KIND-ET para determinar os melhores cenários. Resultados da avaliação mostram o consumo de recursos naturais, acúmulo ou utilização do combustível queimado, necessidades de processos, rejeitos nucleares, emissões de gases de efeito estufa e custos dos combustíveis nucleares. Os combustíveis reprocessados apresentam tendências de menores necessidades de extração de recursos naturais, menores quantidades de combustível queimado e rejeitos gerados com características que os tornam mais interessantes ao serem gerenciados, além de menores emissões de gases de efeito estufa. Já os ciclos abertos de combustível apresentam menores custos, garantindo maior viabilidade econômica. Dentro das premissas adotadas, o combustível de óxido misto de urânio e plutônio, MOX, aparece como o mais promissor. Por outro lado, as análises de sensibilidade realizadas para capturar as incertezas mostram que caso os custos tenham uma importância maior que 55% para as decisões sobre a escolha do ciclo do combustível, o combustível convencional UOX aparece como o mais vantajoso. Combustíveis transurânicos têm destaques intermediários e ainda podem ser opções dependendo das intenções dos tomadores de decisão.
Abstract
In response to the threat of global warming and climate change, the energy systems
are changing. Nuclear energy is increasingly becoming an important option in the
global energy matrix due to its low carbon characteristics and alternative fuel cycles
could contribute to reducing the use of natural resources, managing waste and
reducing greenhouse gas emissions. Given the context, this research proposes to
evaluate and compare the use of alternative nuclear fuel cycles in pressurized water
reactors based on the Brazilian nuclear energy system through indicators that
simultaneously evaluate the trade-offs between aspects of natural resources
consumption, fuel cycle performance and fuel costs. The evaluation of the fuel cycles
is done using the MESSAGE model and the comparison between them is performed
through a multicriteria analysis using the KIND-ET tool to determine the best scenarios.
Assessment results show consumption of natural resources, accumulation or use of
spent fuel, requirements of processes, nuclear waste, greenhouse gas emissions and
costs of nuclear fuels. Reprocessed fuels tend to have fewer needs for extracting
natural resources, lower amounts of spent fuel and waste generated with
characteristics that make them more interesting to manage, in addition to lower
greenhouse gas emissions. Open fuel cycles, on the other hand, have lower costs,
ensuring greater economic viability. Within the adopted assumptions, the mixed oxide
fuel, MOX, appears as the most promising. On the other hand, the sensitivity analysis
carried out to capture the uncertainties shows that if costs have an importance greater
than 55% for the decisions on the choice of the fuel cycle, the conventional fuel UOX
appears as the most advantageous. Transuranic fuels have intermediate highlights
and may still be options depending on the decision-makers intentions.
Assunto
Engenharia nuclear, Combustíveis nucleares, Reatores nucleares, Reatores de água pressurizada
Palavras-chave
Ciclo do combustível nuclear, Combustíveis alternativos, Análise multicritério, MESSAGE, KIND-ET