Para que os Estados Unidos cumpram os seus objetivos líquidos zero, a energia nuclear precisa de estar na miscelânea de opções. O problema: sua produção ainda sofre com a falta de escala. Para aumentar rapidamente o acesso, precisamos de montar reatores rapidamente, diz Isabel Naranjo De Candido, estudante do terceiro ano de doutoramento orientada pelo professor Koroush Shirvan.

Uma opção é trabalhar com microrreatores, unidades transportáveis que podem ser transportadas para áreas que necessitam de eletricidade limpa. A tese de mestrado de Naranjo De Candido no MIT, orientada pelo professor Jacopo Buongiorno, focou nesses reatores.

Outra forma de melhorar o acesso à energia nuclear é desenvolver reatores modulares para que as suas unidades componentes possam ser fabricadas rapidamente, mantendo a qualidade. “A ideia é que você aplique as técnicas de industrialização da fabricação para que as empresas produzam mais embarcações [nucleares], com uma cadeia de abastecimento mais previsível”, diz ela. A suposição é que trabalhar com receitas padronizadas para fabricar apenas alguns componentes projetados repetidamente melhora a velocidade e a confiabilidade e diminui os custos.

Como parte dos seus estudos de doutoramento, Naranjo De Candido está a trabalhar na otimização das operações e gestão destes pequenos reatores modulares para que possam ser eficientes em todas as fases do seu ciclo de vida: construção; Operações e manutenção; e descomissionamento. A motivação para a sua investigação é simples: “Precisamos da energia nuclear para as alterações climáticas porque precisamos de uma fonte de energia fiável e estável para combater as alterações climáticas”, diz ela.

Apesar de sua paixão atual pela energia nuclear e pela engenharia, Naranjo De Candido não tinha certeza do que queria seguir após o ensino médio em Pádua, Itália. Filha de mãe médica italiana e pai arquiteto espanhol, ela matriculou-se no ensino médio de ciências logo após o ensino médio, pois sabia que era o curso que mais gostava.

Com notas muito altas na escola, ganhou uma bolsa integral para estudar em Pisa, na Escola Especial de Estudos Avançados Sant'Anna. Instalada em um convento centenário, a escola concedia apenas mestrado e doutorado. “Tive que selecionar o que estudar, mas não tinha certeza. Eu sabia que estava interessada em engenharia”, lembra ela, “então selecionei engenharia mecânica porque é mais genérica”.

Acontece que Sant'Anna foi perfeita para Naranjo De Candido explorar suas paixões. Um curso inspirador de engenharia nuclear durante seus estudos a colocou no caminho para estudar a área como parte de seu mestrado em Pisa. Durante seu tempo lá, ela viajou ao redor do mundo – para a China como parte de um programa de intercâmbio estudantil e para a Suíça e os Estados Unidos para estágios. “Tive uma boa formação e um bom currículo e isso me permitiu [obter admissão] no MIT”, diz ela.

Durante um estágio no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, ela conheceu um estudante de engenharia mecânica do MIT que a incentivou a se inscrever na escola para estudos de doutorado. No entanto, outro mentor do setor nuclear italiano também sugeriu que ela se candidatasse ao MIT para prosseguir a engenharia nuclear, pelo que ela decidiu dar o salto.

E ela está feliz por ter feito isso.

No MIT, Naranjo De Candido está a trabalhar para melhorar o acesso à energia nuclear, reduzindo o tamanho dos reatores e, no caso dos microrreatores, tornando-os suficientemente móveis para viajarem para locais onde são necessários. “A ideia de um microrreator é que, quando o combustível acabar, você substitua todo o microrreator no local por uma unidade recém-abastecida e leve o antigo de volta para uma instalação central onde será reabastecido”, diz ela. Um dos primeiros casos de uso desses microrreatores foram locais de mineração remotos que precisam de energia confiável 24 horas por dia, 7 dias por semana.

Os reatores modulares, cerca de 10 vezes maiores que os microrreatores, garantem o acesso de forma diferente: os componentes podem ser fabricados e instalados em escala. Esses reatores não apenas fornecem eletricidade, mas também atendem ao mercado de calor industrial, diz ela. “Você pode localizá-los perto de instalações industriais e usar o calor diretamente para alimentar a produção de amônia ou hidrogênio ou para dessalinização de água, por exemplo”, acrescenta ela.

À medida que mais destes reatores modulares forem instalados, espera-se que a indústria se expanda para incluir empresas que optem simplesmente por construí-los e transferir as operações para outras empresas. Enquanto os reatores de energia nuclear tradicionais podem ter um conjunto completo de pessoal a bordo, os reatores de menor escala, como os modulares, não podem dar-se ao luxo de ter pessoal em grande número, pelo que o talento precisa de ser optimizado e o pessoal partilhado entre muitas unidades. “Muitas destas empresas estão muito interessadas em saber exatamente quantas pessoas e quanto dinheiro alocar, e como organizar recursos para servir mais de um reator ao mesmo tempo”, diz ela.

Naranjo De Candido está a trabalhar num programa de software complexo que tem em conta uma vasta gama de variáveis – desde o custo das matérias-primas e formação dos trabalhadores, tamanho do reator, produção de megawatts e muito mais – e baseia-se em dados históricos para prever quais os recursos que as centrais mais recentes poderão necessitar. O programa também informa as operadoras sobre as compensações que elas precisam aceitar. Por exemplo, ela explica, “se você reduzir o número de pessoas abaixo do nível típico atribuído, como isso afetará a confiabilidade da planta, ou seja, o número de horas que ela é capaz de operar sem mau funcionamento e falhas?”

E a gestão e operação de um reator nuclear é particularmente complexa porque as normas de segurança limitam o tempo de trabalho que os trabalhadores podem trabalhar em determinadas áreas e a forma como as zonas seguras devem ser tratadas.

“Há uma escassez de [talentos qualificados] na indústria, por isso não se trata apenas de reduzir custos, mas também de tornar possível a existência de fábricas”, afirma Naranjo De Candido. São necessários diferentes tipos de talentos, desde profissionais especializados em componentes mecânicos até controles eletrônicos. O modelo no qual ela está trabalhando considera a necessidade de tais conjuntos de habilidades especializadas, bem como abre espaço para o treinamento cruzado de talentos em diversas áreas, conforme necessário.

Mantendo o seu objetivo de tornar a energia nuclear mais acessível, o software de otimização será de código aberto, disponível para uso de todos. “Queremos que este seja um terreno comum para que os serviços públicos, os fornecedores e outros intervenientes possam comunicar melhor”, afirma Naranjo De Candido. nem um momento antes.