Perspectivas e desafios da energia nuclear nos estados da Ásia Central

Vários estados da Ásia Central têm um potencial de recursos único, o que os torna candidatos naturais à liderança no desenvolvimento da energia nuclear. Durante o período soviético, o Cazaquistão e o Quirguistão eram fornecedores de urânio para a indústria nuclear da União Soviética. E hoje o Cazaquistão, que ocupa o segundo lugar no mundo em reservas de urânio (Fig. 1), produz cerca de 45% do seu volume global [6].

O Cazaquistão, que não possui usinas nucleares próprias, extraiu cerca de 22 mil toneladas de urânio, exportando cerca de 20 mil toneladas, principalmente para a China (45%) e a UE (30%).

O Cazaquistão, responsável por 45% da produção global de urânio (21,82 t em 2023), é um interveniente fundamental na produção de pellets de combustível [1]. A Usina Metalúrgica Ulba produz pellets enriquecidos com 4,5% de U-235, cujo equivalente energético é comparável a 700 kg de carvão. Vale destacar que a demanda global por urânio continua crescendo, principalmente na China (+18% desde 2020) e na Índia (+12%), que estão construindo ativamente novas usinas nucleares. A Europa Oriental também planeja comissionar 10 reatores até 2030. Especialistas preveem um possível déficit de urânio até 2035 devido ao esgotamento dos depósitos no Canadá e na Namíbia. Nesse contexto, o papel do Cazaquistão nas exportações de urânio pode aumentar significativamente. Segundo dados de 2023, o Cazaquistão, que não possui usinas nucleares próprias, extraiu cerca de 22 mil toneladas de urânio, exportando cerca de 20 mil toneladas, principalmente para a China (45%) e a UE (30%). Canadá e Namíbia também continuam sendo grandes exportadores, visando mercados nos EUA, UE e China. Em 2023, o Cazaquistão produziu mais de 190 toneladas de pelotas de urânio na usina de Ulba, enquanto a Rússia produziu cerca de 600 toneladas na Usina de Concentrados Químicos de Novosibirsk.

O Uzbequistão também possui reservas significativas de urânio (131,2 toneladas, [7]) (Fig. 2), o que permite ao país usar seus próprios recursos para o desenvolvimento da energia nuclear.

O uso local de urânio permitirá que o Cazaquistão e o Uzbequistão reduzam significativamente os custos de combustível, tornando a energia nuclear mais competitiva em comparação com outras fontes de energia. A construção de uma usina nuclear usando urânio local reduzirá o custo da eletricidade para os consumidores locais em 30-40%, o que é especialmente importante no contexto da crescente competição entre diferentes tipos de recursos energéticos, incluindo fontes de energia renováveis ​​(FER) e gás. Contudo, a posse de recursos por si só não garante o sucesso. Nem o Cazaquistão nem o Uzbequistão têm tecnologias próprias para a construção e operação de usinas nucleares, o que requer o envolvimento de parceiros internacionais. Um desses parceiros é a empresa estatal russa Rosatom, que já está cooperando ativamente com o Cazaquistão no projeto de construção da primeira usina nuclear em Ulken. Hoje, há uma série de desafios e oportunidades no desenvolvimento de energia tanto no Cazaquistão quanto no Uzbequistão. Dentre elas, o primeiro lugar é ocupado pela crescente demanda por energia elétrica, ocasionada pelo crescimento econômico e pela urbanização, superando a capacidade atual dos sistemas energéticos. Por exemplo, no Cazaquistão, prevê-se que o crescimento anual do consumo de eletricidade seja de 3–4%, o que exige uma expansão significativa da capacidade de geração. O Uzbequistão também sofre com a escassez de eletricidade, especialmente no inverno. Ambos os países planejam resolver o problema da escassez de eletricidade por meio de fontes de energia renováveis, mas, apesar do potencial significativo da energia solar e eólica no Uzbequistão, sua participação no balanço energético continua baixa devido aos altos custos de armazenamento de energia e à infraestrutura subdesenvolvida. Uma situação semelhante é observada no Cazaquistão. A instabilidade das fontes de energia renováveis ​​(FER), associada à dependência das condições climáticas, cria riscos para a indústria. O uso de combustíveis fósseis leva a emissões significativas de dióxido de carbono e degradação ambiental. As usinas termelétricas a carvão no Cazaquistão produzem mais de 70% de toda a eletricidade, tornando o país um dos maiores emissores de CO2 da região. O Uzbequistão usa ativamente gás natural na geração de eletricidade, mas suas reservas são limitadas. É óbvio que esses desafios precisam ser enfrentados por meio do desenvolvimento da energia nuclear. As usinas nucleares modernas criam condições para um fornecimento de energia uniforme e estável 24 horas por dia. O fator de utilização da capacidade instalada (ICUF) das usinas nucleares é superior a 90%, significativamente maior que o das fontes de energia renováveis, o que é especialmente importante para o desenvolvimento industrial da região. As usinas nucleares não emitem dióxido de carbono, o que as torna elementos importantes da estratégia de transição para uma economia de baixo carbono. Uma usina nuclear de 1 GW pode evitar de 5 a 6 milhões de toneladas de emissões de CO2 por ano, em comparação com uma usina termelétrica a carvão. Por outro lado, nos países da Ásia Central, a construção de grandes usinas nucleares exige investimentos significativos (6 a 9 bilhões de dólares americanos por unidade de energia). Além disso, na Ásia Central, 80% dos recursos hídricos são usados ​​para necessidades agrícolas. A falta de recursos hídricos limita a possibilidade de construção de grandes usinas de energia que exigem grandes volumes de água para resfriar os reatores, o que dificulta a construção de grandes usinas nucleares. O problema da construção de usinas nucleares é a alta atividade sísmica na Ásia Central, o que exige o uso de tecnologias de segurança modernas. Essas tecnologias existem – são os reatores VVER-1200 desenvolvidos pela Rosatom. Esses reatores são equipados com sistemas de segurança passiva que evitam acidentes mesmo em caso de falha completa dos principais sistemas de controle [1].

Em nossa opinião, pequenos reatores modulares (SMRs), que são mais baratos (1–2 bilhões de dólares americanos), são preferíveis para a região. Isso os torna ideais para áreas com recursos limitados. Além disso, o SMR pode ser transportado por ferrovia, o que é especialmente importante para áreas remotas com acessibilidade limitada.

Compacto e flexível. Devido ao seu tamanho reduzido, os SMRs podem ser instalados em regiões onde a construção de grandes usinas nucleares é econômica ou tecnicamente impraticável, por exemplo, em áreas remotas ou de difícil acesso. Em particular, no Cazaquistão, os SMRs podem ser usados ​​para fornecer energia a regiões remotas, como a região de Mangistau. O design modular permite um aumento gradual na capacidade da unidade de energia adicionando novos módulos conforme necessário. Maior segurança. Projetos modernos de SMR, como NuScale e RITM-200, usam sistemas de segurança passiva que não exigem intervenção ativa do operador ou fontes externas de energia para evitar acidentes. Isso os torna mais resilientes a influências externas, incluindo desastres naturais e ameaças terroristas. Ecologicamente correto. Os SMRs produzem 5–12 g de CO2-eq. por kWh ao longo do ciclo de vida, que é significativamente menor do que o das usinas elétricas a carvão (820–1050 g CO2e) e a gás (490–650 g CO2e). Para efeito de comparação, as usinas nucleares tradicionais têm indicadores semelhantes – 10–15 g de CO2-eq. por kWh. Menor necessidade de água. As usinas termoelétricas de baixa potência (SMRs) exigem 10 vezes menos água para resfriamento em comparação às usinas nucleares tradicionais, o que é essencial em condições de escassez de água. De acordo com a AIEA (2022), os custos de capital para a construção de SMRs variam de US$ 3.000 a US$ 6.000 por kW de capacidade instalada, o que é 20 a 30% menor do que para as usinas nucleares tradicionais (onde os custos são de US$ 5.000 a US$ 8.000 por kW). Por exemplo, o projeto NuScale nos EUA está estimado em US$ 3,6 bilhões para uma usina de 720 MW, o que equivale a US$ 5.000 por kW. O projeto russo RITM-200 é estimado em 4-5 mil dólares americanos por kW, e o projeto chinês HTR-PM (reator resfriado a gás de alta temperatura) tem custos de cerca de 6 mil dólares americanos por kW. O custo da eletricidade proveniente de SMR é estimado entre 60 e 80 dólares americanos por MWh, o que é comparável à geração a gás (50 a 70 dólares americanos por MWh) e inferior ao das centrais a carvão (70 a 100 dólares americanos por MWh). Ao mesmo tempo, o custo da energia proveniente de usinas solares e eólicas (FER) continua a diminuir e chega a US$ 30–50 por MWh (dependendo da região). No entanto, os SMRs têm a vantagem de geração estável e podem ser usados ​​como um complemento às fontes de energia renováveis. De acordo com a AIEA (2022) e pesquisas da NuScale Power, os custos de capital específicos para a construção de SMRs podem ser 20–30% menores do que os das usinas nucleares tradicionais devido à padronização da produção e à redução dos tempos de construção. Os SMRs se encaixam perfeitamente nas tendências modernas de energia, como descentralização, digitalização e a transição para uma economia de baixo carbono. Sua capacidade de trabalhar em conjunto com fontes de energia renováveis, como usinas solares e eólicas, os torna um elemento importante dos sistemas de energia híbrida. Além disso, os SMRs podem ser usados ​​para geração de calor, dessalinização de água e outros fins industriais, expandindo sua aplicação além da indústria de geração de energia. Pequenos reatores modulares (SMRs) oferecem oportunidades únicas para aumentar a segurança energética global devido à sua flexibilidade, confiabilidade e adaptabilidade a diferentes condições. Um exemplo marcante é a usina nuclear flutuante russa Akademik Lomonosov (70 MW), que já demonstrou o uso bem-sucedido de SMRs em condições de infraestrutura limitada. A Rússia possui tecnologias avançadas para a construção e operação de pequenos reatores modulares (SMRs). Com base nisso, uma parceria estratégica com a Rússia por meio da Rosatom pode desempenhar um papel importante no desenvolvimento da energia nuclear nos países da Ásia Central. A previsão da AIEA para o desenvolvimento da energia nuclear para o período até 2050 demonstra diferenças significativas entre as regiões do mundo. A previsão contém cenários positivos e negativos. Na América do Norte, enquanto o cenário negativo provavelmente veria um declínio na geração de eletricidade, a previsão otimista veria um crescimento significativo, destacando o potencial da energia nuclear como uma fonte importante de energia de baixo carbono. A Europa, especialmente a Europa Oriental, também deverá apresentar crescimento, embora de forma mais moderada, devido à inovação tecnológica e às decisões políticas. Ao mesmo tempo, a África e a América Latina, embora comecem a desenvolver energia nuclear, continuarão sendo participantes relativamente pequenos em escala global.

Especialistas da AIEA esperam que sejam os estados da Ásia Central e Oriental que fornecerão o principal crescimento no indicador de produção de eletricidade a partir da energia nuclear (Fig. 4).

O cenário otimista para a região prevê um aumento de quase três vezes na produção de eletricidade até 2050, refletindo a crescente demanda por energia e o desejo por segurança energética. O cenário otimista oferece oportunidades de crescimento significativo, mas exige esforços coordenados em nível internacional para superar as barreiras existentes. Segundo especialistas, a construção de uma usina nuclear com capacidade de 1,2 GW pode adicionar 0,5-1% ao PIB do país, criando empregos e aumentando a arrecadação de impostos. Após analisar os aspectos tecnológicos, os benefícios ambientais e as previsões para o desenvolvimento da energia nuclear, é importante considerar sua competitividade econômica em comparação com outras fontes de energia na Ásia Central. Para isso, realizaremos uma análise comparativa do custo da eletricidade produzida por usinas nucleares (NPPs), fontes de energia renováveis ​​(FER) e postos de gasolina. Esta análise nos permitirá avaliar as vantagens e desvantagens econômicas de cada fonte de energia, bem como sua aplicabilidade nas condições da Ásia Central.

A análise de dados mostra que a energia nuclear ocupa uma posição intermediária em termos de custo de eletricidade entre as fontes de energia renováveis ​​e as usinas a gás. Entretanto, sua principal vantagem é a estabilidade da produção de energia, o que é especialmente importante para o desenvolvimento industrial da região. A energia nuclear representa, portanto, o equilíbrio ideal entre custo, estabilidade e sustentabilidade ambiental. Isto é especialmente importante para os países da Ásia Central, onde há escassez de capacidades básicas e crescente demanda por energia. Acreditamos que nas repúblicas da Ásia Central o desenvolvimento de usinas nucleares está se tornando um passo estrategicamente importante.

Deve-se notar que o desenvolvimento da energia nuclear na Ásia Central representa uma oportunidade estratégica para o crescimento econômico e a segurança energética. A região tem reservas significativas de urânio, o que a torna um ator fundamental no mercado global de combustível nuclear. No entanto, concretizar esse potencial exige uma cooperação estreita com a Rússia, incluindo a introdução de tecnologias modernas e o desenvolvimento de pequenas usinas nucleares. Parece que, para concretizar seu potencial, por exemplo, seria aconselhável que o Cazaquistão desenvolvesse um ciclo completo de combustível. O lançamento de nossas próprias usinas nucleares no âmbito do projeto com a Rosatom (VVER-1200) ajudará a aumentar o PIB da República do Cazaquistão. A construção de usinas nucleares no país usando pequenos reatores modulares (SMR) com capacidade de 50–100 MW para fornecer energia a regiões remotas abre perspectivas especiais. Ao mesmo tempo, o Cazaquistão tem a oportunidade de desenvolver capacidades de enriquecimento usando a experiência estrangeira da CNNC chinesa, que criou um ciclo de combustível completo experimental em 5 anos [1]. É aconselhável que os países da região não apenas comercializem matérias-primas, mas também se dediquem ao seu processamento e fornecimento de produtos de alto valor agregado aos mercados mundiais. O Cazaquistão, que possui 15% das reservas mundiais de urânio, tem todas as oportunidades de passar de um modelo de matérias-primas para um modelo tecnológico. Os investimentos em SMR e enriquecimento não apenas fornecerão energia para regiões remotas, mas também ocuparão um nicho como fornecedor de combustível de alta tecnologia para a região da Ásia-Pacífico. No contexto do próximo déficit de urânio após 2030, isso se tornará uma vantagem estratégica para o país.

Também deve ser observado que o urânio empobrecido (U-238) desempenha um papel crítico na medicina devido à sua densidade excepcional (19,1 g/cm³). Na proteção radiológica, ele é usado em equivalentes de chumbo para as paredes de salas de raio X e centros de oncologia, garantindo a segurança de funcionários e pacientes. Na radioterapia, colimadores de urânio em aceleradores lineares permitem que a radiação seja direcionada precisamente aos tumores, reduzindo os danos ao tecido saudável em 20–30% em comparação aos materiais tradicionais. Isótopos de urânio também são usados ​​na produção de marcadores radioativos para o diagnóstico de metástases. O Uzbequistão e o Cazaquistão poderão usar esse recurso para desenvolver o turismo médico, mas isso requer treinamento de especialistas. A Rosatom pode desempenhar um papel importante aqui; ela não só pode ajudar no treinamento de pessoal, mas também garantir o fornecimento de seu próprio equipamento.