Embora os dois países estejam agora em uma corrida para desenvolver tecnologia atômica, o reator mais avançado da China foi resultado da colaboração com cientistas americanos.
Colin Jones
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| Uma coluna de extração por solvente em alta temperatura no Experimento de Reator de Sal Fundido, no Tennessee, em 1970. Fotografia do Departamento de Energia dos EUA / Coleção Smith / Gado / Getty |
Em abril deste ano, em um discurso proferido na filial de Xangai da Academia Chinesa de Ciências, o físico Xu Hongjie anunciou uma descoberta revolucionária. Por mais de uma década, sua equipe trabalhou em um reator nuclear experimental que funciona com uma solução extremamente quente de material físsil e sal fundido, em vez de combustível sólido. O reator, que entrou em operação há dois anos, foi uma façanha por si só. Ele ainda é o único do seu tipo em funcionamento no mundo e tem o potencial de ser mais seguro e mais eficiente do que as usinas nucleares refrigeradas a água que dominam o setor. Agora, Xu explicou que sua equipe conseguiu reabastecer o reator sem desligá-lo, demonstrando um alto nível de domínio sobre o novo sistema.
Por mais impressionante que isso fosse, o momento da fala de Xu também carregou o assunto com implicações geopolíticas. Apenas alguns meses antes, a DeepSeek, empresa chinesa de inteligência artificial, havia soado o alarme no mundo tecnológico dos EUA quando ficou claro que a startup chinesa relativamente pequena, operando sob os controles de exportação dos EUA, havia criado um modelo de linguagem robusto que rivalizava com qualquer coisa concebida pelos gigantes do Vale do Silício. Xu apresentou o reator de sal fundido de sua equipe sob a mesma perspectiva: mais um sinal de que a diferença tecnológica entre a China e os EUA havia diminuído.
Xu explicou que sua equipe baseou seu projeto em um reator experimental construído no Tennessee na década de 1960. Conhecido como Experimento de Reator de Sal Fundido (M.S.R.E., na sigla em inglês), esse projeto chegou a um impasse no início da década de 1970, quando perdeu o financiamento federal. A equipe de Xu havia aprendido tudo o que podia sobre o M.S.R.E. para que, décadas depois, pudessem reviver o projeto. Xu comparou seus esforços à história da tartaruga e da lebre: enquanto os Estados Unidos “se acomodaram e cometeram um erro”, a China aproveitou a “oportunidade de ultrapassá-los”.
Na realidade, o reator de sal fundido da China foi menos produto de uma corrida do que de uma colaboração. Menos de dez anos antes, a equipe de Xu trabalhava com diversos cientistas nucleares americanos. O MIT havia irradiado amostras de grafite para os cientistas chineses. Engenheiros nucleares de Berkeley viajaram para Xangai para revisar o projeto original. E em 2015, no que talvez tenha sido o auge da amizade entre EUA e China nas ciências, a instituição de Xu, o Instituto de Física Aplicada de Xangai (SINAP), assinou um acordo de cooperação em pesquisa e desenvolvimento com o Laboratório Nacional de Oak Ridge, no Tennessee, local do primeiro reator de sal fundido do mundo.
Esses acordos podem ser vistos como produtos do neoliberalismo da era Reagan. Eles permitem que laboratórios nacionais aluguem suas instalações e funcionários para entidades externas que, em troca de financiamento, podem garantir a propriedade intelectual de quaisquer tecnologias que os laboratórios nacionais americanos descobrirem enquanto trabalham no projeto designado. Em grande parte, isso facilitou a transferência de tecnologia de instituições públicas para o setor privado. Mas o acordo entre o O.R.N.L. e o SINAP criou uma situação sem precedentes: um laboratório estatal chinês estava pagando milhões de dólares a um laboratório americano para desenvolver materiais e sistemas de tubulação para reatores de sal fundido.
Desde o início, o lado americano operava sob a crença de que os chineses seriam os primeiros a construir um reator de sal fundido. Afinal, a China estava investindo dinheiro nisso. Havia algum financiamento para pesquisa em sal fundido nos Estados Unidos, mas muito menos do que o necessário, e foi por isso que os pesquisadores de Oak Ridge estavam dispostos a aceitar o apoio dos chineses. Através da parceria, os pesquisadores americanos esperavam avançar no desenvolvimento de um reator menos complexo, no qual o sal fundido seria usado como refrigerante em vez de combustível. "O orçamento é o que é", explicou David Holcomb, investigador principal do acordo em Oak Ridge, durante uma apresentação em uma conferência na época.
Dez anos depois, a estrutura de suposições e políticas que possibilitou tal parceria foi completamente desmantelada. Após a vitória de Donald Trump nas eleições presidenciais de 2016, o Departamento de Energia rompeu relações com o SINAP e ameaçou revogar as licenças de empresas americanas que exportavam tecnologia nuclear para a China. Durante o segundo mandato de Trump, a hostilidade do governo em relação à China só aumentou. "Se você escrever sobre o acordo de pesquisa cooperativa, o novo governo demitirá todos por serem colaboradores malignos", disse-me uma figura importante de uma empresa nuclear americana. Ele estava falando meio sério, meio brincando. Quando solicitei informações sobre a pesquisa com sais fundidos em Oak Ridge, o gerente de relações com a mídia me disse: "Não poderemos ajudá-lo desta vez" e, posteriormente, minimizou a extensão da cooperação da instalação com o SINAP. Após uma breve troca de mensagens com o Laboratório Nacional de Idaho e Los Alamos sobre pedidos de entrevista com David Holcomb, que desde então se transferiu para o setor privado, e com Thomas Mason, que havia sido o chefe de Oak Ridge durante a parceria com o SINAP, ambos os laboratórios pararam de responder às minhas mensagens. Essa reticência contrasta com o clima de alguns anos atrás, quando Holcomb concedeu diversas entrevistas à imprensa e Oak Ridge permitiu visitas guiadas às instalações que originalmente abrigavam seu reator de sal fundido.
Meus dois e-mails para Xu Hongjie também ficaram sem resposta. Então, em novembro, Xu faleceu, supostamente enquanto trabalhava em sua mesa.
Os dias do “interesse comum” e da “ciência aberta”, invocados por Holcomb em 2015, deram lugar a novos mantras de “influência geoestratégica” e “segurança nacional”. Esses argumentos, que foram adotados tanto por republicanos quanto por democratas, apelam ao nacionalismo para revitalizar uma indústria debilitada por décadas de contenção de gastos. Resta saber se isso será suficiente para tornar a indústria nuclear dos EUA competitiva nos mercados internacionais, ou mesmo lucrativa internamente.
Para entender o que está acontecendo com a energia nuclear hoje, é útil conhecer o que antes era chamado de “a primeira era nuclear” — um período de trinta e sete anos entre 1942, quando Enrico Fermi supervisionou a primeira reação em cadeia de fissão controlada, e 1979, quando o segundo reator da Usina Nuclear de Three Mile Island, no sudeste da Pensilvânia, sofreu um derretimento parcial do núcleo. No auge desse período, por volta de 1960, os Estados Unidos representavam quase 70% dos gastos globais em pesquisa e desenvolvimento. A energia nuclear, que se encontrava na interseção entre defesa e engenharia civil, foi duplamente beneficiada. Desses investimentos surgiram uma série de armas cada vez mais aterrorizantes, juntamente com uma frota de reatores experimentais e comerciais que fizeram dos EUA o maior produtor mundial de energia nuclear. Os Estados Unidos ainda detêm esse título, mas a China está prestes a assumir a liderança, provavelmente por volta de 2030.
O Experimento do Reator de Sal Fundido personificou as possibilidades desse período. O conceito surgiu no final da década de 1940, a pedido da Força Aérea para o desenvolvimento de um avião movido a energia nuclear. Alvin Weinberg, que mais tarde se tornou diretor de pesquisa do Laboratório Nacional de Oak Ridge, não acreditava que tal aeronave pudesse voar, mas estava disposto a tentar construí-la. Ele havia ajudado a desenvolver os reatores que produziam plutônio para o Projeto Manhattan e mudou-se para o leste do Tennessee após a guerra. Lá, supervisionou o desenvolvimento do Laboratório Nacional de Oak Ridge, que cresceu a partir de uma instalação de produção de plutônio perto do rio Clinch. Para Weinberg, o propósito de um laboratório nacional era tentar "coisas muito difíceis ou muito arriscadas para a iniciativa privada empreender". Um avião que queimasse urânio era exatamente isso.
Weinberg escreveu que o reator precisaria atingir temperaturas em torno de 1.500 graus Fahrenheit (cerca de 2.800 graus Celsius) para alimentar um motor a jato. Sua equipe supôs que tal calor danificaria quaisquer barras de combustível pequenas o suficiente para serem instaladas em uma aeronave, então decidiram usar sais de fluoreto. Esses materiais derretiam e se transformavam em líquido a cerca de quatrocentos graus Celsius e permaneciam estáveis acima de mil e seiscentos graus. Com a adição de fluoreto de urânio, o próprio sal fundido podia funcionar como combustível.
O sistema atingiu a criticidade em novembro de 1954. Em sua breve vida útil, demonstrou algumas propriedades notáveis, mas o teste também revelou alguns dos desafios de se trabalhar com sal fundido. Vazamentos eram um problema constante, e a radiotoxicidade da maior parte do aparato tornava os reparos praticamente impossíveis. Como medida paliativa, a equipe de Weinberg teve que realizar repetidas desgaseificações no compartimento do reator, banhando uma floresta próxima em xenônio e iodo radioativos. Após cem horas de operação, o projeto foi encerrado.
O Experimento do Reator de Sal Fundido deu a ele uma nova oportunidade. Nessa época, a Comissão de Energia Atômica estava pronta para fazer grandes investimentos a fim de desenvolver reatores reprodutores, ou reatores que produzem mais material físsil do que consomem. Os reatores regeneradores prometiam energia em uma escala muito além do que poderia ser fornecido pelo suprimento global de carvão e petróleo, combustíveis que, segundo as projeções, se tornariam escassos em um século e que já eram suspeitos de aquecer a Terra. O planejamento começou em 1960 e, cinco anos depois, a equipe de Weinberg carregou sessenta e nove quilos de urânio enriquecido no sal. Desta vez, o experimento foi um sucesso. O M.S.R.E. registrou mais de treze mil horas de operação, durante as quais os pesquisadores realizaram inúmeros testes. "Eles fizeram praticamente todos os cálculos possíveis na época para entender como construir, operar e abastecer esse reator", disse Katy Huff, Secretária Adjunta de Energia Nuclear do governo do presidente Joe Biden. A descoberta mais importante foi simples: o M.S.R.E. provou que um reator de sal fundido era viável.
Weinberg esperava migrar do M.S.R.E. para um reator reprodutor de sais fundidos. Mas, em 1973, o presidente Richard Nixon cortou o financiamento federal para a pesquisa de sais fundidos a fim de investir tudo em um reator reprodutor concorrente, resfriado com sódio. Em 1983, o projeto do reator reprodutor a sódio, por sua vez, perdeu seu financiamento. Atormentado por estouros orçamentários, o projeto também foi vítima de uma revolta conservadora, liderada pela Heritage Foundation. Nessa época, a opinião pública também estava cada vez mais desiludida com os projetos de energia nuclear, devido ao derretimento parcial do núcleo em Three Mile Island, em 1979.
Há várias maneiras de avaliar o declínio da indústria nuclear dos EUA, mas a mais evidente provavelmente é pelo número de licenças. De 1954 a 1978, os órgãos reguladores emitiram cento e trinta e três licenças de construção para reatores nucleares civis. Entre 1979 e 2012, nenhuma foi emitida. “Quase não houve trabalho real em energia nuclear desde os anos 70”, disse-me Nathan Myhrvold, membro do conselho da TerraPower, uma empresa de tecnologia nuclear que cofundou com Bill Gates. “O Departamento de Energia ainda tinha alguns programas de pesquisa em andamento, e não quero desmerecer ninguém que tenha participado deles. Mas eles pararam de construir usinas. Quando você para de construir usinas, fica muito difícil para as empresas justificarem o enorme número de engenheiros necessários.”
“O que me impressionou na primeira vez que fomos à China, em particular, foi que eles designaram muita gente para o problema”, disse-me Charles Forsberg, cientista pesquisador do MIT. “E se você designa centenas de engenheiros para um problema, o aprendizado é muito, muito rápido.” Forsberg iniciou sua carreira como pesquisador no Laboratório Nacional de Oak Ridge antes de se mudar para o MIT, onde supervisiona a construção de um circuito de sal fundido que ficará ao lado do reator de pesquisa do campus. Ele também é um dos três engenheiros que, em 2002, desenvolveram o conceito de um reator de alta temperatura refrigerado a sal fluoretado, ou F.H.R. Isso envolveu pegar o reator de sal fundido de Weinberg e substituir o circuito de combustível líquido por um projeto de núcleo mais convencional, mantendo o uso de sal fundido como refrigerante. Essa mudança simplificou os problemas mais complexos, como corrosão e confinamento, preservando o alto calor de processo que o sal fundido possibilita. O F.H.R. desempenhou um papel significativo no reavivamento do interesse em sais fundidos para reatores de fissão nos Estados Unidos — razão pela qual Forsberg viajou inicialmente para a China para se encontrar com a equipe do SINAP.
A viagem de Forsberg e o relacionamento que ele desenvolveu com Xu Hongjie e outros pesquisadores do SINAP ocorreram no início de um período relativamente recente de colaboração entre os EUA e a China. A parceria foi formada no âmbito de um “memorando de entendimento” de 2011 entre o Departamento de Energia dos EUA e a Academia Chinesa de Ciências, que previa a cooperação em tecnologias nucleares. Esse acordo baseava-se em um acordo anterior, de 2006, que havia aberto caminho para que empresas nucleares americanas vendessem reatores para a China. Ambos surgiram do desejo de cada país de usar o outro como alavanca para revitalizar sua própria indústria nuclear.
No início dos anos 2000, a China possuía apenas alguns reatores, mas em 2007 seus planejadores prometeram aumentar massivamente a produção de energia nuclear até 2020. Isso significava construir cerca de quarenta novos reatores em aproximadamente quinze anos — um ritmo e uma escala comparáveis apenas aos da indústria nuclear dos EUA no século XX. Para atingir essa meta, a China pretendia comprar a primeira frota de novos reatores de empresas estrangeiras, sob contratos que exigiam uma significativa transferência de tecnologia. Embora isso agora pareça um negócio desvantajoso, na época, a indústria nuclear dos EUA aceitou de bom grado. O setor havia acabado de superar um quarto de século de demanda interna praticamente nula por novos reatores e contava com centenas de especialistas sem poder utilizar suas habilidades. Eram “um bando de veteranos da Marinha, ou caras que estudaram engenharia nuclear quarenta anos atrás, que sabiam muito sobre gestão de equipamentos antigos, rachaduras em tubulações, corrosão em bombas e coisas do tipo”, disse-me David Fishman, então sócio de uma consultoria especializada em energia nuclear com sede na China. “Eles ficaram muito satisfeitos em vir e encontrar um mercado e uma indústria jovens e ávidos, que planejavam construir dezenas de reatores.”
A cooperação entre os EUA e a China na pesquisa de sais fundidos prosseguiu em condições não muito diferentes da acirrada disputa comercial. Forsberg e seus colaboradores — Per Peterson, professor de engenharia nuclear em Berkeley, e Paul Pickard, ex-funcionário dos Laboratórios Nacionais de Sandia — vinham desenvolvendo seu projeto no meio acadêmico há anos, usando óleo ou água para simular o sal fundido, que é caro e difícil de obter nos Estados Unidos. Então, em 2011, eles receberam uma importante verba multiuniversitária do Departamento de Energia, o que finalmente lhes permitiu começar a realizar testes com o material real. Isso se tornou um ponto de conexão útil para Xu e sua equipe, que haviam recebido recentemente uma grande verba do governo chinês. O grupo SINAP foi criado para construir um reator de combustível líquido, com a esperança de eventualmente concretizar a visão de Weinberg de criar um reator reprodutor de tório. Para criar um terreno comum com os americanos, eles também se comprometeram a construir um reator refrigerado a sal, como o FHR — o projeto que mais interessava ao Departamento de Energia na época.
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| Um técnico prepara sais para uso no M.S.R.E., no Laboratório Nacional de Oak Ridge, em 1964. Fotografia cedida pelo Laboratório Nacional de Oak Ridge. |
É possível observar a dinâmica inicial da cooperação entre os EUA e a China em um vídeo da primeira apresentação do SINAP em Berkeley, realizada em agosto de 2012. Como representante do instituto, o SINAP enviou Kun Chen, que havia concluído seu doutorado na Universidade de Indiana e ainda estava na casa dos trinta anos. O público era bem mais velho: cerca de dois terços aparentavam ter entre cinquenta e sessenta anos. Os participantes tentavam avaliar a viabilidade do ambicioso plano do SINAP. Um homem perguntou sobre o orçamento, que era de cerca de trezentos e cinquenta milhões de dólares, distribuídos ao longo de cinco anos. Outro perguntou onde o SINAP planejava obter sal fundido, já que, “pelo que sei, não existem instalações no mundo capazes de produzi-lo”. Chen respondeu que a China possuía diversas instalações que poderiam fazê-lo.
É difícil dizer pelo vídeo o que o lado chinês ganhou com essas trocas, mas quando conversei com Chen, ele enfatizou o quão útil foi ter interlocutores nos EUA. "Desde o início, não acreditávamos que poderíamos chegar tão longe", disse ele. O sal fundido era tão específico na China quanto em qualquer outro lugar. Chen estimou que, em 2011, havia apenas trinta ou quarenta pessoas no mundo todo trabalhando seriamente no uso da substância para reatores de fissão. Conectar-se com alguns desses indivíduos nos EUA tornou o projeto viável.
Para os americanos, havia a curiosidade de ver até onde os chineses poderiam chegar com recursos que simplesmente não existiam aqui. Cooperar com o SINAP também era uma forma de pressionar o governo federal dos EUA. A lógica era: "Se os chineses estão fazendo isso, deve ser relevante", disse Forsberg.
Nesse sentido, o acordo de cooperação em pesquisa e desenvolvimento que Oak Ridge assinou com o SINAP eliminou o intermediário. Para financiar o circuito de sal fundido, o SINAP pagou a Oak Ridge cerca de quatro milhões de dólares, segundo Chen. Com esse circuito, os pesquisadores poderiam testar materiais e todos os componentes de tubulação necessários para a circulação do sal fundido. O projeto também deu visibilidade às pessoas que trabalhavam com sal fundido nos EUA. Em entrevista a um repórter da MIT Technology Review, David Holcomb explicou suas motivações: “Um dos pontos importantes a se considerar é que várias pessoas-chave em reatores de sal fundido estão se aposentando muito rapidamente ou falecendo”, disse ele. “A China está fornecendo o financiamento que nos permite transferir esse conhecimento, adquirir experiência prática na construção e operação desses reatores.”
Esse artigo foi publicado em agosto de 2016. Em 2018, os EUA haviam se retirado de quase toda a cooperação com a China. “Eu não diria que é uma surpresa total”, disse Chen. Ele e a equipe do SINAP previram que o relacionamento provavelmente se deterioraria sob o governo Trump. “Mas tudo aconteceu muito de repente. É semelhante ao que aprendemos com a questão das tarifas.”
Perguntei a Chen se ele enfrentou algum desafio quando sua equipe começou a trabalhar sozinha. “Os desafios, eu acho, são principalmente, em primeiro lugar, se você tem dinheiro”, disse ele. Mas a equipe do SINAP certamente tinha. A Academia Chinesa de Ciências vinha estendendo a verba do projeto todos os anos. Em 2018, a China prometeu três bilhões de dólares para reatores de sal fundido nas próximas duas décadas, enquanto os planejadores chineses previam um investimento de US$ 1,3 trilhão em energia nuclear como um todo até 2050.
Durante a primeira apresentação de Chen em Berkeley, em agosto de 2012, um dos poucos jovens a lhe fazer uma pergunta foi um homem com uma cabeleira castanha escura e um cavanhaque farto. Eu já havia assistido à gravação várias vezes antes de perceber que o homem era Mike Laufer, que mais tarde ajudaria a fundar a Kairos Power, uma empresa nuclear privada que busca comercializar o reator de alta temperatura refrigerado a sal fluoretado, originalmente projetado por Forsberg, Pickard e Peterson, que também é um dos fundadores da Kairos. Assim que reconheci Laufer, sua pergunta a Chen, sobre “os maiores desafios ou obstáculos a serem superados” para construir um reator refrigerado a sal, ganhou um novo significado. Será que Laufer, que na época era estudante de pós-graduação na universidade, já estava elaborando um plano de negócios?
A Kairos representa uma nova era para a indústria nuclear dos EUA. Inspirada pela SpaceX, a empresa busca reconstruir a capacidade industrial americana dentro de uma única companhia. O modelo de negócios prevê uma rede verticalmente integrada de instalações capazes de fabricar combustível e sal para a Kairos, além de produzir grande parte dos insumos necessários para a construção de seus reatores. A expectativa é que, ao operar internamente, a Kairos consiga oferecer energia nuclear a um preço competitivo no mercado. E já obteve algum sucesso. No ano passado, o Google se comprometeu a comprar quinhentos megawatts da empresa até 2035. A Kairos também é uma das duas únicas empresas americanas com autorização da Comissão Reguladora Nuclear (NRC) para construir um novo reator. A construção do prédio do reator, localizado em Oak Ridge, teve início no ano passado. "Estamos trabalhando para colocar esse reator em operação nesta década", disse Laufer.
Para chegar a este ponto, a Kairos inicialmente se beneficiou da parceria entre os EUA e a China na pesquisa de sais fundidos e agora colhe os frutos da recente guinada pró-nuclear na política industrial americana. O investimento chinês em pesquisa nos EUA no início da década de 2010 impulsionou o desenvolvimento do reator de alta temperatura refrigerado a sais de fluoreto, transformando-o de um projeto teórico em experimentação prática. Além disso, o circuito de sais, financiado pelo SINAP no Laboratório Nacional de Oak Ridge, gerou um relatório sobre bombas de sais fundidos, que se alinhou a uma das prioridades iniciais da Kairos. Durante vários anos após o governo Trump encerrar a cooperação nuclear com a China, havia poucos recursos para substituir o investimento chinês na indústria nuclear americana. Mas, eventualmente, grandes gastos públicos começaram a surgir, juntamente com o crescente investimento privado. Em 2020, a Kairos recebeu uma subvenção de trezentos e três milhões de dólares do Departamento de Energia e, juntamente com outras empresas nucleares jovens, beneficiou-se enormemente de um crédito fiscal de 30% para investimentos em energia limpa, previsto na Lei de Redução da Inflação de 2022. O chamado "One Big Beautiful Bill" de Trump extinguiu antecipadamente os créditos para energia solar e eólica, mas o Senado garantiu que a energia nuclear os mantivesse.
Perguntei a Laufer se ele estava preocupado com a concorrência da China. "No momento, o que estamos tentando fazer já é um desafio suficiente", disse ele. ♦
Colin Jones é jornalista e produtor de documentários, residente em Nova York.
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