Pesquisadores do IPEN-CNEN desenvolvem bateria nuclear
A pesquisa, inédita no País, demonstra a capacidade técnica de reciclar rejeitos radioativos de baixa intensidade, utilizando-os como fonte de energia
Equipe multidisciplinar de pesquisadores do IPEN-CNEN realizou estudo pioneiro para o desenvolvimento de uma bateria nuclear utilizando Amerício-241.
A pesquisa foi conduzida nos Centros de Engenharia Nuclear (CEENG) e de Tecnologia das Radiações (CETER) do IPEN-CNEN com objetivo de encontrar uma alternativa energética para locais de difícil acesso ou em que haja necessidade de um fluxo ininterrupto de energia.
O projeto foi desenvolvido pelo CEENG e a bateria foi montada pelos pesquisadores do CETER, usando como combustível pastilhas de Amerício-241 que se encontravam no Serviço de Gestão de Rejeitos Radioativos (SEGRR).
O pesquisador Eduardo Cabral, do CEENG, explica que a bateria nuclear é um dispositivo que utiliza o calor produzido pelo decaimento radioativo para gerar energia elétrica. Entretanto, para que o calor originado seja utilizado. é necessário um sistema de conversão de energia que, neste caso, são pastilhas termelétricas que geram energia elétrica quando submetidas a um gradiente de temperatura.
Embora o conceito seja simples e baterias nucleares sejam conhecidas desde no início do século XIX, a execução é complexa por razões que envolvem danos de materiais e proteção radiológica.
Carlos Alberto Zeituni, gerente e pesquisador do CETER, comenta que diversos radionuclídeos podem ser utilizados em uma bateria nuclear, dependendo do tempo de duração e potência desejados. Entre os mais utilizados, encontram-se o Estrôncio-90, o Plutônio-238 e o Amerício-241, que são materiais obtidos por meio do reprocessamento de combustível nuclear utilizado em reatores. Essa etapa do ciclo do combustível nuclear não é realizada no país.
Nessa bateria foram utilizadas 11 fontes de Amerício 241, que estavam armazenadas no SEGRR como rejeitos radioativos. Com autorização do Serviço de Radioproteção (SERAP) do IPEN, essas fontes, com cerca de 2,9 Ci, seguiram para os laboratórios do CETER após análise de estanqueidade efetuada no SEGRR.
No CETER, foi realizada a análise dimensional e de atividade das fontes. Com essas informações, pesquisadores do CEENG definiram os termelétricos e projetaram um invólucro para transformar. de forma eficiente, a energia do decaimento radioativo das fontes em energia elétrica.
De posse de todos os materiais, foi construída a primeira bateria nuclear do Brasil. Em razão da limitação da quantidade de material radioativo, o aumento de temperatura gerado nesse protótipo é pequeno, sendo de cerca de 6º C, que em conjunto com o material termoelétrico utilizado, gera uma tensão elétrica de 20 milivolt. Como a meia vida do Amerício 241 é de 416 anos, após um ano ligada, a bateria mantém o desempenho inicial, produzindo quase a mesma quantidade de energia por centenas de anos.
A coordenadora do projeto, Maria Alice Morato Ribeiro, pesquisadora do CEENG, ressalta ainda que embora o material utilizado tenha baixa atividade, o experimento comprovou a viabilidade do conceito. Com materiais de maior atividade, seria possível construir uma bateria com capacidade suficiente para energizar, por exemplo, uma estação meteorológica remota.
Este desenvolvimento foi resultado de um projeto de pesquisa financiado por uma grande empresa nacional e seu êxito permitiu que o IPEN fosse agraciado com sua continuidade no intuito de produzir uma bateria nuclear para utilização em locais de difícil acesso.
É importante ressaltar que graças ao esforço conjunto dos pesquisadores de vários centros do IPEN-CNEN e do reaproveitamento de material radioativo armazenado, foi possível desenvolver e construir um protótipo de bateria nuclear, demonstrando a capacidade técnica de produzir esse tipo de equipamento no país.
Esse projeto abre a possibilidade de desenvolvimento de diferentes tipos de baterias nucleares, específicas para diferentes tipos de uso. O trabalho para viabilizar o licenciamento dessas baterias já foi iniciado.
FONTE: www.ipen.br
Muitíssimo parabéns aos pesquisadores.
Esperar que haja ampliações do desenvolvimento e que tenha aquisições.
Olá Nativo. O problema sempre é conseguir uma empresa parceira para a produção. Nem as universidades nem os institutos de pesquisa possuem capacidade para produzir alguma coisa de modo comercial.
Neste caso, eles usaram uma fonte nuclear que era um resíduo como prova de conceito. Para uma produção seriada, teria que desenvolver um sistema que empregasse uma combutível nuclear padronizado, mesmo que fosse um resíduo das usinas de Angra 1 e 2, Talvez o maior desafio seja ter uma planta para o reprocessamento do combustível nuclear.
Estas baterias poderiam ter uma aplicação militar para manter sistemas de comunicação e vigilância remota baseado em terra.
Eu tenho dúvidas sobre o seu emprego em drones, pelo risco de um acidente que resulte em contaminação radioativa, seja onde for. Se o drone se acidente, a bateria é danificada, não tem mais como recuperar nem descontaminar o local.
A Voyager tinha este tipo de bateria, mas ela foi lançada para ir para o espaço longe da Terra, Este tipo de bateria nao pode ser usada em satélites em órbita da Terra, que um dia acabarão entrando na atmosfera e se desintegrando.
“Estas baterias poderiam ter uma aplicação militar para manter sistemas de comunicação e vigilância remota baseado em terra.”
Excelente aplicação
Obrigado Bueno.
Não espalha.
“O problema sempre é conseguir uma empresa parceira para a produção.”
O problema Camargo é a cultura do setor privado.
Temos pouquíssimas (muito poucas mesmo) que investem em P&D na área de tecnologia .
Os empresários desta área trabalham com uma margem baixíssima de lucro, devido a concorrência externa (estrangeira).
Quando trabalhei na Bosch, existia um setor de P&D, que foi desativado. O motivo era o fraco apoio governamental. Tanto para financeiro (o que é normal um crédito a juros inferiores lá fora) quanto fomento.
E a situação agora está ficando muito pior, para nós empresários da área.
Essa concorrência estrangeira agora contrata técnicos nacionais, para trabalharem aqui como consultores e pagam em dólar ou euro.
Desde engenheiros até programadores.
Está dificílimo encontrar programadores de nível sênior. Até encontra, mas concorrer com essa diferença de câmbio é impossível.
E isto está inclusive inflacionando o valor/hora dos técnicos que trabalham como freelancers.
então…. existe uma lei chamada “Lei do Bem”. Qualquer empresa pode abater o gasto com P&D do imposto de renda. Isso inclui gastos com pessoal, custeio e serviços. Gastos com capital demandam uma justificativa.
Além disso, as agências de fomento como FInep e Fapesp tem programas de financiamento a fundo perdido para P&D, mas dependendo do tamanho da empresa, demanda contra-partida (que pode ser abatido do imposto de renda pela Lei do Bem). Se for uma Startup, as agẽncias finaciam 100% da pesquisa a fundo perdidos sem necessidade de contrapartida.
Além disso, existe a Embrapii, que entra com 1/3 dos recursos para projetos, sendo o valor proporcional á contra-partida da empresa. (que é abatido do imposto de renda)
Só não investe em P&D quem não quer.
Prezado. Na lei do bem não é qualquer empresa que abate do IR. Somente as empresas em regime de lucro real.
Alguns destes instrumentos são para pagar ICTs, não vai para custear o P&D nas empresas.
Alguns dos programas também tem valores limites. Outros exigem garantias.
Outra questão é o que se chama de P&d. A maioria dos programas apoia o desenvolvimento de tecnologia (até TRL6) e não o desenvolvimento de produtos.
Investir é uma coisa. Ter retorno é outra.
Então…
o capitalista busca crédito, faz dívida, investe focando o retorno. Muitas vezes, as coisas acontecem como esperado. Outras precisam ser adaptadas… algumas não funcionam.
Todo empreendedor avalia o risco. Só não existe risco na caderneta de poupança ou no tesouro direto.
A diretriz do comitê de avaliação dos pedidos da Lei do Bem é acolher com boa vontade os pedidos. Para o MCT importa mais que os gastos tenham sido bem realizados, mesmo que o retorno tenha sido abaixo do esperado. Cada projeto que é bem sucedido, que são a minoria, cobrem com vantagem as perdas dos projetos que não certo.
Já estive com o ministro do MCT do governo anterior. Mudam os ministros, mas a diretriz do MCT é a mesma, qualquer que seja o governo.
P&D é um conceito amplo, que inclui melhorias no processo, melhoria de produto, adequação do produto ao mercado, melhorias incrementais, novos produtos e novos serviços.
Quem sabe, eu já possa dar consultoria.. riso.
Então, se for improvisar, vai dar errado mesmo.
Tudo muito fácil (como sempre, na teoria), mas buracraticamente (na realidade) é outra conversa.
Se arrisque um dia mantendo um empresa neste cenário que comentei e sinta na pele o “APOIO” do governo.
Oĺá Merlin. È dinheiro público. Precisa de alguma fiscalização, caso contrário pode acontecer fraudes e desvios.
A burocracia nem é grande. O maior desafio é a empresa fazer a pŕopria contabilidade dos gastos. Ainda assim, o benefício do abatimento do imposto de renda é muito maior que o gasto adicional em manter alguém do administrativo para acompanhar os gastos com P&D.
Em 18 anos da existência da Lei do Bem, já foram alavancados cerca de R$ 200 bilhões, ou praticamente R$ 10 bilhões por ano. É praticamente todo o orçamento do MCT.
Mais que isso, só se o governo abrir concurso público para contratar doutores para fazer P&D de graça para as empresas…
Quem quiser, que busque o apoio. Quem não quiser, sobra mais recursos para quiser. Vida que segue.
“Vida que segue.”
É…
Para o Estado, que sobrevive as custas dos empresários, é fácil falar isso.
Enquanto isso do lado de cá…
Caro. O Estado, seja no capitalismo ou mesmo antes, nos tempos bíblicos, muito tempo antes da revolução industrial, já atuava em coisas como segurança, defesa, justiça e no financiamento de obras públicas…
Ao longo da história, o Estado esteve nas mãos tanto de “governadores esclarecidos” quando de grupos que se tomaram conta do poder para benefício próprio.
Existem empreendimentos de elevado risco, muitos conduzidos por startups. Também existem os empreendimentos relacionados com setores de defesa, energia, infraestrutura ou saúde. Todos eles demandam financiamento do Estado para se tornarem viáveis.
Os empreendimentos de alto risco, geralmente envolvendo alta tecnologia, possuem mais chance de darem errado que certo, contudo, os que dão certo geram riqueza e benefício que superam os gastos com os que deram errado. Essa conta é conhecida.
Grande empreendimentos de infraestrutura demanda financiamento público porque são caros, ainda que sejam capazes de se tornarem autossuficientes á médio e longo prazo. Itaipu é um excelente exemplo.
Outro exemplo foi o desenvolvimento do Bandeirantes. O Kc390 é neto ou bisneto daquele avião simples que foi feito com recursos públicos na década de 70.
Há algum tempo, a piada era sugerir que as pessoas imigrassem para Cuba. Daqui a pouco, alguém vai sugerir que quem prefere o Estado Mínimo vá para a Argenina.
Vida que segue….
Principalmente no atual narcoestado que vivemos, de mãos dadas com a cleptocracia.
Xxxxx não espalha.
Que militar o que ? Ja que quero uma dessa na minha casa…..
O legal desta bateria é que ela brilha no escuro. Se a gente ficar perto, começa a brilhar também.
Muito bem colocado.
Penso, de imediato, em aplicações militares, pelo óbvio risco envolvido. Não dá para imaginar um artefato desses numa estação metereológica remota, a mercê de vândalos ou terroristas.
Gostaria de extrapolar um pouco mais as possibilidades de uso amigo Camargoer, mas tudo o que sei é o que está escrito na matéria….
Abraços!
Temos a capacidade. Falta o fomento.
Todos de parabéns, provando a capacidade ímpar de pesquisadores públicos.
Se a ONU descobre isso… Rssss
O IPEN é um instituo de pesquisa nuclear homologado pela AIEA. Inclusive, tem dois reatores nucleares lá… um é do IPEN e o outro que fica do lado é da Marinha.
Foi uma brincadeira, cara.
Riso. Eu entendi.. tem gente que vai levar a sério. Tranquilo.
Aliás, muita gente nem sabe dos dois reatores dentro da USP em São Paulo. Uns caixotes de concreto.
Dependendo da potência, talvez seja interessante pra bases remotas do EB na Amazônia. Mas só pra coisas simples, como manter energia pras lâmpadas da base. Quem sabe alguns ventiladores….
PS: a AIEA vai qierer inspecionar isso tambem?
Ora, não fale besteira, claro que vão! Essa tecnologia tem potencial para construir ogivas de pelo menos 50 Kt´s, suficientemente miniaturizadas para caberem em pacotes de Nescafé Refil.
.
Bem se vê que nada entendes do assunto!
Acho que não faz sentido um equipamento destes, que é caro, para luz e ventilador. Para isso, liga o gerador diesel mesmo.
Ele é mais útil para sistemas remotos, em localizações de ficíl acesso, e que demanda pouca potência, tipo sensores eletrônicos e sistemas de retransmissão de dados
Minha idéia era um sistema que usasse essas baterias + células de energia solar, pra diminuir a dependência e o abastecimento constante de diesel pros geradores dessas bases.
Como disse, é só pra manter luzes ou outros dispositivos que consumam pouca energia.
Seria perfeito pra satélites e sonas espaciaias, mas como não temos agência espacial…
Acho que nestes casos, o mais adequado são células solares mesmo. Já faz um bom tempo que esta tecnologia se tornou comercial. Lâmpadas LED consomem quase nada. Aparelhos de comunicação e computadores quase nada também.
Água quente também deve vir de coletores solares.
Agora.. se dobrar a área das células solares, já dá para pensar em um ar condicionado inverter. O segredo é deixar os ambientes bem isolados termicamente para preservar o ambiente fresquinho. È mais econômico manter o ambiente fresquinho que tentar resfria-lo todo dia
Lampâdas, ventiladores???? Temoa funções mais nobres como sonobóias, radares, sonates, radiocomunicação, telemetria, etc.
Se sobrar material, aí podemos direcionar para manutenção, lampâdas e ventiladores.
Este tipo de fonte é utilizado em farol ou sinalização em topo de montanhas
HÁ! Segura essa Doc Brown!
Riso.. boa. Só falta um capacitor de fluxo,
Nada que algum cientista corajoso, disposto à dar uma escorregada no banheiro não consiga desenvolver 😉
Eu já escorrei no banho algumas vezes e uma vez não percebi a porta do box fechada… eu vi estrelas mas nada parecido com um capacitor de fluxo.
Espero que ninguém com ou sem doutorado passe por isso.
Pouca tensão. Precisa melhorar muito. Futuramente seria viável para aplicações da marinha, comunicação de grupos de combatentes especiais, drones patrulheiros (estaria blindada), e N coisas
dependendo da carga que conseguissem, poderia colocar essa bateria em um sub. no lugar das baterias convencionais ??
Sim, precisa de mais pesquisas ja tem veículos militares americanos que usam essas baterias
Considerando a potência necessária para sustentar um submarino, é mais adequado usar um reator nuclear convencional. As baterias de um submarino nuclear serve como em um modelo de carro híbrido, para adicionar uma potência além da capacidade do reator ou para serem usadas em caso de pane do reator.
Com essa voltagem, a carga seria gigantesca a ponto do cabo para transmitir essa energia ser maior q o diametro do submarino…isso se conseguisse gerar essa carga
colocar varias em serie somaria a tensão,mas ate chegar a tensão suficiente para alimentar um sub, talvez seria necessario toneladas dessa bateria a ponto de pesar e ocupar mais espaço que um reator de subs
Reprocessamento de Resíduo Nuclear é tão sensível quanto o enriquecimento de Urânio, pois esse amerício e o Plutônio, entre outros materiais são físseis, e poderiam ser usadas para criar armas nucleares, foi assim que o Japão estocou toneladas de Plutônio.
Exato. O plutônio pode ser usado para construir uma bomba, mas também pode ser usado como combustível em um reator de potência para geração de energia elétrica. Eu considero um excelente destino para o plutônio, que em outra situação, ficará decaindo lentamente por milhares de anos.
Também é importante lembrar que cerca de 1/3 do combustível de U-235 usado em uma usina comercial precisa ser trocado todo ano. Este combustível ainda tem bastante U-235, que pode ser recuperado e novamente enriquecido para ser usado nas usinas. Reaproveitar rejeitos radioativos é uma das melhores soluções para este tipo de material
Parabéns aos pesquisadores, só prova o nível dos caras.
Imagine diminuir o tempo de vida da bateria em troca de muito maior potência, seria essa a tecnologia que se procura para armas de energia dirigida portáteis ?
Parabéns ao Ipen-Cnen são uma galera muito inteligente e humilde, fico na torcida pela iniciativa.
Patentearam?
Este tipo de pesquisa não gera patente, porque a ideia já é de domínio público, mas o dispositivo pode ser registrado como “Modelo de Utildade”. Muita gente ainda confunde isso.
Essa bateria nuclear produzida com rejeitos radioativos é um verdadeiro “Ovo de Colombo”.
Imagine amagnitude dessa descoberta para alimentação se satélites que poderão ser colocados em órbita, sem as enormes e dispendiosas placas fotovoltaicas, e funcionam por centenas de anos, com material que teria que ser descartado com alto nível de segurança.
Parabens aos autores do feito, e SUCESSO.
Elias. Esta baterias são inadequada para satélites operando em órbita. Em algum momento, estes satélites entram na atmosfera. Isso resultaria em um desastre ambiental porque a reentrada espalharia material radioativo por uma enorme área.
A melhor aplicação é em sistemas na Terra para operar remotamente.
Agora dá pra lançar a Voyager 3 BR, 47 anos do lançamento das Voyagers originais.
50 anos depois conseguimos fazer uma bateria nuclear. Nada mal! Podia ser pior.
Imagina os submarinos classe Riachuelo 100% elétricos, utilizando essas baterias e descartando o uso de diesel
Olá. Este seria praticamente o SBN.
Não serve para isso
Bateria nuclear existe há décadas , agora com o advento da eletrificação está evoluindo para o uso civil.
Imagina um microondas, uma HDTV, fogão elétrico com sua bateria nuclear de fábrica e X anos de autonomia… que revolução.
Mais o caminho, do sonho a realidade ,será longo.
Olá Bispo. Na década de 50 ocorreu uma febre nuclear. Parecia que tudo poderia ser movido com energia nuclear. Não é bem assim.
O acidente de Goiãnia com Césio-137 mostrou o risco da disseminação de material radioativo. Aliás, hoje as máquinas de raios X usam um canhão de elétrons para gerar raios X.
O ponto da bateria é a diferença de temperatura. Isso pode ser conseguido, por exemplo, expondo uma superfície ao sol e mantendo a outra refrigerada usando uma fonte de água de uma bica ou riacho pŕoximo.
A bateria nuclear tem a vantagem de manter o sistema estável e garantir sua funcionalidade de anos sem a necessidade de manutenção.
Acho improvável e até temerário empregar este tipo de dispositivo em aparelhos domésticos ou coisas assim.
Creio que eletrodomésticos energizados a bateria nuclear seria para casos extremos, dado o custo , facilidades , etc de outras fontes de energia.
A usina nuclear russa “Akademik Lomonosov” foi construída em um navio , ou seja pode ser “instalada” face sua mobilidade em regiões inóspitas. Não deixa de ser uma enorme bateria nuclear. Tem a capacidade de abastecer uma cidade com até 100.000 habitantes.
Países africanos já demonstraram interesse.
Nestes termos, concordo.
Efeito Seebeck e só 20mV, conceito interessante mas com o que se tem e se conhece até agora não tem muita aplicação não
Olá José. A voltagem final depende do arranjo das baterias. Um arranjo em série resulta em aumento da voltagem. Já a corrente depende de um arranjo paralelo de baterias. Por fim, a carga estocada depende do tamanho da bateria. Baterias grandes têm mais carga, baterias pequenas têm cargas menores.
Eu tenho plena consciencia disso, mas estamos falando de 20mv, uma pilha tem entre 1,5v e 3,3v e uma bateria automotiva 12v, logo da pra se ter noção da dimensão que essa baterias ligadas em série teriam para atingir meros 12v, agora poe isso num uso pratico e vai ver que não funciona com o que temos hoje. Mas se não pesquisarem nunca vão descobrir algo novo.
Bem semelhante ao funcionamento de um RTG. A união soviética tinha vários desses espalhados pelo seu território com diversos fins, desde a alimentação de pequenas estações de comunicação a estações metereológicas. Depois da queda a URSS ficou tudo abandonado e o que não faltou foi incidente com gente que ia lá tentar roubar alguma coisa e acabava criando um pequeno acidente nuclear.
Um deles ficou bem famoso, quando conseguiram roubar o núcleo de um desses reatores a acabaram jogando numa estada. Um trio de amigos que estavam acampando no inverno achou esse núcleo e achou uma boa ideia usá-lo para se aquecerem durante a noite. Tiveram queimaduras graves e um dele morreu. Tem vídeo no YouTube do governo recuperando esse núcleo. Acho que até hj tem reator desse tipo abandonado na Rússia.
O problema de usar baterias desse tipo em estações meteorológicas, por exemplo, é algum engraçadinho ir lá tentar roubar alguma cousa. Aí já sabe
Bateria Nuclear chinesa de 3V https://slguardian.org/chinese-firm-developed-nuclear-battery-that-can-produce-power-for-50-years/