O tório vem ganhando espaço nas pesquisas sobre o futuro da energia nuclear por seu potencial de contribuir para ciclos de combustível mais eficientes, sustentáveis e com características favoráveis à gestão de rejeitos. No Brasil, país que possui importantes recursos desse elemento, a Coppe/UFRJ amplia sua atuação nessa fronteira tecnológica por meio do Laboratório de Design de Reatores (LaboraThorium) e de iniciativas voltadas à retomada das pesquisas nacionais sobre o ciclo do tório.

A relação do Brasil com essa tecnologia não é recente. Estudos sobre o uso do tório como combustível nuclear remontam à década de 1950 e ganharam força a partir de 1965, com a criação do Grupo do Tório, dedicado à investigação das possibilidades de aproveitamento das reservas brasileiras e à produção de urânio-233 a partir do elemento. Esse histórico é apresentado no artigo científico “Thorium as nuclear fuel in Brazil: From 1951 to 2023”, publicado em 2024 na revista Nuclear Engineering and Design.

Como o tório pode gerar energia?

Diferentemente do urânio-235, o tório-232 não é um material físsil e, portanto, não sustenta diretamente uma reação nuclear em cadeia. Ele é considerado um material fértil: ao capturar um nêutron no interior de um reator, pode dar origem ao urânio-233, que é físsil e pode ser utilizado para a geração de energia.

Esse processo é um dos motivos pelos quais o tório desperta interesse no desenvolvimento de novos ciclos de combustível. Estudos brasileiros já analisaram sua utilização em diferentes configurações, incluindo reatores de água pressurizada e pequenos reatores modulares. A literatura científica também destaca o potencial do combustível misto de tório e urânio em conceitos de SMRs.

Segundo o professor Giovanni Laranjo, coordenador do LaboraThorium, uma das vantagens está na possibilidade de reduzir a produção de determinados radionuclídeos de longa duração quando comparada a ciclos convencionais.

“O tório produz menos materiais de vida longa do que o urânio tradicional. Isso significa um volume menor de rejeitos que precisam ser destinados a depósitos geológicos e monitorados por longos períodos.”

Embora o ciclo do tório continue gerando materiais radioativos que exigem gerenciamento adequado, sua composição pode apresentar vantagens para estratégias de longo prazo.

Segurança, sustentabilidade e eficiência

O interesse pelo tório também está relacionado à busca por tecnologias capazes de melhorar o aproveitamento dos recursos naturais e contribuir para a evolução da energia nuclear de baixo carbono.

Nos ciclos convencionais de combustível nuclear, somente uma parcela do potencial energético do material é efetivamente aproveitada. Sistemas avançados e ciclos fechados, por outro lado, podem permitir o reaproveitamento de materiais e ampliar significativamente a utilização dos recursos disponíveis.

“Hoje, a discussão sobre o tório envolve não apenas segurança, mas também sustentabilidade e melhor aproveitamento do combustível nuclear”, destaca Giovanni, professor do Programa de Engenharia Nuclear da Coppe/UFRJ.

Outro aspecto estudado é a proliferação nuclear. O ciclo do tório apresenta características diferentes do ciclo tradicional do urânio-plutônio, o que influencia a composição dos materiais produzidos e as estratégias necessárias de salvaguardas e segurança.

Reatores de sal fundido

Parte das pesquisas internacionais envolvendo tório está associada aos reatores de sal fundido, uma das tecnologias investigadas para as próximas gerações de sistemas nucleares.

Nesses conceitos, sais fundidos podem desempenhar funções relacionadas ao combustível e/ou à transferência de calor. Uma característica importante é a possibilidade de operação em pressões inferiores às encontradas em determinados reatores convencionais, além da incorporação de sistemas passivos de segurança.

Entre as características que explicam o interesse por esses projetos estão:

• operação em baixa pressão, reduzindo riscos associados a sistemas altamente pressurizados;
• mecanismos passivos de segurança, capazes de contribuir para manter o sistema em condições seguras mesmo diante de determinadas falhas;
• elevada capacidade de transferência de calor dos sais fundidos;
• maior flexibilidade térmica, com projetos que podem reduzir a dependência de grandes volumes de água para determinadas funções de resfriamento.

Isso não significa que uma usina deixe de precisar dissipar o calor produzido. A quantidade de água necessária e a forma de rejeição de calor dependem da configuração de cada projeto.

LaboraThorium fortalece pesquisas da Coppe

Nesse cenário, a Coppe vem estruturando sua capacidade para atuar no desenvolvimento de tecnologias nucleares avançadas. Inaugurado em 2025, o LaboraThorium foi concebido para desenvolver projetos de reatores avançados, incluindo pequenos reatores modulares (SMRs), microrreatores e conceitos associados à chamada Geração IV de reatores nucleares.

O laboratório prevê infraestrutura de computação de alto desempenho (HPC) para a realização de simulações complexas, permitindo estudar diferentes configurações de núcleos, combustíveis e sistemas de reatores.

“A ideia é estudar como tornar os reatores mais eficientes, melhorar o aproveitamento do combustível e trabalhar em tecnologias inovadoras. E o tório é uma das principais linhas dessa pesquisa”, explica Giovanni.

O uso de ferramentas computacionais tem papel importante nessa área. Pesquisas brasileiras anteriores já envolveram o desenvolvimento e a utilização de códigos para análises neutrônicas e termo-hidráulicas de reatores e de combustíveis contendo tório. O artigo científico anexado, por exemplo, apresenta trabalhos com ferramentas como SERPENT, MCNP e STC-MOX-Th.

Uma história brasileira que ganha novo capítulo

A atuação atual também recupera uma importante trajetória científica nacional. O Grupo do Tório, criado no fim de 1965, surgiu em um momento no qual o país avaliava alternativas para garantir o suprimento de combustível para seu nascente programa nuclear. Na época, as estimativas de recursos brasileiros de tório estimularam estudos sobre sua utilização para geração de energia.

Décadas depois, a Coppe/UFRJ participa da retomada dessa agenda por meio do LaboraThorium e de uma articulação nacional que reúne universidades, centros de pesquisa e instituições do setor nuclear.

A cooperação com instituições como a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) contribui para fortalecer a formação de pesquisadores, recuperar conhecimentos desenvolvidos historicamente no país e criar novas competências para projetos de reatores e ciclos de combustível.

O tório no cenário internacional

O interesse pela tecnologia não se limita ao Brasil. Países com diferentes estratégias nucleares vêm desenvolvendo pesquisas relacionadas ao tório e a conceitos avançados de reatores.

A Índia, que dispõe de grandes recursos de tório, incorporou o elemento à estratégia de longo prazo de seu programa nuclear e desenvolveu projetos voltados à sua utilização. A China investe em pesquisas envolvendo reatores de sal fundido, enquanto outras experiências internacionais investigaram combustíveis contendo tório e diferentes configurações de reatores.

Esse movimento demonstra que o tório permanece como uma alternativa relevante nas pesquisas sobre a evolução dos sistemas nucleares.

Conhecimento estratégico para o futuro da energia

Para o Brasil, avançar nessa área significa não apenas avaliar uma alternativa de combustível, mas também desenvolver conhecimento próprio em uma tecnologia considerada estratégica.

O país possui uma longa trajetória científica relacionada ao tório. O estudo anexado reúne essa evolução histórica, desde as primeiras iniciativas brasileiras na década de 1950 até pesquisas recentes sobre combustíveis, reatores e ciclos nucleares, evidenciando a continuidade do interesse científico nacional pelo tema.

Com o LaboraThorium e a articulação de pesquisadores e instituições nacionais, a Coppe/UFRJ contribui para abrir um novo capítulo dessa história, combinando simulação computacional, engenharia nuclear, formação de especialistas e desenvolvimento de tecnologias avançadas.

Em um cenário global marcado pela necessidade de ampliar a geração de energia de baixo carbono, as pesquisas com tório ajudam a posicionar a universidade e o Brasil no debate sobre a próxima geração nuclear — buscando soluções que conciliem segurança, sustentabilidade, eficiência e melhor aproveitamento dos recursos naturais.

Documento para consulta: Thorium as nuclear fuel in Brazil: From 1951 to 2023, publicado em Nuclear Engineering and Design, volume 419 (2024), artigo 112912. O estudo apresenta uma revisão histórica das pesquisas brasileiras sobre tório e reúne referências a diferentes projetos, tecnologias e estudos desenvolvidos no país.

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Fonte: COPPE