Um reator nuclear clássico, juntamente com uma usina nuclear, leva de 15 a 20 anos para ser construído. É um tempo longo, especialmente em condições de escassez total de eletricidade, que os EUA têm enfrentado com força total. Eles buscam uma solução na construção de pequenos reatores modulares para reduzir a construção de usinas nucleares para pelo menos 10 anos, mas é necessário um prazo ainda mais curto, o que, por exemplo, pode ser facilitado pela impressão 3D.
Trabalhadores despejam concreto em uma fôrma impressa em 3D. Fonte da imagem: Kairos Power
Nos últimos meses, o Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL), nos Estados Unidos, vem testando uma tecnologia para a criação acelerada de estruturas de concreto para reatores e usinas nucleares. Trabalhar com concreto exige muita preparação e tempo, já que fôrmas confiáveis, muitas vezes de projeto bastante complexo, precisam ser construídas com antecedência. A Barnard Construction propôs a impressão de fôrmas em plástico ABS comum usando uma impressora 3D, o que deve reduzir significativamente o tempo gasto nessa parte do trabalho durante a construção de cada nova unidade de energia.
Para demonstrar a tecnologia, os engenheiros da Barnard Construction criaram um modelo 3D da fôrma e moldaram os elementos da blindagem contra radiação Janus — colunas complexas — a partir de concreto. A blindagem Janus será construída em torno do primeiro demonstrador de reator Hermes de quarta geração nos Estados Unidos, que está sendo construído em Oak Ridge pela Kairos Power. No processo de criação da fôrma plástica, foi necessário resolver problemas não triviais de aumento da rigidez e da resistência do modelo gigante, que deve suportar pressões altíssimas quando preenchido com concreto líquido.
Exemplo de um molde e três colunas fundidas para a tela Janus
O experimento foi um sucesso — a fôrma de plástico foi feita mais rápido do que aço ou madeira e resistiu ao processo de concretagem e endurecimento sem apresentar defeitos na estrutura. Agora, a Barnard Construction está trabalhando em um projeto para usar matérias-primas biocompostas para impressão 3D. Trata-se, na verdade, de resíduos da indústria de processamento de madeira, o que reduzirá o custo dos materiais em 75% devido ao uso de resíduos de produtos florestais locais.