Avaliação da viabilidade da dessalinização de água do mar empregando o reator nuclear AP1000 como fonte de energia

Abstract

A cogeração de calor e energia ou o modo de operação combinado de calor e energia (CHP) de usinas de energia tem sido usado em várias indústrias ao redor do mundo. Este método otimiza os fluxos de energia e reduz as perdas de energia, possibilitando a melhoria da eficiência energética (combustível), segurança energética e redução das emissões industriais de dióxido de carbono. Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade do emprego do reator nuclear AP1000 como fonte de energia para a dessalinização de água de mar mediante o processo de Destilação Flash de Múltiplos Estágios (MSF) empregando modelos computacionais. Para tal, o reator AP1000 apresenta algumas vantagens frente a outros reatores nucleares de mesma categoria, decisivas para sua escolha, como a implementação do sistema de cogeração (acoplamento nuclear) na usina AP1000 é mais simples, pois as modificações afetam apenas o hall da turbina de baixa pressão (zona não radioativa) favorecendo-o em relação as preocupações sobre a segurança do sistema. Como o acoplamento ocorre através de circuito intermediário (ponto de referência ou de extração) que conecta o vapor que sai da usina nuclear à usina de dessalinização térmica MSF, assim o circuito secundário do AP1000 já um sistema fechado isolado servindo como barreira para contaminantes radioativos. Já em relação ao processo MSF, este representa a segunda maior tecnologia de dessalinização de água usado no mundo, com 26,8%, conseguindo alcançar 75.0000 metros cúbicos por dia, suprindo em torno de 300.000 habitantes; assim como é uma das mais pesquisadas atualmente. O processo MSF ocorre da seguinte forma: a água do mar é primeiramente pelo aquecedor de salmoura a uma temperatura numa faixa de 30 °C a 110 °C (Top Brine Temperature – TBT), em seguida passa por estágios contínuos que fazem a evaporação da água de forma rápida (Flash), resultando em água destilada e a salmoura que vai para o próximo estágio. No final do processo tem-se a água potável e a salmoura. O estudo conseguiu obter resultados positivos, pois a eficiência energética do ciclo de conversão de energia do reator AP1000 foi de 30,25%. Já a eficiência energética e exergética da planta MSF acoplada ao a usina nuclear atingiu os 49,15% e 74,58% usando uma energia total de 532,488 MW térmicos.