Detentor da segunda maior reserva de tório (Th) do planeta, o Brasil vem investindo em pesquisa para viabilizar o uso desse elemento radioativo na geração de energia nuclear. A ideia é que ele seja uma alternativa ao urânio (U), hoje o combustível nuclear mais utilizado em todo o mundo. Uma das principais estruturas de pesquisa no país dedicada ao tema, o Laboratório de Design de Reatores (LaboraThorium), é coordenada pelo físico e doutor em energia Giovanni Laranjo de Stefani, professor do Programa de Engenharia Nuclear do Instituto Alberto Luiz de Coimbra de Pós-graduação e Pesquisa em Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (Coppe-UFRJ).
“Não gosto de apresentar o tório como um simples substituto do urânio. O tório abre possibilidades diferentes de ciclo do combustível nuclear”, destaca Stefani, que é membro do Grupo de Pesquisa do Tório da UFRJ, criado em 2021, e lidera a Rede Nacional de Pesquisas em Tório, articulação que reúne universidades, centros de pesquisa e órgãos do setor nuclear em torno de tecnologias nucleares baseadas no emprego desse elemento químico.
Um dos focos das investigações no Brasil é exatamente o aprimoramento do ciclo de combustível do tório, ou seja, a sequência de processos que transformam o minério de tório bruto em energia dentro de um reator nuclear e tratam os resíduos gerados. Por não ser um material naturalmente físsil – capaz de sofrer divisão nuclear ao absorver um nêutron e sustentar uma reação em cadeia, como ocorre com o urânio –, ele precisa primeiro ser submetido a um decaimento radioativo em um reator para adquirir essa característica.
O estímulo às pesquisas nessa área, argumenta o físico, é importante porque “temos recursos de tório relevantes e uma história de pesquisa na área, iniciada nos anos 1950”. Por isso, “estudar o tório significa avaliar uma matéria-prima estratégica que o país possui”.
A seguir, os principais trechos da entrevista concedida pelo pesquisador a Poraquê.
O tório é alternativa ao urânio como combustível nuclear?
Sim. O tório-232, isótopo natural, radioativo e mais estável do tório, é fértil, ou seja, não sofre facilmente fissão nuclear. No entanto, ele é capaz de absorver nêutrons dentro de um reator e dar origem ao urânio-233, que pode ser utilizado como combustível nuclear. Isso permite pensar em configurações de núcleo de reatores e estratégias de reciclagem de materiais radioativos que aproveitem melhor os recursos naturais e produzam menos rejeitos. Além disso, o dióxido de tório [ThO2] tem ótimas propriedades termofísicas, como elevado ponto de fusão e boa estabilidade química. Nossas pesquisas são centradas em como aproveitar essas propriedades em sistemas reais, desde reatores nucleares de água pressurizada [PWR], os mais comuns hoje, até pequenos reatores modulares [SMR], microrreatores e reatores de geração IV, os mais modernos.
Quais as vantagens sobre o urânio?
O tório é cerca de três a quatro vezes mais abundante que o urânio na crosta terrestre. Isso não significa que existam três ou quatro vezes mais reservas economicamente exploráveis de tório, porque isso depende de geologia, preço, tecnologia de extração e mercado. Em relação aos coprodutos e rejeitos gerados no processo, um ciclo baseado em tório pode produzir quantidades menores de plutônio [Pu], amerício [Am] e cúrio [Cm], que pesam muito na radiotoxicidade de longo prazo do combustível usado. Mas eu evitaria dizer que o tório resolve o problema dos resíduos. Produtos de fissão continuam existindo e precisam ser gerenciados. A vantagem está principalmente no perfil isotópico do rejeito e no potencial de reciclagem.
E as desvantagens?
Ainda não existe uma cadeia industrial para fabricação, reprocessamento e reciclagem de combustíveis de tório. Além disso, o tório natural não é físsil, portanto, é necessário uma fonte inicial de nêutrons e de material físsil, que pode ser U-235 ou Pu-239, para dar início à sua conversão em U-233. Nesse processo, podem ocorrer reações paralelas que produzem pequenas quantidades de urânio-232. Esse isótopo é um subproduto indesejado porque sua cadeia de decaimento emite radiação gama intensa, o que torna mais difícil sua manipulação durante o processo de reciclagem. Vale lembrar que o combustível nuclear usado é reciclado para reduzir o volume de rejeitos radioativos.
O tório pode ajudar na segurança energética global?
A segurança energética depende de diversificar fontes, dominar tecnologias e reduzir dependências externas. Nesse sentido, ele é interessante para países com recursos minerais importantes e capacidade nuclear instalada ou em desenvolvimento, como o Brasil. Há, ainda, uma questão de soberania tecnológica: temos recursos de tório relevantes e uma história de pesquisa na área. Estudar o tório significa avaliar uma matéria-prima estratégica que o país possui.
O tório é capaz de tornar a geração nuclear mais sustentável?
Sim, principalmente porque amplia a base de recursos disponível para a energia nuclear e permite pensar em ciclos de combustível com melhor aproveitamento do material e menor produção de resíduos radioativos de longa vida. Isso pode reduzir parte da carga associada ao gerenciamento de rejeitos. Também há a possibilidade de combinar o tório com o plutônio ou o urânio reciclado, aproveitando materiais com alta carga radioativa que de outra forma permaneceriam no combustível usado. Mas ainda não dá para afirmar que a eletricidade produzida por um ciclo de tório será necessariamente mais barata que a de um ciclo de urânio. A indústria atual está montada em torno do urânio. Mineração, conversão, enriquecimento, fabricação de combustível, licenciamento e operação têm décadas de experiência acumulada. Para o tório, boa parte dessa infraestrutura teria de ser criada ou adaptada.
De que dependeria a viabilidade econômica?
Da escala, do tipo de reator e, principalmente, da estratégia de ciclo do combustível. O que falta é transformar esse potencial em uma cadeia tecnológica demonstrada em escala industrial.
Que países já têm reatores nucleares abastecidos com tório?
Em escala comercial, ainda não existem usinas de potência operando principalmente com tório. O cenário mais avançado é experimental. A China deu um passo importante com o reator experimental de sal fundido de 2 megawatts [MW] térmicos na província de Gansu. O sistema atingiu operação a plena potência, recebeu tório e, em 2025, os pesquisadores anunciaram a demonstração da conversão de tório em urânio no próprio reator. A Índia também merece destaque. Ela tem provavelmente o programa nacional mais consistente e de longo prazo para uso do tório, justamente porque estruturou seu programa nuclear em estágios com o objetivo final de aproveitar seus grandes recursos de tório.
Onde estão as maiores reservas de tório no mundo?
Como não existe ainda um mercado de tório comparável ao de urânio que permita classificar reservas comerciais com a mesma maturidade, devemos falar em recursos estimados. Nas principais estimativas internacionais, Índia e Brasil aparecem entre os maiores detentores, seguidos por Austrália e Estados Unidos.
Que desafios precisam ser superados para o tório virar um combustível nuclear?
É preciso qualificar combustíveis, desenvolver rotas de fabricação e estabelecer uma cadeia de fornecimento. Há também questões regulatórias. Uma tecnologia nova precisa de dados experimentais, benchmarks, qualificação de materiais, códigos validados e demonstrações progressivas. E, finalmente, há o problema econômico: enquanto o urânio estiver relativamente disponível e barato, o tório precisa demonstrar uma vantagem clara para justificar a criação de uma nova infraestrutura industrial.
Como estão as pesquisas no país?
Temos recursos naturais importantes, uma história muito rica de pesquisa em tório e pesquisadores competentes em várias instituições, mas essas competências ficaram durante muito tempo dispersas. Há trabalhos relevantes em universidades e institutos de pesquisa, principalmente em física de reatores, combustível, reprocessamento, termo-hidráulica e simulação computacional. O que ainda não temos é um programa integrado, contínuo e de longo prazo que leve essas competências até demonstrações experimentais e tecnológicas. Construir essas competências é um dos nossos objetivos. Em 2021, para organizar a atividade acadêmica e os pesquisadores que trabalham com tório, criamos na UFRJ o Grupo de Pesquisa do Tório e a Rede Nacional de Pesquisa em Tório.
Qual o papel deles?
O Grupo reúne ou mantém colaboração com cientistas da USP [Universidade de São Paulo], das universidades federais de Pernambuco [UFPE], Minas Gerais [UFMG] e do ABC [UFABC], além do IME [Instituto Militar de Engenharia], da Cnen [Comissão Nacional de Energia Nuclear] e do Ipen [Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares]. Já a Rede surgiu para aproximar os diversos grupos de pesquisa do país. A ideia é colocar pesquisadores de diferentes instituições para trabalhar em uma agenda comum, formar recursos humanos, compartilhar ferramentas e infraestrutura e construir uma sequência lógica de desenvolvimento. É essencial avançarmos da excelente capacidade de simulação existente no país para uma agenda que inclua validação experimental, irradiação, materiais, fabricação e ciclo do combustível. Se cada instituição tentar fazer isso isoladamente, é muito difícil. Em rede, é um programa nacional possível.
Quais as linhas de pesquisa do Laboratório de Design de Reatores?
O LaboraThorium foi criado para trabalhar com o projeto e a análise de reatores inovadores, como os de última geração, os pequenos reatores modulares e os microrreatores. Pesquisamos também física de reatores, modelagem neutrônica e termohidráulica, inteligência artificial e combustíveis avançados. É um laboratório bastante novo, inaugurado em 2025. Nesta primeira fase, ele tem uma característica essencialmente computacional, porque boa parte do trabalho de projeto e análise de reatores envolve um volume muito grande de simulações. No caso do tório, temos interesse em estudar conceitos bastante avançados e em responder a uma pergunta prática: como inserir o tório em tecnologias que estão mais próximas da indústria atual?
Isso é possível?
Sim e, por isso, já trabalhamos com combustíveis de tório em reatores de água pressurizada e na adaptação de pequenos reatores modulares. Também temos estudos com ciclos avançados de tório e óxido misto [MOX] e com uso de inteligência artificial para otimizar a geometria de reatores, composição de combustível e parâmetros de núcleo. Não queremos estudar apenas um reator idealizado para um futuro distante, mas entender quais caminhos permitem introduzir o tório progressivamente.
Quando o país começou as pesquisas com esse elemento radioativo?
Há estudos relacionados ao tório desde a década de 1950. O grande marco ocorreu em 1965, quando a Cnen criou o Grupo do Tório no Instituto de Pesquisas Radioativas, ligado à UFMG. O objetivo era avaliar a possibilidade de uma linha nacional de reatores que aproveitasse os recursos de tório do país e reduzisse a dependência tecnológica externa. O grupo começou pequeno e cresceu rapidamente, reunindo dezenas de profissionais. Foram desenvolvidos diversos programas, como o Instinto, o Toruna e o Pluto, analisando combinações de tório, urânio e plutônio e diferentes conceitos de reator. Era um programa bastante ambicioso para a época.
Por que não foi para frente?
O Grupo do Tório foi dissolvido em 1973, num momento em que a política nuclear brasileira passou a priorizar a aquisição de tecnologias comerciais já estabelecidas. A opção por reatores de água leve e pelo ciclo do urânio acabou deslocando recursos e prioridade institucional. Depois, a cooperação com a Alemanha no âmbito do Programa Nuclear Brasileiro reforçou essa direção. A pesquisa com tório foi interrompida não porque se demonstrou que a tecnologia não funcionava. Foi, sobretudo, uma escolha de política tecnológica e industrial.