Energia Nuclear – Vantagens e Desvantagens – Fissão e Fusão

A geração de eletricidade a partir da energia nuclear é extremamente importante em alguns países, como a França e a Bélgica, onde praticamente metade da eletricidade produzida é de origem nuclear.

Essa fonte de energia é essencial para os países que não dispõem de recursos hídricos aptos à produção de hidroeletricidade (cerca de 20 países estão utilizando, intensivamente, energia nuclear para geração de energia elétrica).

A usina nuclear assemelha-se à termoelétrica, diferindo apenas na forma como o vapor é produzido.

Os altos investimentos monetários na construção da estrutura e a disponibilidade de urânio enriquecido são os principais fatores de encarecimento econômico das usinas. O baixo custo da energia nuclear na França é resultado de suas excepcionais condições de realização do programa nuclear, sem paralelo em nenhum outro país do mundo.

Estima-se, para os países em desenvolvimento, um aumento de 50% nos custos de conclusão de uma central nuclear, em relação aos custos da França. Os custos estimados no Brasil são ainda superiores.

Atualmente, o processo utilizado para geração de energia atômica é o processo de fissão nuclear. Acredita-se que, no futuro, desde que seja desenvolvida uma tecnologia adequada, a fusão deverá ser o mecanismo gerador de fonte de energia mais eficiente.

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Vantagens da exploração da Energia Nuclear:

  • As reservas de energia nuclear são muito maiores que as reservas de combustíveis fósseis.
  • Tanto a energia nuclear quanto a fóssil apresentam uma perda de energia calorífica de praticamente o dobro da que é transformada em calor. Porém, a energia fóssil produz poluição ambiental e a nuclear, comparativamente, não.
  • Comparada às usinas de combustíveis fósseis, a usina nuclear requer menores áreas.
  • As usinas nucleares possibilitam maior independência energética para os países que dependem de petróleo e gás estrangeiros.

Desvantagens

Os impactos ambientais causados pela usina nuclear em operação são, basicamente, o aquecimento da água do mar ou dos rios e a emissão de resíduos tóxicos e radioativos, além dos riscos inerentes à mineração e ao enriquecimento do urânio, e possibilidades de explosões não nucleares por superaquecimento dos reatores (possível causa do acidente de Chernobyl, ocorrido em 1986 na URSS).

Energia nuclear no Brasil

As reservas brasileiras de urânio estão por volta de 200 mil toneladas, uma das maiores do mundo, porém a necessidade de energia nuclear no Brasil não é imediata, pois um enorme potencial hidroelétrico ainda está disponível no país.

Somente quando estiverem esgotados os recursos hídricos é que o restante da energia necessária deverá ser suprido principalmente pela energia nuclear.

No Brasil ainda estão sendo enfrentadas grandes dificuldades técnicas na operação das usinas nucleares existentes.
A central nuclear Almirante Álvaro Alberto, constituída por três unidades (Angra 1, Angra 2 e Angra 3), está situada na praia de Itaorna, no município de Angra dos Reis, no Estado do Rio de Janeiro.

Angra 1 começou a ser construída em 1972 e entrou em operação comercial em 1983, porém com potência reduzida e de forma intermitente. Angra 2 teve uma construção acidentada e custosa, e nunca operou comercialmente. E Angra 3 continua apenas em projeto.

Devido aos problemas ligados à falta de tecnologia e de pessoal treinado na área de aproveitamento de energia nuclear, aos altos custos de sua instalação, aos entraves políticos e à desinformação da população sobre os riscos e benefícios de uma usina nuclear, o Programa Nuclear Brasileiro sofreu, nos anos 80, uma aguda desaceleração.

Fissão nuclear

Se um átomo fosse do tamanho de uma sala, seu núcleo não seria maior que um grão de areia. No entanto, essa minúscula partícula é mantida por forças tão poderosas que quando um núcleo instável como o do urânio se parte, como na reação por fissão, a energia desprendida por alguns quilos daquele metal equivale à explosão de milhares de toneladas de dinamite.

A fissão do urânio 235, além de dividir o núcleo em duas partes, libera partículas chamadas nêutrons, que podem atingir outro núcleo de urânio 235 e dar seqüência ao processo de fissão nuclear, causando o que se denomina reação em cadeia.

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Uma reação em cadeia não controlada pode ser utilizada na confecção de bombas atômicas, como ocorreu na primeira explosão atômica da História, resultado de um teste nuclear realizado no deserto do Novo México, em 1945, pelos norte-americanos.

Três semanas após esse teste nuclear, outra bomba foi lançada, desta vez em um local habitado, em Hiroshima, no Japão, iniciando a era nuclear.

Em 1942, quando o Dr. Enrico Fermi realizou em Chicago a primeira reação nuclear em cadeia, de forma controlada, iniciou-se a era do aproveitamento pacífico da energia atômica, ou seja, na geração de eletricidade.

A geração de energia elétrica em uma usina nuclear utiliza como combustível o urânio enriquecido, ou urânio 235, obtido a partir do urânio 238, de ocorrência natural na crosta terrestre.

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Uma usina nuclear com capacidade de 1 000 MW necessita de 100 toneladas de urânio natural para dar origem a 35 toneladas de urânio enriquecido.

Esse urânio enriquecido é utilizado na produção das pastilhas de dióxido de urânio, encapsuladas em tubos metálicos de zircaloy (uma liga de zircônio), cujo conjunto é denominado vare-tas combustíveis.

Simultaneamente à fissão, ocorre no núcleo do reator o processo de transmutação, criando-se, a partir do urânio (que é o mais pesado dos elementos naturais), elementos não naturais transurânicos, como o plutônio.
O plutônio 239 leva 24 000 anos para ter sua radioatividade reduzida à metade e cerca de 500 000 anos para tornar-se inócuo.

Em vista disso, os pesquisadores vêm se dedicando a projetos de dispositivos e instalações que sejam apropriados para guardar esse “lixo atômico”. Até hoje não existe uma solução efetiva, em escala comercial, para o confinamento adequado dos elementos combustíveis irradiados. Os resíduos radioativos das usinas estão sendo armazenados, aguardando uma solução permanente quanto ao seu destino.

Fusão nuclear

 

nuclear-bombaO lançamento da bomba atômica na 2º Guerra coincidiu com a proposta de alguns cientistas para a construção de uma nova arma nuclear muito mais poderosa que aquela até então existente.

Essa nova bomba, a bomba de hidrogênio, envolve uma transformação nuclear oposta à fissão ou divisão do núcleo atômico. Nessa bomba, um núcleo atômico é construído a partir de fragmentos menores, chamados núcleos leves. A fusão dessas partículas libera maior quantidade de energia por quilo de material reagente do que qualquer outra reação no universo.

Todavia, a reação de fusão ocorre apenas em temperaturas fantasticamente altas, da ordem de milhões de graus.

Normalmente essas temperaturas ocorrem somente no interior de estrelas, como o nosso Sol. Assim sendo, a bomba de hidrogênio, ou bomba H, é disparada por uma ou mais bombas atômicas em seu interior.

Apesar de a bomba H ter nascido na guerra, provou ser adaptável ao uso pacífico. O primeiro submarino atômico dos EUA, o Nautilus, foi lançado ao mar em 21 de janeiro de 1954, em Connecticut.

A fusão nuclear é uma das mais promissoras energias para o futuro. No entanto, é necessário encontrar soluções para o calor resultante da reação por fusão do hidrogênio. Além disso, deve-se, também, focar no problema de suprimento de matéria-prima.

Isso porque, já que o hidreto de lítio, fonte essencial de deutério e trítio, dois hidrogênios que fundidos vão formar um núcleo de hélio, não é abundante na natureza, existindo mais ou menos nas concentrações do urânio.