A Energia Nuclear

INTRODUÇÃO

Por muitos anos vivemos pensando somente no desenvolvimento tecnológico e industrial. A busca desenfreada pelo avanço sem se preocupação  com o meio ambiente nos fez enfrentar hoje uma situação limite. As indústrias atuais estão buscando e divulgando suas tentativas de reaproveitamento de energia. A matriz energética mundial é baseada no consumo de energias não renováveis; porém, com o aquecimento global, fontes alternativas estão sendo implantadas e procuradas a fim de renovar a matriz energética.

No fim da década de 1960, o governo brasileiro tomou a iniciativa de desenvolver o Programa Nuclear, destinado a implantar no país a produção de energia atômica.

Porém acidentes nas usinas em alguns países causaram muita desconfiança e medo. Entre eles estão: Three Miles Island – 1979. Chernobyl – 1986 e, recentemente, o acidente em Fukushima – 2011. A falta de segurança, o destino dos resíduos atômicos e a possibilidade de acidentes nas usinas geram reprovação por parte da população. Neste trabalho vamos analisar essa fonte de energia que, a apesar de não contribuir para o efeito estufa e não poluir o ar com gases de enxofre, nitrogênio, particulados, etc. vem sendo um motivo de debates e polêmicas ao redor do mundo – A Energia Nuclear.

ENERGIA NUCLEAR

As Usinas Nucleares, desenvolvidas a partir das novas Teorias da Física do início do século XX, foram apresentadas como um grande milagre tecnológico.

Extraindo a energia direto do coração dos átomos, os homens do início do século passado acreditavam que poderiam ter uma fonte limpa e abundante de eletricidade por muito e muito tempo.

As Usinas Nucleares, de fato, foram um grande marco tecnológico humano e definitivamente levaram o nosso mundo da Era Industrial para a Era Moderna.

Alimentadas com Urânio, um combustível altamente poderoso, mas também muito perigoso do ponto de vista da Física e da Química, as Usinas Nucleares são capazes de gerar toneladas de energia a partir de umas poucas gramas de combustível.

No entanto, o que inicialmente parecia um sonho, se revelou em parte como um pesadelo.

Funcionamento das usinas nucleares 

O urânio usado em usinas nucleares não é o natural, sendo obtido a partir dele pelo processo de enriquecimento. Na natureza existem vários "tipos" de urânio, chamados isótopos, que diferem apenas pelo número de nêutrons existentes no núcleo. Os vários isótopos usualmente são identificados pela soma do número de prótons e de nêutrons existentes em seu núcleo. Assim, o urânio mais comum na Natureza é o urânio-238. O processo de enriquecimento consiste em adicionar urânio-235, obtendo-se uma mistura dos dois isótopos, cuja proporção depende da aplicação.

Isto é feito porque o urânio-235 (U-235) é altamente fissionável, enquanto o urânio-238 (U-238) é bem mais estável, o que permite controlar a energia produzida na reação em cadeia através da proporção entre eles. Usinas nucleares usam uma proporção de 3% de U-235 e 97% de U-238. Reatores nucleares para pesquisa, como os do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen), usam cerca de 20% de U-235. Já as bombas atômicas usam 90% de U-235. O urânio natural possui somente 0,7% de U-235.

O núcleo de um reator consiste de um conjunto de vários tubos longos com pastilhas de dióxido de urânio, substância que contém átomos de urânio. No urânio ocorre uma reação em cadeia causada pelas fissões do urânio-235, e a energia liberada é absorvida pelo material do reator na forma de calor - a energia nuclear contida nos núcleos atômicos é transformada em energia térmica. A temperatura da água usada para refrigerar o reator nuclear de Angra chega a
320 ºC.

Como em qualquer usina termoelétrica (no caso, termonuclear), o calor é usado para vaporizar água. O vapor é forçado a passar pelas pás de uma turbina e a girá-la - a energia térmica é transformada em energia mecânica de rotação. O eixo da turbina comunica-se com um gerador, que transforma a energia mecânica em energia elétrica. A energia elétrica é então conduzida, através de fios e torres de transmissão, até as casas, indústrias, etc.

O processo de geração de energia elétrica a partir da energia nuclear, então, pode ser esquematizado em três passos:
1 - No reator: transformação da energia nuclear em energia térmica, através da reação nuclear em cadeia;
2 - Na turbina: transformação da energia térmica em energia mecânica, através da ação do vapor d'água aquecido;
3 - No gerador: transformação da energia mecânica em energia elétrica.

À medida que o tempo passa, o urânio do reator vai sendo "gasto". Após 3 anos, cerca de 75% do urânio-235 desaparece, sendo substituído pelos produtos de fissão (como o estrôncio-90 e o famoso césio-137) e por outros elementos químicos (como o plutônio, o netúnio e outros isótopos do urânio), originados quando o urânio emite radioatividade ao invés de sofrer fissão. Essas substâncias são conhecidas como "rejeitos radioativos" ou "lixo atômico", e algumas são extremamente radioativas.

Eficiência com custo elevado 

Os custos de produção da energia elétrica são compostos de maneira diferente para cada país, pois dependem, entre outros, dos recursos naturais disponíveis em seu território. Com a crescente demanda de energia elétrica decorrente do modo de vida da sociedade moderna, mais de uma fonte de energia deveria ser estudada e aplicada, levando em conta os impactos ambientais e sociais a serem gerados a curto e longo prazos. Cada fonte apresenta vantagens e desvantagens. A energia nuclear é uma das mais eficientes, mas seu custo é elevado por causa dos sistemas de emergência, de contenção, de resíduo radioativo e de armazenamento.

Na composição de custos, a produção do combustível (urânio) é de grande importância.

Esquematicamente, o ciclo completo envolve as seguintes etapas:

 1) Mineração: após a descoberta da jazida e feita sua avaliação econômica (prospecção e pesquisa), inicia-se a mineração e o beneficiamento. Na usina de beneficiamento, o urânio é extraído do minério, purificado e concentrado num sal de cor amarela, chamado "yellowcake". No Brasil, estas etapas são realizadas na Unidade de Lagoa Real (BA) das Indústrias Nucleares do Brasil (INB), de produzir 300 ton/ano de concentrado de urânio. O teor e a dimensão de suas reservas são suficientes para o suprimento de Angra 1, 2 e 3 por 100 anos.