Energia Nuclear

è O que é?

Abaixo as diferentes definições.

·         É a energia liberada quando ocorre a fissão dos átomos. Num reator nuclear ocorre em uma seqüência multiplicadora conhecida como "reação em cadeia".

·         Energia de um sistema derivada de forças coesivas que contêm protons e neutrons juntos como o núcleo atômico.

·         É a quebra, a divisão do átomo, tendo por matéria prima minerais altamente radioativos, como o urânio.

·         Os prótons têm a tendência de se repelirem, porque têm a mesma carga (positiva). Como eles estão juntos no núcleo, comprova-se a realização de um trabalho para manter essa estrutura, implicando, em conseqüência, na existência de energia no núcleo dos átomos com mais de uma partícula. A energia que mantém os prótons e nêutrons juntos no núcleo é a ENERGIA NUCLEAR.

·         Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros deve-se provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de neutrons ou outras.

·         A energia que o núcleo do átomo possui, mantendo prótons e nêutrons juntos, denomina-se energia nuclear. Quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo de urânio-235, dividindo-o com emissão de 2 a 3 nêutrons, parte da energia que ligava os prótons e os nêutrons é liberada em forma de calor. Este processo é denominado fissão nuclear.

Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo.

A energia nuclear provém da fissão nuclear do urânio, do plutônio ou do tório ou da fusão nuclear do hidrogênio. É energia liberada dos núcleos atômicos, quando os mesmos são levados por processos artificiais, a condições instáveis.

Todos os materiais são formados por um número limitado de átomos, que, por sua vez, são caracterizados pela carga elétrica de seu núcleo e simbolizados pela letra Z. Em física, a descrição adequada do átomo para a compreensão de um determinado fenômeno depende do contexto considerado. Para os objetivos deste artigo, restritos às aplicações da energia nuclear, podemos considerar o núcleo como composto de prótons, com carga elétrica positiva, e nêutrons, sem carga. Ambos são denominados genericamente núcleons. A letra Z que caracteriza cada um dos átomos, naturais ou artificiais, representa o número de prótons no núcleo.

A maior parte da massa do átomo está concentrada em seu núcleo, que é muito pequeno (10-12 cm a 10-13 cm). Prótons e nêutrons têm massa aproximadamente igual, da ordem de 1,67 x 10-24 gramas, e são caracterizados por parâmetros específicos (números quânticos) definidos pela mecânica quântica, teoria que lida com os fenômenos na escala atômica e molecular.

Os prótons, por terem a mesma carga, se repelem fortemente devido à força eletrostática. Isso tenderia a fazer com que essas partículas se afastassem umas das outras, o que inviabilizaria o modelo. Mas, como os núcleos existem, podemos concluir que deve existir uma força de natureza diferente da força eletromagnética ou da força gravitacional – e muito mais intensa que estas – que mantém os núcleos coesos.

Quanto maior a energia de ligação média (soma de todos os valores das energias de ligação dividida pelo número de partículas), maior a força de coesão do núcleo. Este artigo irá tratar da energia nuclear, que está relacionada a essa força, bem como de seus usos na sociedade.

è Como é produzida?

Uma das principais utilizações da energia nuclear é a geração de energia elétrica. Usinas nucleares são usinas térmicas que usam o calor produzido na fissão para movimentar vapor de água, que, por sua vez, movimenta as turbinas em que se produz a eletricidade. Em um reator de potência do tipo PWR (termo, em inglês, para reator a água pressurizada), como os reatores utilizados no Brasil, o combustível é o urânio enriquecido cerca de 3,5%.

Isso significa que o urânio encontrado na natureza, que contém apenas 0,7% do isótopo 235U, deve ser processado (‘enriquecido’) para que essa proporção chegue a 3,5% (figura 3). Em reatores de pesquisa ou de propulsão – estes últimos usados como fonte de energia de motores em submarinos e navios –, o enriquecimento pode variar bastante. Para a confecção de bombas nucleares, é necessário um enriquecimento superior a 90%.

O processo completo de obtenção do combustível nuclear é conhecido como ciclo do combustível e compreende diversas etapas:
i) extração do minério do solo;
ii) beneficiamento para separar o urânio de outros minérios;
iii) conversão em gás do produto do beneficiamento, o chamado yellow cake (ou ‘bolo amarelo’);
iv) enriquecimento do gás, no qual a proporção de 235U é aumentada até o nível desejado;
v) reconversão do gás de urânio enriquecido para o estado de pó;
vi) fabricação de pastilhas a partir da compactação do pó;
vii) e finalmente a montagem dos elementos combustíveis, quando se colocam as pastilhas em cilindros metálicos que irão formar os elementos combustíveis do núcleo do reator.

Atualmente, no mundo, estão em operação 440 reatores nucleares voltados para a geração de energia em 31 países. Outros 33 estão em construção. Cerca de 17% da geração elétrica mundial é de origem nuclear, a mesma proporção do uso de energia hidroelétrica e de energia produzida por gás.

Alguns países desenvolvidos têm seu abastecimento de energia elétrica com um alto percentual de geração nuclear. Entre eles, a França tem 78%, a Bélgica 57%, o Japão 39%, a Coréia do Sul 39%, a Alemanha 30%, a Suécia 46%, a Suíça 40%. Somente nos Estados Unidos, os 104 reatores em funcionamento, que geram 20% da eletricidade daquele país, produzem mais eletricidade que todo o sistema brasileiro de geração elétrica. Além desses reatores, funcionam mais 284 reatores de pesquisa em 56 países, sem contar um número estimado de 220 reatores de propulsão em navios e submarinos.

è Quais os países que mais produzem?

A energia Nuclear, que pode também ser chamada de energia atômica, é a energia que fica dentro do núcleo do átomo, que pode acontecer pela ruptura ou pela fissão do átomo.
Como a energia atômica não emite gases ela é considerada uma energia limpa, mas tem um lado ruim, gera lixo atômico, ou resíduos radioativos que são muitos perigosos aos seres humanos pois causam mortes e doenças.
Por isso, quando produzem a energia nuclear, é preciso um desenvolvimento muito seguro, que isolem o material radioativo durante um bom tempo.
Nas usinas atômicas, que também podem ser chamadas de termonucleares, em vez de ser usada a queima de combustíveis, a energia nuclear gera um vapor, que sob pressão, faz girar turbinas que acionam geradores elétricos.
A energia atômica é usada em muitos países e veja a porcentagem de cada um: EUA, 30,7%; França, 15,5%;Japão, 12,5%; Alemanha, 6,7%; Federação Russa, 4,8%. No Brasil, apesar de usar muito a energia Hidráulica, a energia nuclear também tem uma pequena porcentagem de 2,6%. 

è Custo

O principal argumento levantado nas conclusões do estudo é uma espécie de fator surpresa que tem assombrado todos os investimentos feitos em usinas nucleares. Esses custos não previstos nos projetos são responsáveis por custos na geração de energia que variam de US$0,03 por kilowatt/hora até US$0,14. Uma variação de quase 500%, suficiente para destruir qualquer cálculo de retorno sobre o investimento (ROI).

As maiores razões para a elevação não prevista dos custos são a falta de continuidade nas operações das usinas, devido a inúmeras paradas, e os custos não previstos com a segurança dessas operações.

"No longo prazo, se essas plantas têm custos de 4 centavos ou de 8 centavos por kilowatt/hora, elas continuam sendo um bom negócio se o carbono é uma preocupação," diz Daniel Kammen, um dos autores do estudo, referindo-se às emissões de gases causadores do efeito-estufa. "Se o argumento é que o custo realmente é algo importante, então não estou tão certo de que a energia nuclear seja tão competitiva."

A energia nuclear, explorada em 104 usinas, é responsável pela geração de 19% da energia elétrica consumida nos Estados Unidos. Mas a principal razão pela qual não se constrói uma nova usina nuclear naquele país há quase três décadas é que as existentes mostraram ser péssimos investimentos, produzindo uma energia muito mais cara do que era previsto inicialmente.

è Prós e Contras.

Vantagens:

Nenhuma.

Desvantagens:

Custo proibitivo, polui o solo e apresenta risco de contaminação ambiental por radiação nuclear.

è Sua produção no Brasil.

Nas reações nucleares, determinados átomos convertem-se em outros, por modificações que alteram seus núcleos. Quando o núcleo de um átomo pesado, como o urânio ou o plutônio, é rompido para produzir núcleos de elementos mais leves, ele emite partículas denominadas nêutrons que se deslocam com altíssimas velocidades, colidindo com outros núcleos e provocando novos rompimentos com fissões. Propaga-se assim uma reação em cadeia envolvendo um número cada vez maior de átomos liberando uma quantidade cada vez maior de energia. Entretanto as partículas emitidas em grandes quantidades e em altas velocidades pelos núcleos destruídos são capazes de transferir certas quantidades de energia para as substâncias com as quais tomam contato no seu trajeto, isto é, são capazes de transmitir radioatividade. Assim sendo um reator nuclear ao mesmo tempo que gera energia na forma de calor para aquecer uma caldeira produz também resíduos altamente radioativos (lixo atômico), emitindo radiações durante centenas de anos, como é o caso do estrôncio, do césio, do criptônio e do plutônio. Esses elementos, dependendo de sua quantidade, podem provocar doenças graves ou letais.

Entretanto não é apenas no caso de ocorrerem acidentes que o processo de geração de energia nuclear ameaça o meio ambiente, mas pelo problema das várias toneladas de rejeitos altamente radioativos que continuam sem solução.