Energia Nuclear

O que você sabe sobre a mais potente e perigosa fonte de energia existente?

Não que ela apresente riscos, mas quando existe um acidente numa usina nuclear, não sobram muitas pessoas saudáveis.

A Energia Nuclear nada mais é que uma forma de trabalhar com elementos químicos à escala atômica e produzir energia através disso. Os principais materiais radioativos utilizados são o Plutônio, o Césio e o Urânio, mas existem outros tipos de "combustíveis" para esses processos.

Mas o mais incrível é que é uma fonte de energia limpa! Isto é, não emana gases poluentes no ar! E, aliás, é a maior fonte atual. Veja no gráfico:

Isto tudo devido aos seus diversos sistemas de produção de energia.

Sim, você leu direito. Não existe apenas uma maneira de se produzir energia nuclear, e sim diversas formas! Dividimos elas, primeiramente, em dois gêneros recheados de subgêneros: Os Reatores Nucleares de Fissão e os Reatores Nucleares de Fusão.

FISSÃO

Num reator nuclear de fissão, utiliza-se da divisão do núcleo de um elemento. Este processo irá liberar uma quantidade de energia gigantesca que, quando contida, é convertida em eletricidade. Vamos imaginar um exemplo de situação utilizando urânio como elemento:

A fissão dos átomos de urânio dentro das varetas do elemento combustível aquece a água que passa pelo reator a uma temperatura de 320 graus Celsius. Para que não entre em ebulição – o que ocorreria normalmente aos 100 graus Celsius -, esta água é mantida sob uma pressão 157 vezes maior que a pressão atmosférica.
Esse vapor, depois de mover a turbina, passa por um condensador, onde é refrigerado pela água do mar, trazida por um terceiro circuito independente. A existência desses três circuitos impede o contato da água que passa pelo reator com as demais.
Uma usina nuclear oferece elevado grau de proteção, pois funciona com sistemas de segurança redundantes e independentes (quando somente um é necessário).

O gerador de vapor realiza uma troca de calor entre as águas deste primeiro circuito e a do circuito secundário, que são independentes entre si. Com essa troca de calor, a água do circuito secundário se transforma em vapor e movimenta a turbina - a uma velocidade de 1.800 rpm - que, por sua vez, aciona o gerador elétrico.

Esquema de Reator Nuclear PWR
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É importante destacar que existem diversos subgêneros dentro do conceito de Reatores Nucleares de Fissão. São eles:

LWR - Light Water Reactors: Utilizam como refrigerante e moderador a água leve (água comum) e, como combustível, o urânio enriquecido. Os mais utilizados são os BWR (Boiling Water Reactor ou reator de água em ebulição que são mais baratos para instalar, porém deixa contaminar parte do material, o que pode gerar o dobro do trabalho na hora da manutenção) e os PWR (Pressure Water Reactor ou reatores de água a pressão - usado de exemplo no desenho àcima), estes últimos considerados atualmente como padrão. Em 2001 existiam 345 em funcionamento.

CANDU ou PHWR - Canada Deuterium Uranium/Pressure Heavy Water Reactor: Utilizam como moderador água pesada (cuja molécula é composta por dois átomos de deutério e um átomo de oxigênio) e, como refrigerante, água comum (água leve). Como combustível, usam urânio comum. Existiam 34 em operação em 2001.

FBR - Fast Breeder Reactors: Utilizam nêutrons rápidos no lugar de térmicos para o processo da fissão. Como combustível utilizam plutônio e, como refrigerante, sódio líquido. Este reator não necessita de moderador. Em 2001 havia apenas quatro deles em operação .

HTGR - High Temperature Gás-cooled Reactor: Usa uma mistura de tório e urânio como combustível. Como refrigerante, utiliza o hélio e, como moderador, grafite. Existiam 34 em funcionamento em 2001.

RBMK - Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny: Sua principal função é a produção de plutônio, e como subproduto gera eletricidade. Utiliza grafite como moderador, água como refrigerante e urânio enriquecido como combustível. Pode recarregar-se durante o funcionamento. Apresenta um coeficiente de reatividade positivo. Em 2001, existiam 14 desses reatores em funcionamento .

ADS - Accelerator Driven System: Utiliza uma massa subcrítica de tório. A fissão é produzida pela introdução de nêutrons no reator de partículas através de um acelerador de partículas. Ainda se encontra em fase de experimentação, e uma de suas funções fundamentais será a eliminação de resíduos nucleares produzidos em outros reatores de fissão.

Veja a quantidade do uso desses reatores no mundo todo:

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FUSÃO
Os reatores nucleares de fusão, na verdade, não possuem pesquisas suficientes para torná-los viáveis para a produção em massa de energia. As pesquisas correm há mais de 50 anos. Já sabemos de muito, mas ainda não é o suficiente.
O processo de fusão funciona, basicamente, com a junção de dois núcleos de dois elementos diferentes através da atração de "positrons" e "neutrinos". Existe uma força, chamada repulsão eletromagnética, que impede os átomos e seus núcleos de se tocarem. Na teoria, existe um ponto no processo onde a repulsão eletromagnética é tão forçada que ela quebra, os núcleos se tocam e ocorre uma liberação de energia gigantesca. Esse ponto é chamado de "Breakeven" e consiste numa força absurda de energia que força um átomo contra o outro. Mais uma vez, na teoria, a liberação de energia deve ser muito maior do que a energia gasta para realizar o Breakeven, mas ainda não encontraram uma forma eficaz de realizar esse processo.
As formas mais eficazes, por enquanto, de se realizar essa força são:
O Confinamento Inercial: Realizado através pela força de raios lasers;
O Confinamento Magnético: Consiste em manter o material que irá fundir num campo magnético enquanto se tenta alcançar a temperatura e pressão necessárias. Uma forte corrente eléctrica passa através do hidrogênio para o aquecer e formar um plasma, enquanto um campo magnético comprime o plasma e o impede de tocar nas paredes. Mesmo que toque no recipiente, não existe perigo, já que só são aquecidas quantidades muito pequenas de hidrogênio; as paredes arrefecem simplesmente o plasma mais do que o plasma aquece as paredes.
Infelizmente, as pesquisas ainda carecem de resultados, mas as expectativas são de uma produção de energia surpreendentemente grandes! Será esse um grande avanço futuro da Energia Nuclear?

HISTÓRICO RUIM
Apesar de todos esses benefícios, a população mundial e os governos ainda mantém “um pé atrás” quanto a produção de energia nuclear e suas usinas, primeiramente, pelo risco de acidentes, que apesar de muito pequeno, é existente e pode ser extremamente destrutivo, como pode ser visto em casos como Chernobyl (1986) e Fukushima (2011).

Outro fator que causa certo receio, é o descarte do lixo nuclear (os elementos usados no processo, a água usada nos reatores, etc.) que além de ser de difícil manuseio, é altamente radioativo, podendo contaminar o ambiente.

NO MUNDO TODO
Alguns países ainda têm receio quanto à Energia Solar, outros estão loucos para embarcar nas pesquisas, instalações e produções de energia. Nós da Geo SPOT! encontramos alguns valores interessantes da distribuição de usinas nucleares ao redor do mundo! Veja:

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Na tabela ao lado podemos ver que o mundo todo, até Novembro do ano passado, possuía 434 usinas em uso!
Mas existe um problema, até Outubro do mesmo ano, mais de 80% das usinas possuíam mais de 20 anos de funcionamento. Este número alarmante indica que, até 2030, 143 reatores serão fechados por término de Vida Útil. Isto irá forçar a manutenção de muitas usinas num "curto" período de tempo.
Enquanto o risco de Vida Útil das usinas mundiais não se agrava, estão em construção 65 novas usinas! Esses valores demonstram o grande interesse de alguns países para ingressar e se destacarem nessa corrida da Energia Nuclear. O maior destaque vai para a China, que está construindo 29 novos reatores! Observe: