O que é Energia Nuclear? Descubra como funciona, prós e contras, história e muito mais!

A Energia Nuclear, também chamada de Atômica, é aquela energia liberada durante uma reação no núcleo dos átomos. Essa reação pode ser de dois tipos (fissão ou fusão) e ocorre dentro das usinas termonucleares. A reação libera uma quantidade de calor tão grande que, com as máquinas da usina, pode ser convertido em energia elétrica.

Você sabe como tudo isso funciona? Já viu filmes e séries representando as usinas? Sente medo quando ouve falar nisso? E a radioatividade?

Calma! Nós vamos te explicar tudo neste artigo, relembrando os conceitos, passo a passo. 

Neste texto sobre Energia Nuclear, você encontrará:

1. De onde vem a Energia Atômica?
2. Quais são os tipos de reações nucleares?
3. Radioatividade
4. Como funciona uma usina nuclear? Ela é segura? 
5. E os Acidentes Nucleares? Um pouco de história…
6. Vantagens e Desvantagens 
7. Essa energia é renovável?
8. Uso da Energia Nuclear no mundo e no Brasil

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De onde vem a Energia Atômica?

Os átomos são partículas minúsculas que formam tudo o que conhecemos, toda a matéria do universo. Cada átomo vem de um elemento e a mistura deles compõe as coisas. 

Pense na água (H2O): ela é formada por 3 átomos, sendo 2 do elemento hidrogênio e 1 do elemento oxigênio. 

Com o avanço das tecnologias, os cientistas tentavam explicar como seria a estrutura desse átomo. Bohr foi o cientista que criou o modelo mais aceito. Ele dizia que o átomo tem três partes: os prótons (carga positiva), nêutrons (carga neutra) e os elétrons (carga negativa).

A forma do átomo todo seria como um sistema solar: existe um sol no meio (prótons + nêutrons) e vários planetas orbitando em volta dele (os elétrons). Por isso dizemos que o núcleo é positivo e os elétrons são negativos (os opostos se atraem).

Os elétrons são as partes separadas que contém muita energia (a movimentação de vários elétrons gera corrente elétrica). 

Agora pense: se eles são tão intensos assim, é preciso muita força para mantê-los “presos” orbitando ao redor do núcleo. 

Por isso, o núcleo possui uma concentração de energia altíssima, imóvel ali dentro, equilibrando as cargas dos vários elétrons e não os deixando sair. Assim, o átomo existe porque é regido por forças e são elas que compõem a Energia Nuclear.

Quais são os tipos de reações nucleares?

Cada elemento possui um átomo com uma determinada quantidade de prótons, nêutrons e elétrons. Chamamos de reação nuclear o processo que modifica o núcleo atômico de um elemento, transformando-o em um novo elemento.

Para fazer isso, podemos aumentar ou diminuir o número dos seus componentes. É daí que surge os dois tipos de reações nucleares:

• Fissão Nuclear: é a divisão, quebra ou separação do núcleo. Ele se subdivide em duas ou mais novas partes e, com isso, a energia que continha passa a ser liberada.

• Fusão Nuclear: é a junção de dois ou mais núcleos. Esses elementos misturam-se e formam 1 coisa só. Durante o processo, surgem forças de repulsão que são liberadas em forma de energia.

A fusão é provocada quando jogamos dois núcleos, um contra o outro, em altas velocidades. 

A fissão pode ser provocada quando bombardeamos o núcleo dos átomos até que se dividam ou ocorrer espontaneamente. Entenda o porquê:

Onde entra a radioatividade?

Alguns elementos, como o Urânio, possuem aquilo que chamamos de isótopos. Eles são variações de um mesmo elemento (mesma quantidade de prótons e elétrons), mas são diferentes no número de nêutrons.

Os núcleos que têm muitos nêutrons não ficam tão estáveis, então sofrem o que chamamos de decaimento radioativo natural. Espontaneamente, eles sofrem reações de fissão para tentar se estabilizar, sem se transformar em outros elementos. 

Durante esse processo, eles liberam tipos de energia tão fortes que interferem na estrutura dos átomos humanos, causando deformidades. 

Então, radioativo é o elemento que libera raios alfa, beta ou gama. 

O Urânio é o principal elemento usado para obter Energia Nuclear e ele possui alguns isótopos radioativos (tóxicos). 

Como funciona uma usina nuclear?

O princípio que faz uma usina nuclear funcionar é a utilização do calor, por isso elas também são chamadas de usinas termonucleares. Sua função é gerar eletricidade usando o calor que vem da energia liberada nas reações atômicas.

O “Princípio da Equivalência Massa-energia” foi demonstrado por Albert Einstein. Essa ideia diz que, durante as reações nucleares, a massa é transformada em energia. 

Isso foi muito importante para a criação de usinas seguras, já que um único átomo libera mais energia que uma bomba de pólvora. Assim, é possível ter uma ideia do quanto de energia será gerada dependendo da massa que for colocada para reagir. 

A usina é composta de várias partes e funciona mais ou menos assim:

1. Dentro do reator, as transformações atômicas ocorrem de forma controlada e a energia que elas liberam saem em forma de calor.

2. O calor esquenta a água da tubulação que passa ao redor, chegando aos 300°C. Essa água não evapora “de cara”, mesmo estando acima do ponto de ebulição (100°) porque a água é submetida a uma pressão 150x maior que a da atmosfera! 

3. Correndo por tudo, a água quente chega a um tanque cercado de tubos de água fria. Lá, vira vapor e sobe, sendo conduzido para uma turbina. 

4. Essa turbina está ligada a um gerador. Quando o vapor passa pelas pás, ela gira e  ativa o gerador que passa a produzir energia elétrica.

5. Depois de mover a turbina, o vapor passa por um condensador. Lá ele é refrigerado pela água do mar ou rio mais próximo, trazida por um sistema de canos independentes. 

Como a usina nuclear surgiu? Um pouco de história…

Veja um linha do tempo resumindo como aconteceram os estudos com a Energia Nuclear:

• Em 1896 o físico Antoine-Henri Becquerel descobriu a radioatividade natural por acaso. 
• Logo depois, o casal Pierre Curie e Marie Curie começam a se aprofundar nesses estudos. Sua filha e o marido, Frédèric Joliot e Irene Curie, descobriram a radioatividade artificial. 
• Em 1905 Einstein propôs o Princípio da Equivalência Massa-energia, que já explicamos anteriormente. 
• No ano de 1913, Bohr propôs o modelo atômico atual, permitindo melhor entendimento do átomo e sua energia.
• Em 1932 James Chadwick descobriu o nêutron e criou um “projétil” para causar reações nucleares.
• Somente em 1938 uma equipe de cientistas (Otto Hahn, Fritz Strassmann, Lisa Meitner e Otto Frisch) calcularam e testaram as reações que atualmente usamos.
• A primeira usina termonuclear do mundo foi criada em 1954, pela então União Soviética. Em seguida, vários outros países criaram também.

Os cientistas estudavam o átomo para entender o seu funcionamento, não é atoa que criaram reações controladas. Eles já enxergavam o potencial de gerar energia, e esse estudo foi construído graças às contribuições de diversos cientistas diferentes.

Então porque a maioria das pessoas tem uma má impressão sobre essa energia?

Note que, justamente quando a reação controlada foi descoberta, o mundo estava à beira da Segunda Guerra Mundial. Os governos soviéticos e americanos incentivaram a criação de bombas que pudessem acabar com o Nazismo, pois ele aparentava ser “infreável”.

Desculpa ou não, o nazismo acabou e as terríveis bombas atômicas continuaram. Elas causaram cenários horríveis (Hiroshima e Nagasaki) e também aumentaram as tensões da Guerra Fria, sendo temidas até hoje.

Diferentemente das reações controladas, as bombas nucleares usam reação em cadeia. Isso significa que não há um controle do processo, então os átomos vão reagindo entre si freneticamente e causam esse estrago todo.

Foi nessa época que o mundo como um todo conheceu a Energia Nuclear, já com uma imagem negativa. 

Por isso, é preciso entender que a Energia Atômica é um instrumento que pode ser usado para o bem ou para mal, e precisamos conhecê-la para não temê-la!

A usina é segura? Conheça o sistema “Defesa em Profundidade”!

As usinas foram projetadas por vários cientistas que pensaram muito antes de construí-la. Tudo nela foi feito para evitar ao máximo as chances de algo ruim acontecer. 

Isso é chamado de “Defesa em Profundidade“, pois para cada coisa que pode dar errado, já existe um mecanismo programado para corrigir esse erro.

• As pastilhas de urânio que são usadas na reação, já têm uma estrutura que retém a maior parte dos produtos gerados. Se a menor parcela de resíduos passar, as varetas onde as pastilhas estão também são blindadas para impedir a passagem.

• Supondo que ainda assim algo passe, o tanque em que o reator fica localizado também é blindado contra radiação. Esse tanque possui camadas com diferentes obstáculos e espessuras, seja em aço ou concreto, tornando praticamente nula a chance de vazar.

• Observe ainda que existem três sistemas de tubos independentes para passar água. Dessa forma, a água que está próxima ao reator nunca encosta na água do mar. Não há como transferir radioatividade por contaminação.

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E os Acidentes Nucleares? 

O primeiro acidente nuclear registrado ocorreu em 1952, no Canadá, em meio a um experimento de laboratório. 

Mas já te contamos que a primeira usina foi criada em 1954 (2 anos depois do primeiro acidente). Isso significa que as usinas são projetadas já levando em conta o que deu certo, só aplicam as conclusões e lições já observadas.

Contudo… existiram sim acidentes envolvendo usinas por falta de vistorias frequentes ou por causas externas. Vamos te contar:

Acidente de Chernobyl

Um dos mais graves foi o de Chernobyl, que ocorreu na Ucrânia, em 1986. Nessa época, os soviéticos impuseram o regime socialista no país. Sendo um governo fechado e opressor, o mundo só foi notificado do acidente alguns dias depois. 

A cidade foi evacuada, mas muitas pessoas já tinham morrido ou morreram nos próximos dias por causa da contaminação. Até hoje, crianças nascem com mutações.

Segundo os relatórios, a usina estava sob uma vistoria técnica quando houve uma falha no sistema de refrigeração. Devido às altas pressões, houve uma explosão que destruiu os mecanismos da usina.

Acidente de Fukushima

O mais recente acidente foi em 2011, na usina Fukushima. 

O Japão é um local de muita atividade sísmica. Nesse ano, ele foi atingido por um forte  terremoto seguido de tsunami. 

Os tremores causaram uma explosão que desestabilizou os reatores e liberou a radiação.

Acidente de Césio-137

O Brasil também enfrentou um acidente nuclear, mas não teve a ver com as usinas. Esse é o maior acidente por contaminação (sem usina) do mundo! Veja:

Em Goiás, no ano de 1987, dois catadores de lixo vasculharam um local que tinha sido um instituto de radioterapia. Encontraram uma máquina velha e a levaram para casa, já contaminando o caminho.

Eles não sabiam do que se tratava e tentaram demonstrar a máquina para vender as peças. Ao abrir, encontraram sais de Césio-137, um pó branco aparentemente inofensivo (e radioativo). 

Eles notaram que brilhava azul quando estava no escuro e ficaram fascinados. O Césio foi passando de mão em mão, pela família, amigos e toda a comunidade. Parte da máquina foi jogada no lixão, aumentando ainda mais a contaminação.

Algumas horas após o ocorrido, apareceram pessoas com os primeiros sintomas da contaminação (vômitos, tontura e diarréia). Mesmo um grande número de pessoas tendo procurado os hospitais locais, foram diagnosticados como uma virose infecto-contagiosa. 

Somente dias depois, a esposa do dono do ferro-velho levou parte da máquina até a Vigilância Sanitária. Aí é que foi possível classificar a contaminação como radioativa.

Um físico nuclear foi avaliar o acidente e acionou a Comissão Nacional Nuclear (CNEN). O instituto foi penalizado por não ter realizado o descarte adequado do maquinário. 

Calcula-se que 1600 pessoas tenham se contaminado. Houve 4 mortes diretamente provocadas por este acidente, mas não se sabe mensurar o número de mortes indiretas.

Vantagens do Uso da Energia Nuclear

Agora que você já sabe tudo sobre a Energia Nuclear, vamos resumir as vantagens nessa listinha:

• A usina não é poluente se seu funcionamento ocorre dentro das normas de segurança. Não utiliza combustíveis fósseis no seu funcionamento, evitando gases que levam ao aquecimento global. Só libera vapor de água pelas torres.
• Não é necessária uma grande área para sua construção (já uma hidrelétrica inunda uma área muito grande).
• O urânio é um material abundante na natureza, garantindo o abastecimento das usinas por muito tempo. Ainda que se esgotasse, há outras possíveis fontes sendo estudadas.
• Pode ser instalada próxima aos centros consumidores, evitando gastos com transporte e armazenamento.
• Não dependem de fatores climáticos para o seu funcionamento, então é viável o ano todo, durante todo o dia e em qualquer local do mundo.
• O custo-benefício é alto, pois se gasta muito para montar, mas a quantidade de energia gerada compensa.
• O estudo dessa energia recebe novos investimentos a todo momento, aprimorando  técnicas já conhecidas e aumentando a segurança.

Ambientalistas famosos como Patrick Moore, fundador do Greenpeace, já declarou que não se pode deixar a Energia Nuclear de lado se queremos amenizar os problemas das mudanças climáticas. 

A Energia Nuclear é renovável?

Ser renovável significa que os recursos não se acabam. Um exemplo seria a energia eólica que usa o vento ou a solar que usa o sol. Existe uma grande dúvida em torno da Energia Nuclear ser renovável ou não. A polêmica surge porque nem mesmo o sol é para sempre. 

Daqui a alguns bilhões de anos, o universo se expandirá e nosso sistema solar irá entrar em colapso. Mas até isso acontecer, estima-se que os seres humanos já terão deixado de existir, então consideramos que a solar é inesgotável se olharmos da nossa perspectiva de vida. 

Tomando esse pensamento, alguns especialistas dizem que a nuclear pode ser considerada renovável pelo fato de haver uma disponibilidade farta de elementos que podem ser usados por milhares de anos. 

Outros afirmam que não, porque esses recursos são finitos e, mesmo que demore a acabar, a humanidade ainda estará viva para ver isso acontecer.

Há ainda os que dizem que o método de fusão é renovável (porque o hidrogênio é um elemento que se renova ciclicamente e rapidamente) mas o método de fissão não seria renovável (porque o Urânio pode acabar e demora a ser formado naturalmente).

Converse com seu professor de Geografia para ver o que ele considera!

Desvantagens do Uso da Energia Nuclear

Como tudo na vida, a Energia Atômica também possui suas desvantagens. Vamos entender:

• Os resíduos radioativos requerem muito cuidado para serem descartados de maneira adequada.
• Qualquer vazamento tóxico causa estragos com alto potencial de propagação e problemas para várias gerações futuras.
• Os danos causados são irreversíveis. Mesmo os reversíveis, demoram muitos anos para serem consertados.
• É uma brecha para que países construam armas nucleares. 
• Uma usina é um ponto vulnerável tanto para desastres naturais quanto para atos terroristas.
• É muito recente se comparada às outras fontes de energia, o que causa certa desconfiança.

Energia Nuclear no mundo e no Brasil

Atualmente, as usinas nucleares  já são responsáveis por 16% de toda a energia elétrica do mundo. Em alguns países como Suécia, Finlândia e Bélgica a Energia Nuclear já representa mais de 40% da eletricidade produzida. 

Mais de 90% das usinas nucleares estão nos Estados Unidos, Europa, Japão e Rússia. Os americanos possuem o maior parque nuclear do planeta, com 104 usinas. A França tem 58, o Japão 50,  a Rússia com 33 e a Coréia do Sul com 21.

Ainda assim, os países mais dependentes são França, Suécia, Finlândia e Bélgica. Isso porque eles não têm território, clima ou solo que ofereçam outras possibilidades. Então, a nuclear é a única forma de produzir suficientemente sem ter que comprar de outros países.

Foi no fim da década de 1960 que o governo brasileiro começou a desenvolver o Programa Nuclear Brasileiro. O Brasil possui somente a central nuclear Almirante Álvaro Alberto, no litoral do estado do Rio de Janeiro. 

As usinas estão localizadas na cidade de Angra dos Reis. Essas usinas são conhecidas como Angra 1 e Angra 2 e a construção da Angra 3 estava parada desde 1986, mas foi aprovada em 2008.

Atualmente, apenas Angra 2 está em funcionamento.

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