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Além de Chernobyl: tudo que você precisa saber sobre usinas nucleares

por Kaíque Moura | 19/02/2020
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Com o passar dos anos, podemos notar que as usinas nucleares tiveram um aumento em números significante. Para se ter uma ideia, existem hoje cerca de 400 usinas nucleares espalhadas pelo mundo. Cerca de 14% da eletricidade do mundo advém dessas usinas. Mas, de fato, como funciona uma usina nuclear? Como é o seu processo? Hoje vamos entender um pouco sobre seu funcionamento.

imagem de usina nuclear
Usina nuclear. Créditos: www.tricurioso.com.

Como é gerada a energia numa usina nuclear?

A essa pergunta cabe uma reposta simples: reação nuclear. Essas reações são classificadas em dois modelos: fissão nuclear e fusão nuclear. O primeiro modelo é usado para gerar energia a partir de reatores nucleares. O outro modelo ainda não é utilizado devido questões de segurança e economia.

Nas usinas, o calor gerado a partir das reações é utilizado para transformar a água em vapor. Esse vapor é usado para ligar a turbina que é conectada a um gerador. Girando a turbina, começa então a produção da energia.

turbina de usina nuclear
Turbina de usina nuclear. Créditos: illumination.duke-energy.com

Fissão nuclear

A fissão nuclear nada mais é do que todo o processo de divisão de um átomo. Justamente esse processo de divisão gera uma grande quantidade de energia. Daí as usinas aproveitam essa energia liberada e a convertem em energia elétrica.

Lembrando das aulas de química do ensino médio, sabemos que um átomo tem um núcleo e elétrons orbitando em torno dele. O núcleo de um átomo consiste em neutros e prótons. Esse núcleo é mantido por uma força chamada força nuclear forte. E acredite: essa é a força mais forte encontrada na natureza.

Na fissão nuclear, são utilizados átomos de urânio por conta do seu grande tamanho atômico. Isso implica dizer que devido ao tamanho grande, significa que a força atômica dentro dele não é tão forte assim. Sendo assim é maior a possibilidade de dividir o núcleo.

Embora seja de natureza rara, o urânio, juntamente a sua radioatividade, fornece um fluxo constante de energia. Só para se ter uma ideia, um quilo de urânio produz energia equivalente à de três milhões de quilos de carvão.

Na fissão nuclear, são produzidos nêutrons de alta energia para bombardear os núcleos de urânio. O bombardeio faz com que o núcleo dos núcleos de urânio se separe.

Esse processo libera uma grande quantidade de energia e os nêutrons dentro dos núcleos de urânio também são liberados. Esses nêutrons então bombardeiam com outros átomos de urânio.

Imagem mostrando como ocorre a fissão nuclear
Fissão nuclear. Créditos: www.todamateria.com.br.

Esse processo se transforma em uma reação em cadeia, na qual cada bombardeio leva a mais bombardeios. Para garantir que essa reação em cadeia não saia do controle, os reatores nucleares usam barras de controle que absorvem nêutrons.

A fissão nuclear cria temperatura de até 520 ° F (270 ° C) no centro do reator nuclear. Abaixo podemos entender de maneira resumida como funciona uma usina nuclear:

Quais são os tipos de usinas nucleares?

As usinas nucleares são parecidas no tipo de combustível nuclear usado, mas diferentes na maneira como a água é aquecida e transformada em vapor.

Com base nessa classificação, as usinas nucleares podem ser divididas em duas:

  • Reator de água fervente (BWR)
  • Reação à água pressurizada (PWR)

Reator de água pressurizada (PWR): Um reator de água pressurizada é o tipo mais comum de usina nuclear. No reator de água pressurizada ou PWR, existem dois recipientes para água.

O primeiro recipiente está dentro do reator e é pressurizado usando um pressurizador. A pressão da água aumenta o ponto de ebulição da água.

Na PWR, a pressão é definida em 150 Mpa, o que faz com que o ponto de ebulição fique em torno de 340 ° C (644 ° F). A água entra no reator a 554 ° F (290 ° C) e o deixa a 608 ° F (320 ° C).

A água quente que sai do reator é passada através de tubos que são colocados no segundo recipiente. A água no segundo contêiner não é pressurizada e, portanto, começa a ferver assim que a água quente passa pelos tubos, gerando vapor para girar a turbina.

Reator de água fervente (BWR): Um reator de água fervente não usa a abordagem de duas câmaras do PWR. Em vez disso, a água que flui através do reator é a mesma que gira a turbina.

Depois que a água entra no reator, ela se transforma em vapor, pois as temperaturas no reator atingem 285 ° C (545 ° F). A eficiência real de um reator de água fervente (BWR) é de cerca de 33 a 34%. 

imagem de usina nuclear
Usina nuclear. Créditos: britannica.com

Vantagens das usinas nucleares

Existem inúmeras vantagens em mudar de usinas de combustíveis fósseis para usinas nucleares. Listamos alguns abaixo:

  • Os avanços na exploração e mineração permitiram um suprimento de urânio de custo relativamente baixo;
  • O urânio tem uma densidade energética muito alta, muitas vezes mais que os combustíveis fósseis em peso;
  • As usinas nucleares são capazes de produzir um suprimento constante de energia;
  • Emissão zero de gases de efeito estufa;
  • Alta geração de energia para uma área relativamente pequena quando comparada com alternativas solares ou eólicas.

Desvantagens das usinas nucleares

Como nem tudo são flores, as usinas nucleares também têm suas desvantagens, mesmo não sendo muitas. Existem apenas duas que de fato são evidentes:

  • O custo inicial de uma usina nuclear que é muito alto e está na casa dos bilhões. 
  • Lixo radioativo que é um subproduto da reação nuclear.

Apesar das desvantagens, a energia nuclear é uma das formas mais confiáveis ​​de energia atualmente em uso. 

Com novos avanços na pesquisa de energia nuclear, como substituir o tório em vez do urânio, é possível garantir um suprimento constante de combustível nuclear para as próximas idades. Sendo assim, podemos concluir que as usinas nucleares são de vital importância para todos os segmentos da sociedade.

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Kaíque Moura

Graduando em Engenharia de Produção no Centro Universitário Santo Agostinho (UNIFSA) e Técnico em Mecânica pelo Instituto Federal do Piauí (IFPI).

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