Energia nuclear: limpa e confiável. Ela é segura o suficiente?

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Por que nuclear?

A energia nuclear quase não causa emissões de CO₂ em comparação com combustíveis fósseis, como carvão e gás.

Se toda energia que usamos hoje fosse nuclear, quanto CO₂ a menos seria emitido pelo setor energético?


Emissão de CO₂-eq utilizando energia 100% Nuclear versus a matriz energética atual

Ademais, a energia nuclear pode sempre gerar eletricidade confiável, já que ela não depende do clima. Isso parece ser promissor, então vamos analisar com mais detalhes.

Como obtemos energia separando átomos?

Você já ouvir falar da equação “E = mc²” de Einstein? Ela diz, em essência, que podemos converter massa em energia (e o contrário também)! É precisamente daí que vem a energia das usinas nucleares.

Átomos são feitos de prótons, nêutrons e elétrons. Prótons e nêutrons estão no centro do átomo (chamado de “núcleo”). Prótons têm uma carga positiva, elétrons têm uma carga negativa, e os nêutrons não tem nenhuma carga.

Átomo de hélio

Reatores nucleares usam urânio-235, um variante de urânio que tem 92 prótons e 143 nêutrons. Ele é chamado de urânio-235 porque 92 + 143 = 235.

Quando o U-235 é atingido por um nêutron, ele se divide em:

  • Dois pequenos átomos;
  • Alguns nêutrons (até 5, mas 2 ou 3 em média. Isso acontece de forma aleatória em cada divisão);
  • Parte da energia na forma de calor. É daqui que obtemos energia!
Separação do urânio

Qual é a diferença entre uma bomba nuclear e uma usina de energia nuclear?

Um nêutron causa a separação do átomo U-235, liberando energia e mais nêutrons. Esses novos nêutrons podem causar mais divisões no U-235 e o processo continua se repetindo. Então, se colocarmos vários átomos de U-235 em um mesmo lugar, teremos

Reação nuclear em cadeia

Por que isso é problemático?


Se cada separação causar outras duas ou mais, toda a energia será liberada muito rápido. É basicamente isso que acontece em uma bomba nuclear. Em reatores de energia nuclear, queremos que cada separação leve a exatamente apenas mais uma. Assim, a energia se mantém estável e constante.

Reação nuclear estável em cadeia

Isso pode ser alcançado através de engenharia inteligente, abordada em mais detalhes no módulo “Avançado” deste curso.

Como funcionam os reatores nucleares?

Atualmente, o tipo mais popular de reator é o Reator de Água Pressurizada (PWR). Ele contém dois circuitos com água. O primeiro, chamado de circuito primário, é onde acontece a separação do Urânio-235, aquecendo muito a água nesse circuito.

Reator de Água Pressurizada 1

Então, a água quente no circuito primário percorre um cano que atravessa um outro circuito hídrico – o circuito secundário. O vapor criado pelo aquecimento do segundo circuito de água é usado para girar uma turbina, que gerará eletricidade.

Reator de Água Pressurizada 2

A energia nuclear é segura?

O que poderia dar errado no processo acima?


Todas as alternativas acima são problemas. Vamos ver os números, o máximo que pudermos. A energia nuclear causa mais ou menos mortes do que o carvão (por unidade de eletricidade gerada)?


Segurança com energia nuclear versus com carvão

Ao contrário das crenças populares, acidentes nucleares são extremamente incomuns e, além disso, causam bem menos óbitos do que os combustíveis fósseis, principalmente porque sua queima libera poluentes nocivos no ar.

Porém, é justo dizer que o conhecimento em fabricação de reatores nucleares auxilia países a aprimorarem seu processo de produção de bombas também.

Outra desvantagem da fissão nuclear é o resíduo radioativo. Até agora, existem 90 000 toneladas de resíduos perigosos nos EUA (equivalente a um campo de futebol de 20 metros de extensão). Apesar de sabermos como armazenar esse resíduo temporariamente, ainda não temos uma solução para isso a longo prazo.

No módulo “Avançado” deste curso, apresentamos uma discussão aprofundada sobre os novos designs de reatores que podem ajudar com esses problemas.

Apesar da percepção pública sobre os aspectos de segurança da energia nuclear, um problema indiscutível é que a construção de novas usinas nucleares é muito cara. De fato, não é considerado rentável construir novos reatores em muitos países, incluindo os EUA.

Conclusão

A energia nuclear é uma fonte confiável e praticamente isenta de emissões de carbono.

Enquanto a construção de novas usinas nucleares se tornou muito dispendiosa no mundo ocidental, desativar reatores que já estão construídos apenas elimina uma alternativa segura e praticamente isenta de carbono quando comparada ao carvão. Além disso, países como a China e a Índia estão avançando na construção de novas usinas nucleares – e isso é ótimo para o clima!

Atualmente, temos um problema com os resíduos da energia nuclear, mas isso precisa ser comparado com a alternativa: a emissão de CO₂ por combustíveis fósseis. Entretanto, explosões são tão raras e, comparativamente, causam tão poucos óbitos, que a energia nuclear é, de fato, uma das formas mais seguras de energia disponíveis!

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