Ok, nós descobrimos como obter energia de um átomo no post anterior, mas a energia que temos não é tão útil: é apenas uma enorme quantidade de calor ! Como podemos transformar isso em algo muito mais útil, ou seja, eletricidade ? Uma usina nuclear funciona como uma usina de energia convencional , mas produz energia térmica a partir de átomos em vez de queimar carvão, petróleo, gás ou outro combustível. O calor que produz é usado para ferver água para produzir vapor, que aciona uma ou mais turbinas a vapor gigantes conectadas a geradores – e as que produzem a eletricidade que procuramos. Veja como:
- Primeiro, o combustível de urânio é carregado no reator – uma gigantesca cúpula de concreto que é reforçada no caso de explodir. No coração do reator (o núcleo), os átomos se separam e liberam energia térmica, produzindo nêutrons e dividindo outros átomos em uma reação nuclear cuidadosamente controlada.
- Varetas de controle feitas de materiais como cádmio e boro podem ser levantadas ou abaixadas no reator para absorver nêutrons e retardar ou acelerar a reação em cadeia.
- A água é bombeada através do reator para coletar a energia térmica que a reação em cadeia produz. Ele flui constantemente em torno de um circuito fechado que liga o reator a um trocador de calor .
- Dentro do trocador de calor, a água do reator desiste de sua energia para a água mais fria que flui em outro circuito fechado, transformando-o em vapor. O uso de dois circuitos de água não conectados e o trocador de calor ajudam a manter a água contaminada com radioatividade contida em um local e longe da maioria dos equipamentos da planta.
- O vapor do trocador de calor é canalizado para uma turbina . Quando o vapor passa pelas aletas da turbina, elas giram em alta velocidade.
- A turbina giratória é conectada a um gerador de eletricidade e faz esse giro também.
- O gerador produz eletricidade que flui para a rede elétrica – e para nossas casas, lojas, escritórios e fábricas.
Uma usina nuclear pode explodir como uma bomba nuclear?
Uma razão pela qual muitas pessoas se opõem à energia nuclear é porque acham que as usinas nucleares são como enormes bombas nucleares, apenas esperando para explodir e acabar com a civilização. É verdade que as usinas nucleares e as bombas nucleares são baseadas em reações nucleares nas quais os átomos se separam, mas geralmente é onde a similaridade começa e termina.
Para começar, graus muito diferentes de urânio são usados em usinas de energia e bombas nucleares (algumas bombas usam plutônio, mas isso é outra história). As bombas precisam de urânio-235 extremamente puro ( enriquecido ), que é feito pela remoção de contaminantes (notavelmente outro isótopo de urânio, urânio-238) do urânio de ocorrência natural. A menos que os contaminantes sejam removidos, eles impedem que ocorra uma reação em cadeia nuclear. As usinas de energia podem trabalhar com urânio menos purificado, muito mais comum, desde que adicionem outra substância chamada moderador . O moderador, normalmente feito de carbono ou água, efetivamente “converte” o urânio menos puro para permitir que uma reação em cadeia aconteça. (Não entrarei em detalhes aqui, mas funciona diminuindo os nêutrons para que sejam menos absorvidos por quaisquer impurezas de urânio-238 e tenham uma chance maior de causar fissão no importantíssimo urânio-235.) O que realmente precisa saber sobre o moderador é que ele possibilita uma reação em cadeia em urânio relativamente impuro – e sem isso a reação pára.
Então, o que acontece se a reação dentro de uma usina de energia começar a ficar fora de controle? Se isso acontecer, tanta energia é liberada que o reator superaquece e pode até explodir – mas em uma explosão relativamente pequena, inteiramente convencional , não uma bomba nuclear apocalíptica. Nessa situação, o moderador queima ou derrete, o reator é destruído e a reação nuclear pára; não há reação em cadeia descontrolada. A pior situação é chamada de fusão : o reator se funde em um líquido, produzindo um globo radioativo quente que cai profundamente no solo, potencialmente contaminando o suprimento de água.
Existem várias outras diferenças importantes que impedem as usinas nucleares de se transformarem em bombas nucleares. Em particular, as bombas nucleares têm que ser montadas de uma maneira muito precisa e detonadas para que elas impludem (empurrando o material nuclear para que ele reaja corretamente). Essas condições não ocorrem em uma usina nuclear.
Um tipo diferente de usina de energia, chamado de reator de regeneração rápida, funciona de maneira diferente, produzindo seu próprio combustível de plutônio em um processo autossustentável. Sua reação em cadeia é muito mais próxima do que acontece em uma bomba nuclear e não funciona através de um moderador. É por isso que um reator de regeneração rápida poderia, teoricamente, ficar fora de controle e causar uma explosão nuclear.
Energia nuclear – boa ou ruim?
Há muitas pessoas que apoiam nosso uso da energia nuclear e pelo menos tantas que se opõem a ela. Os defensores dizem que é uma forma menos ambientalmente destrutiva de produzir energia elétrica, porque, em geral, libera menos emissões de gases do efeito estufa (menos gás carbônico) do que a queima de combustíveis como carvão, petróleo e gás natural. Mas os opositores estão preocupados com o perigoso e duradouro desperdício que as usinas nucleares produzem, o modo como os subprodutos da energia nuclear ajudam as pessoas a construir bombas nucleares e o risco de acidentes nucleares catastróficos. Aqui está um breve resumo dos prós e contras.
Prós
- Uma usina nuclear produzirá de 2 a 3 GW de energia – tanto quanto uma grande usina de carvão ou cerca de 1.000 a 1.500 turbinas eólicas de grande porte, funcionando em plena capacidade. Ninguém discorda que o nuclear é uma maneira muito eficaz de gerar enormes quantidades de energia.
- As usinas nucleares produzem emissões de carbono muito menores do que as usinas de combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural).
- É muito mais eficiente liberar energia quebrando átomos separadamente do que “queimando-os” (liberando energia através da reação química que chamamos de combustão). É por isso que as usinas nucleares precisam de pequenas quantidades de combustível (em comparação com as usinas de combustíveis fósseis).
- Usinas nucleares podem ajudar a reduzir a dependência de um país de petróleo importado de regiões instáveis, como o Oriente Médio. Países sem grandes fontes de combustíveis fósseis consideram o nuclear uma opção atraente.
Contras
- Resíduos de usinas nucleares permanecem perigosamente radioativos por muitos anos, por isso é difícil descartar com segurança.
- Os subprodutos nucleares podem ser usados para fazer bombas e existe o risco de material nuclear ser adquirido por terroristas.
- As usinas nucleares não são formas sustentáveis ou renováveis de energia, porque dependem de reservas limitadas de urânio. Eles não são de carbono zero, porque é preciso muita energia para minerar esse urânio.
- As usinas nucleares são caras e levam muitos anos para serem construídas, geralmente em face da feroz oposição pública.
- As usinas nucleares podem produzir poluição do ar a longo prazo e poluição da água .
- Como as usinas nucleares precisam de grandes quantidades de água de resfriamento, elas geralmente são construídas pela costa – mas isso as torna perigosamente suscetíveis ao aumento do nível do mar e aos tsunamis do terremoto.
- No final de sua vida, as usinas nucleares são muito caras para serem desativadas com segurança.
O que você acha? As vantagens superam as desvantagens?