Como funciona: Usina Nuclear

No Brasil há 2 usinas nucleares construídas, Angra 1 e Angra 2, e uma terceira em construção, Angra 3. O tema “Usina nuclear” inspira um profundo medo na sociedade, decorrente das repercussões dos maiores desastres em centrais nucleares do mundo, Chernobyl e Fukushima. No Como Funciona de hoje entenderemos melhor o funcionamento de uma Usina Nuclear e veremos se esses riscos são mesmo reais, além de ficar por dentro da história, funcionamento, vantagens e desvantagens desse tipo geração de eletricidade. 

As Termelétricas têm, em geral, o mesmo princípio de funcionamento. No estudo de hoje vamos entender um pouco melhor o funcionamento da termonuclear. Vamos lá então!

Energia nuclear

O primeiro passo é entender melhor o que é a chamada energia nuclear ou termonuclear: é a energia baseada na fissão nuclear de um determinado elemento químico. Ao serem divididos, os átomos liberam uma grande quantidade de energia em forma de calor. Para a produção de energia elétrica destinada ao consumo, ficou convencionado que os melhores átomos a serem divididos seriam os dos elementos urânio e o plutônio, com maior preferência para o urânio, pois a sua liberação de energia é de maior grandeza podendo, assim, ter melhor aproveitamento.

A fissão nuclear é um processo da Física que consiste na divisão do núcleo de um átomo considerado instável em dois núcleos menores, através do bombardeamento de partículas como nêutrons.

Este processo é uma reação química exotérmica que gera grande liberação de energia. Ele é considerado uma forma de transmutação nuclear, pois os fragmentos gerados não são do mesmo elemento que o isótopo que os gerou.

Este processo tem origem quando o núcleo pesado é atingido por um nêutron e, após a colisão, é liberada uma imensa quantidade de energia.

Durante a colisão, são liberados novos nêutrons que colidirão com novos núcleos, provocando sucessivas fissões de núcleos, estabelecendo assim uma reação que é denominada reação em cadeia, conforme o esquema mostrado.

Não é necessária preocupação, pois os reatores nucleares conseguem controlar a violência do processo de fissão em cadeia, desacelerando a ação dos nêutrons para que não ocorra uma explosão. E desta forma é gerada a energia nuclear, que é considerada limpa, eficiente e não emite gases poluidores.

Como funciona a Usina termonuclear

Atualmente existem muitos tipos de usinas nucleares, porém as mais usadas são as  PWR (pressurized water reactors – “reator de água pressurizada”) e as BWR (boiling water reactors – “reator de água fervente”).

PWR

As usinas nucleares de água pressurizada mantêm a água sob pressão para que ela esquente mas não evapore. Essa água em altíssima temperatura, mostrada no esquema pelo circuito primário,  é a única que tem contato com o material radioativo. Ela então circula por uma tubulação e esquenta outro tanque de água. Esse segundo tanque garante que a água que entra de fora do sistema, circuito secundário, não entre em contato com a água no interior do reator, permanecendo limpa. A água de rios ou mares usadas para resfriar o reator , circuito terciário, é somente usada para resfriar o vapor de água do segundo tanque após o mesmo já ter passado pelas turbinas.

BWR

Nas usinas nucleares de água fervida, a água que tem contato com o reator passa pelas turbinas diretamente e é resfriada externamente igual a água da usina PWR. Entretanto o risco de contaminação é maior do que em usinas PWR, apesar de muito pequeno. Elas são menos eficientes que suas contrapartes PWR.

Angra

O tipo do reator usado em Angra é o mais seguro entre os dois tipos de reatores citados, ou seja, é um reator de água pressurizada (PWR). Vamos entender melhor então seu funcionamento?Dentro do reator, os átomos de urânio sofrem fissão e geram calor. Esse calor aquece a água do circuito primário até 320ºC. Mesmo assim a água – que normalmente ferveria a 100ºC – permanece líquida por ser mantida a uma pressão 157 vezes maior que a atmosférica (quanto maior a pressão, maior a temperatura de ebulição da água). 

A água aquecida do circuito primário é bombeada até um trocador de calor, onde ela aquece a água do circuito secundário. Não há contato direto entre os dois circuitos. Aquecida, a água do circuito secundário transforma-se em vapor. Esse vapor impulsiona a turbina a uma velocidade de 1.800 RPM. A turbina aciona o gerador elétrico. Depois de passar pela turbina, o vapor é condensado (ou seja, resfriado para voltar à forma líquida) pelo circuito terciário, onde circula água do mar. Novamente, não há contato entre a água do circuito secundário e a do terciário.

Vantagens

Uma das grandes vantagens da utilização de energia nuclear para gerar  eletricidade é a não contribuição para emissão de gases poluentes comparada à queima de combustíveis fósseis (carvão, gás ou petróleo).

Mais uma grande vantagem de uma usina nuclear é a enorme quantidade de energia e potência gerada para a pouca quantidade de material usado.

Outras vantagens são a maior independência para países importadores de combustíveis fósseis e a utilização de pequenas áreas de terreno para instalação das usinas.

Desvantagens

As desvantagens da utilização de energia nuclear englobam os riscos de acidente nas usinas nucleares, que podem provocar graves danos à população e ao meio ambiente.

Existem também outras desvantagens como a dos resíduos radioativos (lixo atômico) que, apesar da pouca quantidade gerada, não têm utilidade posterior, além dos elevados custos de construção e operação das usinas.

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É claro que nós do Pet Elétrica não íamos ficar por fora dessa !

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Por Luísa Barbosa.