Energia nuclear: o que é, de onde vem, como é produzida, vantagens e desvantagens
Você sabe o que é a energia nuclear, como funciona, como a energia é produzida e todas as vantagens e desvantagens? Entenda neste artigo todas as principais informações relacionadas à energia nuclear.
O que é energia nuclear?
Energia nuclear é a energia gerada a partir de reações nucleares nas usinas termonucleares, que utilizam urânio e outros elementos como combustível. Assim, nessas usinas nucleares, as reações nucleares liberam esse tipo de energia para produzir calor, que é utilizado em turbinas a vapor para gerar eletricidade.
No território brasileiro, temos a Angra 1, que foi a primeira das usinas nucleares do programa nuclear do Brasil, localizada na Praia de Itaorna, em Angra dos Reis.
Hoje em dia, também existe a Angra 2 em atividade e a Angra 3 em construção, que foi recentemente pauta de notícias devido ao desvio de verbas.
Em função dos possíveis danos que ela pode causar ao meio ambiente, a energia nuclear possui um caráter controverso. Dentre os desastres provocados por esse tipo de energia, está o caso de Chernobyl, na Ucrânia, que matou mais de 4.000 pessoas de câncer.
Há também o de Fukushima, no Japão, em 2011, causado por um tsunami, que fez com que mais de 200.000 pessoas tivessem de ser removidas da região em decorrência do perigo de contaminação por radiação.
O que é termonuclear?
Termonuclear são as reações que envolvem a fusão de núcleos atômicos leves, como hidrogênio, a temperaturas extremamente altas, liberando uma enorme quantidade de energia.
Energia nuclear é renovável?
É considerado uma fonte esgotável e não renovável.
Como funciona a energia nuclear?
Energia nuclear é obtida pela cisão, onde núcleos são fragmentados por partículas, ou pela fusão, a junção de dois núcleos. No primeiro caso, o núcleo é bombardeado por partículas menores, levando à sua fragmentação. Já na fusão, ocorre a junção de dois núcleos.
O principal uso da energia nuclear é a produção de energia elétrica por meio de usinas termonucleares. Essas usinas nucleares funcionam devido à separação nuclear controlada dentro dos reatores, que é responsável por aquecer a água e transformá-la em vapor.
Em alta pressão, esse vapor gira a turbina, que, por sua vez, aciona o gerador, produzindo eletricidade.
Agora que você já sabe o que é energia nuclear e como ela funciona, confira as vantagens da energia nuclear e suas desvantagens.
Quais são os tipos de energia nuclear?
É possível dividir os tipos de energia nuclear em fusão nuclear e fissão nuclear. Em resumo, a fissão nuclear envolve a divisão de átomos, enquanto a fusão nuclear envolve a fusão de átomos. Ambos os processos liberam grandes quantidades de energia, e eles têm aplicações distintas na geração de eletricidade e pesquisa científica.
Fusão Nuclear
Fusão nuclear é a reação nuclear na qual os núcleos atômicos se combinam formando um átomo mais pesado, liberando uma enorme quantidade de energia. Este processo é o que alimenta o Sol e outras estrelas, onde a fusão de átomos de hidrogênio produz hélio e libera energia no processo.
Na Terra, a fusão nuclear é um desafio técnico significativo, mas os cientistas estão trabalhando em projetos de reatores de fusão experimental, como o ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), na busca pela geração de energia controlada por fusão.
Fissão Nuclear
A fissão nuclear é o processo em que o núcleo de um átomo é dividido em dois ou mais núcleos menores, liberando uma grande quantidade de energia. Este processo é comumente utilizado em reatores nucleares para a geração de eletricidade. Isótopos de urânio, como o urânio-235, são frequentemente usados como combustível nesses reatores.
Durante a fissão nuclear, são liberados nêutrons que podem causar a fissão de outros átomos, desencadeando uma reação em cadeia.
Como funciona uma usina nuclear?
As usinas nucleares funcionam gerando eletricidade através de reações nucleares. O reator nuclear aquece água, que se transforma em vapor e movimenta turbinas, gerando energia elétrica.
Onde a energia nuclear pode ser utilizada?
A energia nuclear, gerada em usinas termonucleares, tem diversas aplicações em diferentes setores. Algumas das principais aplicações incluem:
Geração de Eletricidade
A aplicação mais conhecida da energia nuclear é na geração de eletricidade. Usinas nucleares utilizam a fissão nuclear para produzir calor, que é então convertido em eletricidade por meio de turbinas e geradores.
Propulsão Nuclear
A energia nuclear também é usada em propulsão, especialmente em submarinos e navios nucleares. A propulsão nuclear oferece uma fonte de energia duradoura e potente para a propulsão de veículos.
Aplicações Médicas
Em medicina, a energia nuclear é usada em técnicas como a tomografia por emissão de pósitrons (PET) e a medicina nuclear. Essas técnicas são essenciais para diagnósticos mais precisos e tratamento de doenças como o câncer.
Irradiação de Alimentos
A irradiação de alimentos é um processo que utiliza fontes de radiação ionizante para eliminar microrganismos e prolongar a vida útil dos alimentos. Isso ajuda a reduzir o risco de contaminação e deterioração.
Geração de Calor para Processos Industriais
A energia nuclear também pode ser utilizada para geração de calor em processos industriais, substituindo combustíveis fósseis em algumas aplicações.
Pesquisa Científica
A energia nuclear é fundamental em muitas áreas de pesquisa científica, incluindo física nuclear, química nuclear e ciências dos materiais. A utilização de reatores nucleares em instituições de pesquisa contribui para avanços em diversas disciplinas.
Desenvolvimento de Tecnologias Espaciais
Em missões espaciais, a energia nuclear é frequentemente usada em geradores termoelétricos de radioisótopos para fornecer energia a espaçonaves e sondas espaciais em locais onde a luz solar é limitada.
Energia nuclear: vantagens e desvantagens
Tendo em vista como funcionam as usinas nucleares e sabendo que a energia nuclear não se trata de uma fonte de energia renovável, é natural que existam benefícios e riscos. Portanto, vamos apontar quais são as vantagens da energia nuclear e as suas desvantagens.
Vantagens da energia nuclear
- O custo de seu recurso é mais barato em relação aos outros, como o petróleo.
- Não compromete o meio ambiente com efeito estufa e chuvas ácidas.
- Mais concentrada em geração de energia.
- Permite aumentar a competitividade.
Desvantagens da energia nuclear
- Causa poluição radioativa por meio da formação de resíduos nucleares perigosos.
- Seu recurso de energia se esgotará futuramente.
- Possui risco de acidentes nucleares.
- Pode ser utilizada para fins bélicos.
A energia nuclear no Brasil
De acordo com dados da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), o Brasil contava com 1.990 MW de capacidade instalada de geração nuclear ao final de 2023, correspondendo a 0,9% da matriz elétrica do país.
O Brasil possui duas usinas nucleares em operação comercial: Angra 1 e Angra 2, ambas localizadas na região de Angra dos Reis, no estado do Rio de Janeiro. A construção da Usina Nuclear de Angra 1 foi concluída na década de 1980, enquanto Angra 2 entrou em operação na década de 2000.
A construção da Usina Nuclear de Angra 3 foi iniciada, mas o projeto enfrentou vários desafios e atrasos ao longo dos anos. Em 2019, houve esforços renovados para retomar a construção, mas a conclusão da obra é cercada de incertezas.
O Brasil também participa de pesquisas nucleares em diversas áreas, incluindo medicina nuclear, física nuclear e ciência dos materiais.
O país conta reservas conhecidas de urânio, que são exploradas para abastecer suas usinas nucleares. Além disso, o Brasil possui instalações para produção de combustível nuclear e enriquecimento de urânio.
O processo de enriquecimento de urânio
O enriquecimento de urânio é o processo de aumentar a concentração do isótopo U-235, que é mais eficiente para a produção de energia. O Brasil desenvolveu recentemente uma tecnologia de ultracentrifugação para realizar esse processo.
Nessa técnica, centrífugas giram a 150 mil rotações por minuto para separar as moléculas mais pesadas das mais leves, aumentando a concentração de U-235. O diferencial da tecnologia brasileira é o uso de um campo magnético para girar as centrífugas, sem que haja contato mecânico, o que evita o desgaste dos equipamentos.
A energia nuclear no mundo
Conforme a Agência Internacional de Energia (IEA, na sigla em inglês), a energia nuclear é responsável por cerca de 10% da geração elétrica do mundo. Diante da necessidade de transição energética e redução da dependência de combustíveis fósseis, muitos países têm tomado iniciativas para expandir a operação de usinas nucleares existentes ou construir plantas novas.
Entre os países que promoveram recentes progressos na geração nuclear estão:
Bélgica;
Canadá;
China;
Finlândia;
França;
Japão;
Coreia do Sul;
Grã-Bretanha;
Estados Unidos.
Entenda abaixo as iniciativas de cada um deles.
Bélgica: decidiu estender as operações de dois reatores existentes de 2025 para 2023, o que atenderá cerca de 15% da demanda elétrica do país.
Canadá: introduziu em 2022 um incentivo fiscal para tecnologias de geração limpa, incluindo pequenos reatores modulares (SMRs). O principal banco de infraestrutura do país concedeu um empréstimo para a construção de um SMRs em 2028 em uma usina existente.
China: lidera o mundo em acréscimo de capacidade nuclear, com dois grandes reatores completados em 2022, quatro em início de construção e planos para acelerar as instalações.
Finlândia: completou Olkiluoto 3 em 2023, o primeiro reator nuclear inaugurado na Europa Ocidental em 15 anos.
França: firmou em 2022 a construção de seis novos reatores nucleares de grande porte que atenderão 10% da demanda por eletricidade, com a opção de construir mais oito. O primeiro deles tem como meta o comissionamento em 2035.
Japão: estabeleceu em 2023 uma lei que permite que companhias operem plantas nucleares por mais tempo, em mais de 60 anos em alguns casos, excluindo os períodos em que as atividades estiveram suspensas por razões de segurança. Uma nova política anunciada em dezembro de 2022 também visa maximizar o uso das usinas atais e prevê o desenvolvimento de novos projetos.
Coreia do Sul: tem meta de expandir de 28% para mais de 30% a participação da energia nuclear na geração elétrica até 2030.
Grã-Bretanha: A estratégia de segurança de energia de 2022 tem meta de oito novos reatores de grande porte, assim como SMRs, para atingir capacidade instalada de 24 GW até 2050, o que pode responder por 25% da demanda por eletricidade.
Estados Unidos: o Inflation Reduction Act de 2022, pacote do governo federal para promover o combate a inflação e a transição energética no país, criou incentivos fiscais para a produção de usinas nucleares de zero emissões.
Quais as diferenças entre energia nuclear e solar?
A principal diferença é estabelecida pelo tipo de energia: renovável (solar) ou não renovável (nuclear). Desta forma, podemos dizer que a energia solar utiliza recursos naturais para a produção de energia elétrica, utilizando a luz solar, enquanto a nuclear é gerada através de núcleos atômicos.
Agora que você já sabe o que é energia nuclear e a energia solar, suas vantagens e desvantagens e como funciona uma usina nuclear, chegou a hora de decidir qual será a melhor opção para a produção de eletricidade. Entretanto, considerando os riscos e acidentes, o ideal é colocar na balança os fatores de cada uma, visando segurança e eficiência após a instalação.
Por isso, tire todas as suas dúvidas sobre as fontes de energia renovável ou não renováveis e fique por dentro do assunto.
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