Qual a Importância da Energia Nuclear?

As usinas nucleares comuns são do tipo PWR (Reator de Água Pressurizada, Pressurized Water Reactor, que funcionam utilizando o calor gerado pela fissão nuclear para aquecer água para produzir vapor Esse vapor é usado para girar grandes turbinas que, então, geram eletricidade. A fissão do núcleo da célula ocorre dentro do reator de uma usina nuclear; no núcleo do reator está contido o combustível de urânio enriquecido, sob a forma de uma pastilha cerâmica cilíndrica, os chamados.

Esses radioativos e ricos em energia são empilhados em barras de combustível de metal. Para você ter uma ideia, um núcleo de reator contém muitos conjuntos destes feixes de barras metálicas de combustível, alguns com centenas de varetas. A fissão dos átomos de urânio dentro das varetas, cuja temperatura é determinada pelas barras de controle, aquece um circuito primário de água que passa pelo reator. Para que não entre em ebulição, uma vez que a temperatura atinge 320°C, a água deste circuito primário é mantida sob uma pressão 157 vezes maior que a pressão atmosférica.

O gerador de vapor realiza uma troca de calor entre as águas deste primeiro circuito e a do circuito secundário, que são independentes entre si. Com essa troca de calor, a água do circuito secundário se transforma em vapor e movimenta a turbina a uma velocidade de 1.800 rotações por minuto, o que aciona o gerador elétrico. Esse vapor, depois de mover a turbina, passa por um condensador, onde é refrigerado pela água do mar, trazida por um terceiro circuito independente para evitar o contato com a água radioativa que passa pelo reator.

O processo é representado na figura abaixo:

Processo de geração de energia nuclear (Fonte: Reprodução).

A geração nuclear possui características positivas para ao sistema elétrico como: (i) a possibilidade de implantação em áreas reduzidas, (ii) o elevado fator de capacidade, (iii) a grande oferta de energia na base (oferta energia firme), (iv) reduzido impacto ambiental, dado que não gera gases do efeito estufa e (v) baixo custo do combustível. Vantagens que países podem ter para a geração nuclear incluem reservas de urânio existentes no país e domínio tecnológico do ciclo de enriquecimento do urânio.

Os reatores de fissão nuclear para uso comercial em usinas nucleares foram introduzidos na segunda metade da década de 1950 após muito estudo avançado e construção de protótipos na década anterior. Sua popularidade atingiu o ápice na década de 1960 até o início da década de 1970, com cada vez mais protestos civis contra o uso da energia atômica. No final da década de 1970, o custo econômico cada vez mais altos com aumentos de regulação e litígios já estava freando a construções de usinas, quando o acidente de Three Miles Island e, na década de 1980, o acidente de Chernobyl trouxeram para o primeiro plano a preocupação com a segurança.

De fato, apesar do sucesso tecnológico e comercial da geração elétrica a partir de reatores de fissão nuclear, existem sérias precauções a serem tomadas na operação de tais empreendimentos. A principal preocupação na operação de usinas nucleares é a disposição dos resíduos radioativos, também conhecidos como “lixo atômico”, em sua maior parte o urânio e plutônio utilizado no processo da fissão. O maior perigo apresentado pelo lixo atômico é sua radioatividade, tóxica e cancerígena, mesmo em quantidades pequenas para a maioria das formas de vida. O cuidado a ser tomado para evitar acidentes, com a prioridade de segurança na construção de uma usina nuclear sendo a instalação de sólidas e separadas barreiras de aço e concreto que envolvam o reator e o circuito primário, conforme observado na figura abaixo:

As barreiras de segurança de uma usina nuclear. (Fonte: Reprodução)

No dia a dia do funcionamento da usina nuclear, técnicos em uma sala de controle monitoram o funcionamento do reator e dos circuitos de água através de medidores de dados à distância e com controles digitais que operam remotamente as barras de controle e outros equipamentos. A instrução destes técnicos é parte fundamental para o início de operações de uma usina nuclear.

Técnicos monitoram funcionamento dos reatores (Fonte: Reprodução)

Atualmente, segundo dados da Associação Nuclear Mundial (WNA – World Nuclear Association), 10% da energia elétrica global é gerada através de fonte nuclear. Este percentual pode crescer com a construção de novas usinas, principalmente nos países em desenvolvimento, apesar do recente acidente na usina japonesa de Fukushima, que freou a “Renascença nuclear” que estava em andamento. Os Estados Unidos possuem o maior parque nuclear do mundo com 99 reatores em 61 usinas em operação. Em segundo lugar está a França, com 58 reatores e 78% de sua geração elétrica sendo nuclear. Outros países com forte presença nuclear são o Japão, com 50 reatores, seguidos por Rússia (33) e Coréia do Sul (21) e China, onde a geração nuclear é apenas 3% do total da matriz elétrica. Catorze outros países geram pelo menos 20% de sua eletricidade através dos reatores de fissão nuclear.

No Brasil, a geração nuclear teve início com a inauguração de Angra 1 em 1984, com 640 MW de potência, e posteriormente Angra 2 em 2001, com 1.360 MW de potência. A construção de Angra 3 se iniciou nos anos 1980 e foi paralisada na época. A retomada das obras está prevista para acontecer e a usina entrar em operação em 2026, o que vai adicionar mais 1.405 MW. A partir daí será possível pensar em mais usinas nucleares na matriz, talvez com parcerias privadas para acelerar os projetos. Essa reinserção da geração por fonte nuclear precisa ser parte de um adequado planejamento de longo prazo para a matriz elétrica brasileira.