Energia nuclear - resumo

Energia nuclear - resumo

REVISÃO: O núcleo de um átomo é constituído de partículas de carga positiva, chamadas prótons, e de partículas de mesmo tamanho, mas sem carga, denominadas nêutrons. Prótons e nêutrons são mantidos juntos no núcleo por forças até o momento não totalmente identificadas. A energia que mantém os prótons e nêutrons juntos no núcleo é a Energia Nuclear, e uma vez identificada, bastava descobrir como liberá-la e utilizá-la. A forma imaginada para liberar a energia nuclear baseou-se na possibilidade de partir-se ou dividir-se o núcleo de um átomo “pesado”, isto é, com muitos prótons e nêutrons, em dois núcleos menores, através do impacto de um nêutron. A energia que mantinha juntos esses núcleos menores, antes constituindo um só núcleo maior, seria liberada, na maior parte, em forma de calor (energia térmica).

FISSÃO NUCLEAR: A divisão do núcleo de um átomo pesado, por exemplo, do urânio-235, em dois menores, quando atingido por um nêutron, é denominada fissão nuclear. Na realidade, cada reação de fissão nuclear resulta, além dos núcleos menores, dois a três nêutrons, como consequência da absorção do nêutron que causou a fissão. Torna-se, então, possível que esses nêutrons atinjam outros núcleos de urânio-235, sucessivamente, liberando muito calor. Tal processo é denominado reação em cadeia.

Obedecendo a uma das bases da físico-química, nada num sistema isolado surge ou some. Inclusive energia, portanto, a Fissão Nuclear pode ser representada por reações químicas, que relacionam os nos de prótons e de nêutrons envolvidos, assim como os novos elementos que surgem:

ENRIQUECIMENTO DE URÂNIO: O Urânio, encontrado na natureza, é uma mistura de 9,3% de 238U (que não é físsil) e 0,7% de 235U (que pode ser utilizado nas fissões); Ou seja, para que uma reação de fissão ocorra é necessário que a concentração de U-235 seja superior a de U-238: para isso utilizados os processos chamados de enriquecimento de U (Difusão Gasosa, Ultra Centrifugação, Jato Centrífugo etc). Se o grau de enriquecimento for muito alto (acima de 90%), isto é, se houver quase só urânio-235 no sistema, pode ocorrer uma reação em cadeia muito rápida, de difícil controle, mesmo para uma quantidade relativamente pequena de U, passando a constituir-se em uma explosão: é a “bomba atômica”.

PRODUÇÃO DE ENERGIA: De uma forma simplificada, um Reator Nuclear é um equipamento onde se processa uma reação de fissão nuclear para a geração de energia elétrica; ele é, na verdade, uma Central Térmica, onde a fonte de calor é o urânio-235, em vez de óleo combustível ou de carvão. A grande vantagem de uma Central Térmica Nuclear é a enorme quantidade de energia que pode ser gerada: 1g de carvão produz energia para acender uma lâmpada de 200 W por um min., já 1g de U-235 mantém acesa uma cidade de 500.0 habitantes por uma hora. A seguir está um esquema simplificado de uma usina nuclear:

FUSÃO NUCLEAR: A fusão nuclear seria um processo “inverso” ao da fissão nuclear, pois ao invés de romper um núcleo instável, na fusão ocorre uma aglomeração de núcleos de elementos mais leves, o que libera muito mais energia. Embora seja mais atraente do que a fissão, já que é menos poluente e têm combustíveis mais acessíveis (H, D e T), a fusão apresenta a desvantagem de ser muito cara, pois os recipientes e equipamentos onde ocorre precisam ser altamente resistentes a altas temperaturas e pressões. A energia obtida é tão poderosa que, ao ocorrer dentro do Sol (e das estrelas como um todo), é o que garante a luz e o calor que sustentam a vida do nosso sistema solar, por exemplo.

Em 1952, foi criada a bomba H (bomba de hidrogênio), que tinha como reator nuclear a fusão do hidrogênio. A principal aplicação da fusão é a criação de eletricidade. A fusão nuclear poderá fornecer uma fonte limpa e segura de energia para as gerações futuras, com muitas vantagens em relação aos atuais reatores de fissão: os reatores de fusão não produzirão lixo nuclear de alto nível como os de fissão, por exemplo, portanto o descarte não será um problema, além do Fornecimento de combustível ser mais abundante.

DADOS ESTATÍSTICOS: Hoje, 17% da energia elétrica no mundo são gerados através de fontes nucleares e estes percentuais tendem a crescer com a construção de novas usinas, principalmente nos países em desenvolvimento (China, Índia etc.). Os EUA, que possuem o maior parque nuclear do planeta, com 103 usinas em operação, estão ampliando a capacidade de geração e aumentando a vida útil de várias de suas centrais. França, com 58 reatores, e Japão, com 56, também são grandes produtores de energia nuclear, seguidos por Rússia (31) e Coréia do Sul (20).

Geração de Energia Nuclear no Mundo País % do total

Estados Unidos 32

França 17 Japão 9

Alemanha 6

Rússia 6 Brasil 0,52

BRASIL: O Brasil possui um programa de energia nuclear que começou em 1967, o Programa Nuclear Brasileiro; a 1ª usina termonuclear do Brasil, Angra I, foi inaugurada em 1985 e é equipada com um reator norte-americano; durante os primeiros 5 anos de funcionamento ela sofreu 25 paralisações devido a defeito no reator. Esse problema levou governo a fazer uma nova parceria, desta vez com uma empresa alemã, responsável pelas usinas de Angra I e Angra I. Atualmente, as usinas Angra I e I são gerenciadas pela Eletronuclear, subsidiária da Eletrobrás, e juntas produziram em 2001, 14,4 mil MWh, o suficiente para abastecer o Rio de Janeiro ou 3% da energia elétrica produzida no país.

OUTRAS APLICAÇÕES: Além do seu uso na obtenção de energia, as reações nucleares ganham espaço em ciências como a medicina (uso de isótopos radioativos em tratamentos, diagnósticos etc.); na química (marcadores químicos); na agricultura (identificação de fungos e insetos prejudiciais); na geologia e arqueologia (datação por carbono-14); e até mesmo na propulsão de porta-aviões e de submarinos.

LIXO NUCLEAR: Certos resíduos do processo podem ser reaproveitados, no entanto geram-se outros que não podem ser descartados de qualquer maneira, pois apresentam radioatividade; Pelo fenômeno da meia-vida, sabe-se que o nível de radioatividade decai com o tempo, mas até que toda a radioatividade se torne inofensiva, podem se passar anos. O que fazer então? Geralmente os resíduos são vitrificados, lacrados em recipientes resistentes que não deixam a radioatividade escapar e trancados em poços de grande profundidade. Os riscos durante o transporte ainda são altos, por exemplo, e o mínimo de vazamento pode ter graves consequências.

FONTES: Química, volume 2. FELTRE, R. Ed.: Moderna. 6ª edição, São Paulo. Apostila Educativa - Comissão Nacional de Energia Nuclear (w.cnen.gov.br).

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