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Atlas de Energia Elétrica do Brasil117

Energia Nuclear | Capítulo 8

Parte I Fontes não-renováveis

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Capítulo 8 | Energia Nuclear Box 8

O ciclo do combustível nuclear

O valor do minério urânio está na característica do átomo que o compõe: o átomo de urânio (U), primeiro elemento químico da natureza em que se descobriu a capacidade de radiação (ou emissão e propagação da energia de um ponto a outro). Essa radiação, se descontrolada, pode provocar os acidentes nucleares. Se bem utilizada, é aplicada em atividades importantes e até mesmo vitais, como a medicina.

A maior aplicação do átomo de urânio é em usinas térmicas para a geração de energia elétrica – as chamadas usinas termonucleares. De uma maneira muito simplificada, neste caso o núcleo do átomo é submetido a um processo de fissão (divisão) para gerar a energia. Se a energia é liberada lentamente, manifesta-se sob a forma de calor. Se é liberada rapidamente, manifesta-se como luz. Nas usinas termonucleares ela é liberada lentamente e aquece a água existente no interior dos reatores a fim de produzir o vapor que movimenta as turbinas.

As usinas termonucleares são dotadas de uma estrutura chamada vaso de pressão, que contém a água de refrigeração do núcleo do reator (onde fica o combustível nuclear). Essa água, altamente radioativa, circula quente por um gerador de vapor, em circuito fechado, chamado de circuito primário. Esse circuito primário aquece uma outra corrente de água que passa pelo gerador (circuito secundário) e se transforma em vapor, acionando a turbina para a geração de energia elétrica. Os dois circuitos não têm comunicação entre si.

Pesquisadores buscam obter energia também a partir da fusão do núcleo de vários átomos. Até agora, porém, essa tecnologia não é usada em escala comercial.

O urânio extraído não chega à usina em estado puro. Pelo contrário: passa por um processo bastante complexo de processamento que, em resumo, pode ser dividido em três etapas principais. A primeira delas é a mineração e beneficiamento, na qual o minério é extraído da natureza e enviado a uma unidade de beneficiamento, onde é purificado e concentrado, dando origem a uma espécie de sal de cor amarela, conhecido como yellowcake e cuja fórmula química é U3O8. Perfil esquemático de uma usina nuclear

A segunda etapa é a conversão. Nela, o yellowcake é dissol- vido, purificado e convertido para o estado gasoso (gás UF6). A terceira fase, de enriquecimento, caracteriza-se pelo au- mento da concentração de átomos de urânio 235, dos naturais 0,7% para algo como 4%. O urânio 235 é o combustível das usinas nucleares. Para obter um quilo de produto são necessários cerca de oito quilos de yellowcake.

O processo completo de utilização do urânio, também chamado “ciclo do combustível nuclear”, abrange, ainda, a destinação do material utilizado. Há dois ciclos básicos: um aberto e um fechado. O primeiro envolve a deposição final do combustível utilizado. No segundo, o urânio residual e o plutônio produzidos voltam a ser utilizados na geração de energia, como óxido misto (MOx). Explicações detalhadas de todo o ciclo do urânio podem ser encontradas no site da World Nuclear Association (w.world-nuclear.org) ou no site da Indústrias Nucleares do Brasil (w.inb.gov.br).

Vapor

Turbina

Condensador Bomba

Bomba

Bomba água

Geradorde vaporElemento combustível

Bomba principal de refrigeração do reator

Vapor de pressão

Barras de controle

Reator

Vaso de contenção

Torre de transmissão

Pressurizador

Tanque de água de alimentação

Gerador

Circuito primário Circuito secundário Sistema de água de refrigeração

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Energia Nuclear | Capítulo 8

8.1 INFORMAÇÕES GERAIS

A energia nuclear, produzida a partir do átomo de urânio, voltou à agenda internacional da produção de eletricidade como alternativa importante aos combustíveis fósseis. Conhecida desde a década de 40, nos últimos anos passou a ser considerada uma fonte limpa, uma vez que sua operação acarreta a emissão de baixos volumes de gás carbônico (CO2), principal responsável pelo efeito estufa e, em conseqüência, pelo aquecimento global. Além da característica ambiental, contribui para a tendência à expansão a existência de abundantes reservas de urânio no planeta – o que, a médio e longo prazos, garante a segurança no suprimento.

Em 2006, a energia nuclear ocupou o penúltimo lugar entre as principais formas para produção de energia elétrica do mundo, segundo a International Energy Agency (IEA). Como mostra o Gráfico 8.1 abaixo, foi superada por hidreletricidade, gás natural e carvão e superou apenas o petróleo.

Gráfico 8.1 Geração de energia elétrica por tipo de combustível (2006). Fonte: IEA, 2008.

Carvão PetróleoGás Natural NuclearHidrelétrica Outras

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Capítulo 8 | Energia Nuclear quase trinta anos, os novos investimentos foram praticamente paralisados e a produção de energia nuclear sofreu forte oposição, principalmente por parte dos ambientalistas.

Além da ocorrência dos acidentes, outro fator que motivou a oposição às nucleares foi o fato de que o processo de fissão do átomo de urânio é o mesmo que dá origem à bomba

Ainda assim, as usinas nucleares têm participação importante na matriz da energia elétrica. De acordo com as últimas estatísticas da IEA, em 2006 responderam por 14,8% da produção total, conforme destacado na Tabela 8.1 a seguir. Como a energia nuclear é usada quase que exclusivamente para a produção de energia elétrica, sua participação no ranking global de fontes de energia primária (que também considera outros usos da energia) é menor: 6,2% ou 727,94 milhões de toneladas equivalentes de petróleo (Mtep), segundo a IEA (Tabela 8.2 e Gráfico 8.2 a seguir).

Gráfico 8.2 Produção de energia elétrica e oferta de energia primária no mundo. Fonte: Adaptado de IEA, 2008.

O urânio figura como fonte primária da matriz energética mundial desde meados dos anos 60. Entre este período e o final dos anos 70, o mercado das usinas nucleares viveu um vigoroso ciclo de crescimento. A interrupção ocorreu em função de elementos negativos que coincidiram no tempo: a ocorrência de dois acidentes (Three Mille Island e Chernobyl) e os elevados investimentos necessários à instalação de uma central. Durante

Carvão Petróleo Gás Natural Nuclear Hidrelétrica Outras

Produção de energia elétrica Oferta de energia primária

Tabela 8.1 - Energia elétrica no mundo (2006)

(*) Um terawatt-hora equivale a um milhão de gigawatts-hora. Fonte: IEA, 2008.

Tabela 8.2 - Oferta de energia primária (2006)

País % Mtep*

(*) Cada Mtep é aproximadamente igual a 12 terawatts-hora. Considerando que o rendimento de uma usina térmica é da ordem de 30%, são necessárias três vezes mais combustível para produzir a mesma energia gerada por uma hidrelétrica. Fonte: Adaptado de IEA, 2008.

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