2588 - HISTÓRIA DA ENERGIA NUCLEAR

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Energia nuclear
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Uma usina de energia nuclear. Vapor não-radioativo sai das torres de resfriamento.Energia nuclear é a energia liberada numa reação nuclear, ou seja, em processos de transformação de núcleos atômicos. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de se transformar em outros isótopos ou elementos através de reações nucleares, emitindo energia durante esse processo. Baseia-se no princípio da equivalência de energia e massa (observado por Albert Einstein), segundo a qual durante reações nucleares ocorre transformação de massa em energia. Foi descoberta por Hahn, Straßmann e Meitner com a observação de uma fissão nuclear depois da irradiação de urânio com nêutrons.

A tecnologia nuclear tem a finalidade de aproveitar a energia nuclear, convertendo o calor emitido na reação em energia elétrica. Isso pode acontecer controladamente em reator nuclear ou descontroladamente em bomba atômica. Em outras aplicações aproveita-se da radiação ionizante emitida.

Índice [esconder]
1 Tipos de reações nucleares
1.1 Exemplo
2 História
3 Tipos de reatores
3.1 Reatores de fissão
3.2 Reatores de fusão
4 Bomba atômica
5 Toxicidade de radioativos
6 Aplicação civil
7 Vantagens da energia nuclear
8 Desvantagens da energia nuclear
8.1 Acidentes
8.2 Segurança
8.3 Gases de estufa
9 Referências
10 Literatura
11 Ver também
12 Ligações externas


[editar] Tipos de reações nucleares
A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento, podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos. O caso mais interessante é a possibilidade de provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de nêutrons ou outras partículas.

Existem duas formas de reações nucleares: a fissão nuclear, onde o núcleo atômico subdivide-se em duas ou mais partículas; e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para formar um novo núcleo.O núcleo do ovo.

[editar] Exemplo
Apenas um exemplo das mais de 1000 possíveis fissões de urânio-235: Urânio captura um nêutron, torna-se instável e fraciona em bário e criptônio com emissão de dois nêutrons.


Com esta reação Hahn e Straßmann demonstraram a fissão em 1938 através da presença de bário na amostra, usando espectroscopia de Felipe massa.

[editar] História
Ernest Rutherford, o descobridor do núcleo atômico, já sabia que esses poderiam ser modificados através de bombardeamento com partículas rápidas. Com a descoberta do nêutron ficou claro que deveriam existir muitas possibilidades dessas modificações. Enrico Fermi suspeitava que o núcleo ficaria cada vez maior acrescentando nêutrons. Ida Noddack foi a primeira a suspeitar que "durante o bombardeamento de núcleos pesados com nêutrons, esses poderiam quebrar em pedaços grandes, que são isótopos de elementos conhecidos, mas não vizinhos dos originais na tabela periódica"

A fissão nuclear foi descoberta por Otto Hahn e Fritz Straßmann em Berlim-1938 e explicada por Lise Meitner e Otto Frisch (ambos em exílio na Suécia) logo depois, com a observação de uma fissão nuclear depois da irradiação de urânio com nêutrons.


Otto Hahn e Lise Meitner no laboratórioA primeira reação em cadeia foi realizada em dezembro de 1942 em um reator de grafite de nome Chicago Pile 1 (CP-1), no contexto do projeto "Manhattan" com a finalidade de construir a primeira bomba atômica, sob a supervisão de Enrico Fermi na Universidade de Chicago.

[editar] Tipos de reatores
[editar] Reatores de fissão
Existem vários tipos de reatores, reatores de água leve (ingl. Light Water reactor ou LWR), reatores de água pesada (ingl. Heavy Water Reactor ou HWR), reator de rápido enriquecimento ou "reatores incubadores" (ingl. Breeder reactor) e outros, dependendo da substância moderador usada. Um reator de rápido enriquecimento gera mais material físsil (combustível) do que consome. A primeira reação em cadeia foi realizada num reator de grafite. O reator que levou o acidente nuclear de Chernobyl também era de grafite. A maioria dos reatores em uso para geração de energia elétrica no mundo são do tipo água leve. A nova geração de usinas nucleares, denominada G3+, incorpora conceitos de segurança passiva, pelos quais todos os sistemas de segurança da usina são passivos, o que as tornam intrinsecamente seguras. Como reatores da próxima geração (G4) são considerados reatores de sal fundido ou MSR (ingl. molten salt reactor). Ainda em projeto conceitual, será baseada no conceito de um reator de rápido enriquecimento.

[editar] Reatores de fusão
O emprego pacífico ou civil da energia de fusão está em fase experimental, existindo incertezas quanto a sua viabilidade técnica e econômica.

O processo baseia-se em aquecer suficientemente núcleos de deutério até obter-se o estado plasmático. Nesse estado, os átomos de hidrogênio se desagregam permitindo que ao se chocarem ocorra entre eles uma fusão produzindo átomos de hélio. A diferença energética entre dois núcleos de deutério e um de hélio será emitida na forma de energia que manterá o estado plasmático com sobra de grande quantidade de energia útil.

A principal dificuldade do processo consiste em confinar uma massa do material no estado plasmático já que não existem reservatórios capazes de suportar as elevadas temperaturas a ele associadas. Um meio é a utilização do confinamento magnético.

Os cientistas do projeto Iter, do qual participam o Japão e a União Européia, pretendem construir uma central experimental de fusão para comprovar a viabilidade econômica do processo como meio de obtenção de energia.

[editar] Bomba atômica
As bombas nucleares fundamentam-se na reação nuclear (i.e. fissão ou fusão nuclear) descontrolada e portanto explosiva.

A eficácia da bomba atômica baseia-se na grande quantidade de energia liberada e em sua toxicidade, que apresenta duas formas: radiação e substâncias emitidas (produtos finais da reação e materiais que foram expostos à radiação), ambas radioativas. A força da explosão é de 5 mil até 20 milhões de vezes maior, se comparada a explosivos químicos. A temperatura gerada em uma explosão termonuclear atinge de 10 até 15 milhões de graus Celsius no centro da explosão.

Na madrugada do dia 16 de julho de 1945, ocorreu o primeiro teste nuclear da história, realizado no deserto de Alamogordo, Novo México, o chamado Trinity test.


A explosão de TrinityO segundo, empregado pela primeira vez para fins militares durante a Segunda Guerra Mundial, foi na cidade japonesa de Hiroshima e o terceiro, na cidade de Nagasaki. Essas explosões mataram ao todo cerca de 155.000 pessoas imediatamente, além de 110.000 pessoas morrerem durante as semanas seguintes, em consequência dos efeitos da radioatividade. Além disso, suspeita-se que até hoje mais 400.000 morreram devido as efeitos de longo prazo da radioatividade [1]

As bombas termonucleares são ainda mais potentes e fundamentam-se em reações de fusão de hidrogênio ativadas por uma reação de fissão prévia. A bomba de fissão é o ignitor da bomba de fusão devido à elevada temperatura para iniciar o processo da fusão.

[editar] Toxicidade de radioativos
A toxicidade baseia-se na radiação emitida pelas substâncias envolvidas na reação nuclear. Assim, tanto o material utilizado, quanto todo entorno serão fonte de radioatividade e, portanto, tóxicos.

Curiosidade

A descobridora da radiação ionizante, Marie Curie, sofreu envenenamento radioativo, em 1898, por manipular materiais radioativos levando a inflamação nas pontas dos dedos e no final da vida ela sofreu e morreu de leucemia.

[editar] Aplicação civil
A fissão nuclear do urânio é a principal aplicação civil da energia nuclear. É usada em centenas de centrais nucleares em todo o mundo, principalmente em países como a França, Japão, Estados Unidos, Alemanha, Brasil, Suécia, Espanha, China, Rússia, Coreia do Norte, Paquistão e Índia, entre outros.

A percentagem da energia nuclear na geração de energia mundial é de 6,5 % (1998,UNDP) e de 16 % na geração de energia elétrica. No mês de janeiro 2009 estavam em funcionamento 210 usinas nucleares em 31 países com ao todo 438 reatores produzindo a potência elétrica total de 372 GW.

País Em funcionamento Desligado Em construção Geração de
energia elétrica
Nú-
mero Potência
líquida

em MW
Potência
brutta

em MW
Nú-
mero Potência
líquida

em MW
Potência
brutta

em MW
Nú-
mero potência
líquida

em MW
Potência
brutta

em MW
2006
em TWh Percen-
tagem
em %
Argentina 2 935 1.005 – – – 1 692 745 6,9 7
Armênia 1 376 408 1 376 408 – – – 2,4 42
Bélgica 7 6.092 5.801 1 11 12 – – – 44,3 54
Brasil 2 1.901 2.007 – – – 1 1.405 1.500 13,8 3
Bulgária 2 1.906 2.000 4 1.632 1.760 2 1.906 2.000 18,1 44
China 11 8.587 9.078 – – – 5 4.220 4.534 54,8 2
Alemanha 17 20.425 21.452 19 5.944 6.337 – – – 158,7 26
Finlândia 4 2.676 2.780 – – – 1 1.600 1.720 22,0 20
França 59 63.363 66.130 11 3.951 4.098 1 1.600 1.650 428,0 78
Índia 17 3.732 3.900 – – – 6 2.910 3.160 15,6 3
Irã – – – – – – 1 915 1.000 – –
Itália – – – 4 1.423 1.472 – – – – –
Japão 56 47.593 49.580 4 566 624 1 866 912 291,5 30
Canadá 18 12.584 13.360 – – – 7 3.046 3.243 92,4 16
Cazaquistão – – – 1 52 90 – – – – –
Lituânia 1 1.185 1.300 1 1.185 1.300 – – – 8,7 70
México 2 1.360 1.364 – – – – – – 10,4 5
Holanda 1 482 515 1 55 58 – – – 3,3 4
Paquistão 2 425 462 – – – 1 300 325 2,5 3
Romênia 2 1.310 1.412 – – – – – – 5,2 9
Rússia 31 21.743 23.242 5 786 849 7 4.585 4.876 144,3 16
Suécia 10 8.916 9.275 3 1.210 1.242 – – – 65,0 48
Suiça 5 3.220 3.372 – – – – – – 26,3 37
Eslováquia 5 2.034 2.200 2 518 584 – – – 16,6 57
Eslovênia 1 666 730 – – – – – – 5,3 40
Espanha 8 7.450 7.728 2 621 650 – – – 57,4 20
África do Sul 2 1.800 1.888 – – – – – – 10,1 4
Coreia do Sul 20 16.810 17.716 – – – 4 3.800 4.000 141,2 39
Taiwan 6 4.884 5.144 – – – 2 2.600 2.700 37,0 22
Rep. Tcheca 6 3.538 3.742 – – – – – – 24,5 32
Ucrania 15 13.107 13.835 4 3.500 3.800 2 1.900 2.000 84,8 48
Hungria 4 1.755 1.866 – – – – – – 12,5 38
E.U.A. 104 99.210 105.664 28 9.764 10.296 1 1.165 1.218 787,2 19
Reino Unido 19 10.982 11.902 26 3.324 3.810 – – – 69,2 19
Mundo 440 371.047 390.858 117 34.918 37.390 42 32.105 34.083 2.660 17

[editar] Vantagens da energia nuclear
A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de combustíveis fósseis. Considerada como vilã no passado, a Energia Nuclear passou gradativamente a ser defendida por ecologistas de nome como James E. Lovelock por não gerarem gases de efeito estufa. Estes ecologistas defendem uma virada radical em direção à energia nuclear como forma de combater o aquecimento global.

[editar] Desvantagens da energia nuclear
Residuos radioativos (pop.: Lixo atômico)

Já que a maior parte (cerca de 96%) do combustível nuclear queimado é constituída de Urânio natural, uma grande parte do combustível utilizado nos reatores nucleares é reprocessado em plantas de reprocessamento como a Urenco no Novo México. Cerca de 60% do combustível nuclear é mandado diretamente para o reprocessamento. O reprocessamento visa re-enriquecer o urânio exaurido, tornando possível que ele seja novamente utilizado como combustível.

A parte do combustível que nao é reprocessada imediatamente é armazenada para reprocessamento futuro, ou é armazenada semi-definitivamente em depósito próprio.

Cerca de 4% do total do combustível queimado é constituído dos chamados produtos de fissao e da série dos actinídeos, que sao originados a partir da fissao do combustível nuclear. Estes podem incluir elementos altamente radioativos como o Plutônio, Amerício e Césio. Atualmente esses elementos sao separados do urânio que será reprocessado e sao armazenados em depósitos projetados especificamente para aramazenamento de elementos radioativos ou utilizados em pesquisas. O Plutônio têm valor estratégico e científico particularmente alto por ser utilizado na fabricaçao de armamentos nucleares e também para pesquisas relacionadas aos chamados Fast Breed Reactors, que sao reatores que operam utilizando uma combinaçao de urânio natural e plutônio como combustível.

A geraçao de rejeito radioativo de usinas nucleares é normalmente baixa, mas representa um problema pois os elementos contidos no combustível queimado, pricipalmente os produtos de fissao, demoram um tempo muito longo para decairem em outros elementos e apresentam alta radioatividade, portanto é necessário que eles fiquem confinados em um depósito próprio onde nao possa haver nem interferência humana externa nem interferência ambiental (já que a inteferência ambiental pode causar vazamentos e deslocamento dos elementos).

[editar] Acidentes
O acidente no reator de Chernobyl (ex-URSS) contaminou radioativamente uma área de aproximadamente 150.000 km² (corresponde mais de três vezes o tamanho do estado do Rio de Janeiro), sendo que 4.300 km² possuem acesso interditado indefinidamente. Até 180 quilômetros distantes do reator situam-se áreas com uma contaminação de mais de 1,5 milhões de Becquerel por km², o que as deixa inabitáveis por milhares de anos.

[editar] Segurança
A Organização Mundial de Energia Nuclear alertou que terroristas poderiam vir a comprar resíduos radioativos, por exemplo de países da ex-URSS ou de países com ditaturas que usam tecnologias nucleares, tais como Irã ou Coreia-Norte, e construir uma chamada "bomba suja".

O quão fácil é desviar materiais altamente radioativos é demonstrado pelo exemplo do acidente radiológico de Goiânia, no Brasil em 1987, onde foi furtada uma pedra de sal de cloreto de Césio-137, um isótopo radioativo, de um hospital abandonado.

Nunca foi registrado qualquer tipo de acidente externo à uma usina nuclear relacionado com o material utilizado na produçao de energia nuclear, ou seja, combustível nuclear, apesar de vários casos envolvendo acidentes cívis com fontes médicas e comerciais de radiaçao.

Há uma certa confusao do público em relaçao a acidentes com radiaçao. Uma usina nuclear, justamente por lidar com algo potencialmente perigoso e que já resultou em acidentes no passado, tem normas de segurança tanto nacionais quanto internacionas que garantem que cada procedimento seja feito de acordo com todos os padroes de segurança. A Agência Internacional de Energia Atômica é um orgao internacional regulatório que salva-guarda a construçao e uso da energia nuclear no mundo. Os requisitos para a obtençao de salva-guarda sao severos e reconhecidos pela exigência em relaçao à segurança e operaçao de usinas nucleares; sem uma salva-guarda, um país é proibido de realizar a construçao de instalaçoes nucleares. Um dos requisitos para a obtençao de salva-guarda é que a instalaçao em questao deve ser supervisionada durante toda a sua existência por um grupo internacional de supervisores especializados em segurança radiológica e nuclear.

[editar] Gases de estufa
A produção de gases de estufa de uma usina núclear comum está de 3 a 6 vezes maior comparada com a energia hídrica e éolica, considerando o processo todo necessário para operá-la. (A produção de gases de estufa de uma usina de carvão tem um fator de 80.)

[editar] Referências
↑ Tabela da Nagasaki University School of Medicine.
[editar] Literatura
Gaynor Sekimori: Hibakusha: Survivors of Hiroshima and Nagasaki. Kosei Publishing Company, Japan 1986, ISBN 4-333-01204-X
Takeshi Ohkita: Akute medizinische Auswirkungen in Hiroshima und Nagasaki, in: Eric und Susanna Chivian u.a. (Hrsg.): Last aid. Die medizinischen Auswirkungen eines Atomkrieges. Heidelberg 1985
Robert P. Newman: Truman and the Hiroshima Cult. Michigan State University Press, 1995
Tania Malheiros: Brasil: a bomba ocultua - O programa nuclear brasileiro, Editora: Gryphus, 1993, 164 páginas
Antônio D. Machado e Ennio Candoti (coord.): Energia Nuclear e Sociedade - Um debate,Editora: Paz e Terra, 1980, 322 páginas,
Gláucia Oliveira da Silva: Angra I e a melancolia de uma era - Um estudo sobre a construção social do risco, Editora: EdUFF, 1999, 284 páginas
[editar] Ver também
Acidente nuclear de Chernobyl
Centrais nucleares
Reatores nucleares
Fissão nuclear
Bomba atômica
Bomba H
Radioatividade
Reações nucleares
Fusão nuclear
Tokamak
International Thermonuclear Experimental Reactor
Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto
[editar] Ligações externas
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