Energia Nuclear: o que é e como funciona?
06/06/2015 18:32
Energia nuclear, como o próprio nome já está sugerindo, é a energia proveniente de um núcleo atômico. Mas como assim?
Se você tiver boa memória, vai lembrar-se da seguinte frase: Nada se cria, nada se perde. Tudo se transforma.
Essa frase foi dita por Antoine Lavoisier. Ela expressa um dos principais fundamentos das reações químicas. A lei da conservação das massas. Isto é, durante uma reação de combustão da gasolina (C8H18), por exemplo, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas do produto. Observe o esquema:
C8H18 + 12,5O2 = = = > 8CO2 + 9H2O
Veja que a estrutura dos átomos durante a reação não se alteraram. A energia que obtém nesse processo é proveniente do rompimento das ligações químicas.
E o que tudo isso tem a ver com a energia nuclear?
Primeiro, era necessário estabelecer um parâmetro de comparação para que pudesse compreender ainda melhor o conceito.
Enquanto que nas reações químicas as massas das substâncias não se alteram, na reação nuclear isso já não acontece. Após a reação, se observa que parte da massa do átomo se perdeu. Mas isso contraria a lei de conservação das massas. Foi então que Einstein, com sua fórmula E=MC2, descreveu que aquela massa que supostamente havia sido perdida, na verdade, foi convertida em energia. Por isso é comum dizer que matéria pode ser convertida em energia e vice-versa.
Existem dois meios para obter energia através de um núcleo atômico: A fissão nuclear e a fusão nuclear.
A primeira consiste em bombardear o núcleo do átomo com nêutrons. Com esse bombardeamento, o núcleo fica instável e se parte em dois ou mais pedaços, formando núcleos ainda menores e mais leves. Paralelamente a isso, havia ainda mais nêutrons sendo liberados pela quebra de um núcleo, esses quebram outros núcleos em uma reação em cadeia.
A fusão consiste no processo inverso. Força-se dois núcleos a se unirem e formarem um só, maior e mais pesado. A energia liberada nesse processo é superior a da fissão, porém necessita de temperaturas e pressões extremas para romper a repulsão entre os núcleos, já que eles têm carga positiva.
Focaremos então no primeiro processo. O segundo é menos relevante atualmente para produção de energia. Para saber mais sobre a fusão nuclear clique aqui.
Certo. E como utilizar a fissão nuclear para produzir energia?
A partir de agora é simples entender isso. Como já foi dito, a fissão libera energia, esta em forma de calor. Assim como das termoelétricas, as usinas termonucleares utilizam este calor para aquecer agua e posteriormente produzir vapor para mover as turbinas e os geradores elétricos. A diferença é que, nas termoelétricas, o calor é produzido pela queima de combustíveis.
O elemento mais utilizado nessas centrais elétricas é o urânio. Essa escolha se deve ao fato dele apresentar-se como um dos que possuem o núcleo mais instável e, portanto, mais viável a fissão.
As termonucleares são hoje uma importantíssima fonte de energia elétrica. A vida útil do seu “combustível” é um dos principais motivos para essa aplicação em larga escala. Geralmente, é necessário trocar as pastilhas de urânio a cada dois anos. Isso se torna bastante vantajoso, pois acaba baratando o custo da energia. Para ter uma ideia, os porta-aviões mais modernos podem ficar operando por mais de 20 anos sem reabastecer. Um quilograma de urânio chega a produzir o equivalente a toneladas de carvão e petróleo. Em contrapartida, os resíduos desse processo são extremamente radioativos, portanto, perigosos para a saúde e para o meio ambiente. O armazenamento do lixo tóxico é muito complexo, além de levar de milhares a milhões de anos para deixarem de ser perigosos.
