A energia nuclear está na força que mantém os
componentes dos átomos unidos (prótons, elétrons e nêutrons). Quando estes componentes
são separados, há uma grande quantidade de energia liberada. Uma das maneiras
de retirar essa energia é através da fissão nuclear.
A Fissão Nuclear acontece quando um átomo
(geralmente de urânio
U-235) é bombardeado com nêutrons. Este átomo ficará com uma massa maior,
tornando-se muito instável. Por
causa dessa instabilidade, ele se dividirá em dois novos átomos (no caso do urânio,
se dividirá em criptônio (Kr) e bário
(Ba)) e mais alguns nêutrons que não ficarão em nenhum átomo. Esses nêutrons
livres vão se chocar em outros átomos, gerando uma reação em cadeia. É este, o processo utilizado
nas usinas nucleares.
As usinas nucleares
utilizam o princípio da fissão nuclear para gerar calor. Dentro do reator nuclear, centenas de varetas contendo material
radioativo são fissionadas liberando muito calor, que irá aquecer a água
(totalmente pura) de dentro do reator. Ela pode chegar a 1500°C a uma pressão
de 157atm. Essa água quente irá seguir por tubos, até o vaporizador, depois
volta ao reator, completando o circuito primário.
No vaporizador, uma outra quantidade de água
será fervida, pelo calor de tubos onde passam a água extremamente quente do
reator. O vapor gerado sairá por canos, até onde ficam localizadas as turbinas
e o gerador elétrico. O vapor d’água pode girar as turbinas a uma velocidade de
1800rpm. Depois que o vapor executar sua função, ele segue para o condensador,
onde vai virar água novamente e retornar ao vaporizador. Este é o chamado circuito secundário.
Para que o condensador transforme o vapor do
circuito secundário em água, é necessário que ele seja abastecido de água fria.
Essa água fria pode vir de rios e lagos próximos. Ao passar pelo condensador,
essa água esquenta, necessitando ser resfriada nas torres de resfriamento (a
maior parte de uma usina nuclear). Este é o circuito
terciário (ou sistema de água de refrigeração).
Uma usina nuclear é possui vários sistemas de
segurança, que entram em ação automaticamente em casos de emergência. O
principal deles é o sistema que neutraliza a fissão nuclear dentro do reator.
São centenas de barras, feitas de materiais não fissionáveis (isto é, mesmo
absorvendo nêutrons livres, não se dividem), como boro
e cádmio,
que são injetadas no meio reacionário. O reator fica envolvido por uma cápsula
de 3cm de espessura, feita de aço. O edifício é protegido com paredes de 70cm,
feitas de concreto e estrutura de ferro e aço, e podem aguentar ataques
terroristas (mísseis, aviões). Existem também órgãos internacionais, que
vistoriam periodicamente as usinas nucleares, em busca de irregularidades,
falhas, etc.
As principais vantagens da energia nuclear
são: o combustível
é barato e pouco (em comparação com outras fontes de energia); é independente
de condições ambientais/climáticas (não depende do sol, como usinas solares, ou
da vazão de um rio, no caso das hidroelétricas); a poluição gerada (diretamente)
é quase inexistente; não ocupa grandes áreas; a quantidade de lixo produzido é
bem reduzido; o custo da energia gerada fica em torno de 40 dólares por MW,
mais caro que a energia das hidroelétricas, mas mais barato que a energia das
termoelétricas, usinas solares, eólicas, etc.
Mas há também suas desvantagens, que são: o
alto custo de construção, em razão da tecnologia e segurança empregadas; mesmo
com todos os sistemas de segurança, há sempre o risco do reator vazar ou
explodir, liberando radioatividade na atmosfera e nas terras
próximas, num raio de quilômetros; não existem soluções eficientes para
tratamento do lixo
radioativo, que atualmente é depositado em desertos, fundo de
oceanos ou dentro de montanhas.
A fissão nuclear resulta na produção de
outros elementos químicos, como plutônio.
Este é usado na produção de bombas atômicas. Por isso, órgãos controladores
internacionais (e americanos), tentam impedir que certos países (atualmente, o
Iraque e Coréia do Norte), dominem a tecnologia nuclear.
Os principais componentes que compõem o lixo
radioativo produzido nas usinas nucleares, são os produtos da fissão nuclear
que ocorre no reator. Após anos de uso de uma certa quantidade de Urânio, o
combustível inicial vai se transformando em outros produtos químicos, como
criptônio, bário, césio,
etc, que não tem utilidade na usina. Ferramentas, roupas, sapatilhas, luvas e
tudo o que esteve em contato direto com esses produtos, é classificado como
lixo radioativo.
Nos Estados Unidos, os restos são colocados
em tambores lacrados, e enterrados bem no fundo de desertos. O custo para
armazenar os tambores são tão grandes quanto a manutenção da usina. Existem
projetos para levar o lixo radioativo em cápsulas em direção ao sol, o que
poderia ser uma solução definitiva para o problema, já que por 100.000 anos a
radiação estará sendo emitida por esses materiais. Os reatores desativados
também são incluídos nessa classificação. Nenhum reator nuclear usado foi
aberto no mundo todo. Geralmente são cobertos de concreto e levados para outro
lugar.
Para os ambientalistas, o destino do lixo
radioativo é o principal motivo deles serem contra a energia
nuclear, já que ainda não se tem uma solução definitiva, e pouco se sabe das
consequências da radiação para o meio ambiente.