Principais Acidentes Nucleares

61
Principais Acidentes Nucleares (até 1998) Em 1957 escapa radioatividade de uma usina inglesa situada na cidade de Liverpool. Somente em 1983 o governo britânico admitiria que pelo menos 39 pessoas morreram de câncer, em decorrência da radioatividade liberada no acidente. Documentos secretos recentemente divulgados indicam que pelo menos quatro acidentes nucleares ocorreram no Reino Unido em fins da década de 50. Em setembro de 1957, um vazamento de radioatividade na usina russa de Tcheliabinski contamina 270 mil pessoas. Em dezembro de 1957, o superaquecimento de um tanque para resíduos nucleares causa uma explosão que libera compostos radioativos numa área de 23 mil km 2 . Mais de 30 pequenas comunidades, numa área de 1.200 km², foram riscadas do mapa na antiga União Soviética e 17.200 pessoas foram evacuadas. Um relatório de 1992 informava que 8.015 pessoas já haviam morrido até aquele ano em decorrência dos efeitos do acidente. Em janeiro de 1961, três operadores de um reator experimental nos Estados Unidos morrem devido à alta radiação. Em outubro de 1966, o mau funcionamento do sistema de refrigeração de uma usina de Detroit causa o derretimento parcial do núcleo do reator. Em janeiro de 1969, o mau funcionamento do refrigerante utilizado num reator experimental na Suíça, inunda de radioatividade a caverna subterrânea em que este se encontrava. A caverna foi lacrada. Em março de 1975, um incêndio atinge uma usina nuclear americana do Alabama, queimando os controles elétricos e fazendo baixar o volume de água de resfriamento do reator a níveis perigosos. Em março de 1979, a usina americana de Three Mile Island, na Pensilvânia, é palco do pior acidente nuclear registrado até então, quando a perda de refrigerante fez parte do núcleo do reator derreter. Em fevereiro de 1981, oito trabalhadores americanos são contaminados, quando cerca de 100 mil galões de refrigerante radioativo vazam de um prédio de armazenamento do produto. Durante a Guerra das Malvinas, em maio de 1982, o destróier britânico Sheffield afundou depois de ser atingido pela aviação argentina. De acordo com um relatório da Agência Internacional de Energia Atômica, o 1

Transcript of Principais Acidentes Nucleares

Page 1: Principais Acidentes Nucleares

Principais Acidentes Nucleares (até 1998)

Em 1957 escapa radioatividade de uma usina inglesa situada na cidade de Liverpool. Somente em 1983 o governo britânico admitiria que pelo menos 39 pessoas morreram de câncer, em decorrência da radioatividade liberada no acidente. Documentos secretos recentemente divulgados indicam que pelo menos quatro acidentes nucleares ocorreram no Reino Unido em fins da década de 50.

Em setembro de 1957, um vazamento de radioatividade na usina russa de Tcheliabinski contamina 270 mil pessoas.

Em dezembro de 1957, o superaquecimento de um tanque para resíduos nucleares causa uma explosão que libera compostos radioativos numa área de 23 mil km2. Mais de 30 pequenas comunidades, numa área de 1.200 km², foram riscadas do mapa na antiga União Soviética e 17.200 pessoas foram evacuadas. Um relatório de 1992 informava que 8.015 pessoas já haviam morrido até aquele ano em decorrência dos efeitos do acidente.

Em janeiro de 1961, três operadores de um reator experimental nos Estados Unidos morrem devido à alta radiação.

Em outubro de 1966, o mau funcionamento do sistema de refrigeração de uma usina de Detroit causa o derretimento parcial do núcleo do reator.

Em janeiro de 1969, o mau funcionamento do refrigerante utilizado num reator experimental na Suíça, inunda de radioatividade a caverna subterrânea em que este se encontrava. A caverna foi lacrada.

Em março de 1975, um incêndio atinge uma usina nuclear americana do Alabama, queimando os controles elétricos e fazendo baixar o volume de água de resfriamento do reator a níveis perigosos.

Em março de 1979, a usina americana de Three Mile Island, na Pensilvânia, é palco do pior acidente nuclear registrado até então, quando a perda de refrigerante fez parte do núcleo do reator derreter.

Em fevereiro de 1981, oito trabalhadores americanos são contaminados, quando cerca de 100 mil galões de refrigerante radioativo vazam de um prédio de armazenamento do produto.

Durante a Guerra das Malvinas, em maio de 1982, o destróier britânico Sheffield afundou depois de ser atingido pela aviação argentina. De acordo com um relatório da Agência Internacional de Energia Atômica, o navio estava carregado com armas nucleares, o que põe em risco as águas do Oceano Atlântico próximas à costa argentina.

Em janeiro de 1986, um cilindro de material nuclear queima após ter sido inadvertidamente aquecido numa usina de Oklahoma, Estados Unidos.

Em abril de 1986 ocorre o maior acidente nuclear da história (até agora), quando explode um dos quatro reatores da usina nuclear soviética de Chernobyl, lançando na atmosfera uma nuvem radioativa de cem milhões de curies (nível de radiação 6 milhões de vezes maior do que o que escapara da usina de Three Mile Island), cobrindo todo o centro-sul da Europa. Metade das substâncias radioativas voláteis que existiam no núcleo do reator foram lançadas na atmosfera (principalmente iodo e césio). A Ucrânia, a Bielorússia e o oeste da Rússia foram atingidas por uma precipitação radioativa de mais de 50 toneladas. As autoridades informaram na época que 31 pessoas morreram, 200 ficaram feridas e 135 mil habitantes próximos à usina tiveram de abandonar suas casas. Esses números se mostrariam depois absurdamente distantes da realidade, como se verá mais adiante.

Em setembro de 1987, a violação de uma cápsula de césio-137 por sucateiros da cidade de Goiânia, no Brasil, mata quatro pessoas e contamina 249. Três outras pessoas morreriam mais tarde de doenças degenerativas relacionadas à radiação.

1

Page 2: Principais Acidentes Nucleares

Em junho de 1996 acontece um vazamento de material radioativo de uma central nuclear de Córdoba, Argentina, que contamina o sistema de água potável da usina.

Em dezembro de 1996, o jornal San Francisco Examiner informa que uma quantidade não especificada de plutônio havia vazado de ogivas nucleares a bordo de um submarino russo, acidentado no Oceano Atlântico em 1986. O submarino estava carregado com 32 ogivas quando afundou.

Em março de 1997, uma explosão numa usina de processamento de combustível nuclear na cidade de Tokai, Japão, contamina 35 empregados com radioatividade.

Em maio de 1997, uma explosão num depósito da Unidade de Processamento de Plutônio da Reserva Nuclear Hanford, nos Estados Unidos, libera radioatividade na atmosfera (a bomba jogada sobre a cidade de Nagasaki na Segunda Guerra mundial foi construída com o plutônio produzido em Hanford).

Em junho de 1997, um funcionário é afetado gravemente por um vazamento radioativo no Centro de Pesquisas de Arzamas, na Rússia, que produz armas nucleares.

Em julho de 1997, o reator nuclear de Angra 2, no Brasil, é desligado por defeito numa válvula. Segundo o físico Luiz Pinguelli Rosa, foi "um problema semelhante ao ocorrido na usina de Three Mile Island", nos Estados Unidos, em 1979.

Em outubro de 1997, o físico Luiz Pinguelli adverte que estava ocorrendo vazamento na usina de Angra 1, em razão de falhas nas varetas de combustível.

Usinas Nucleares do Brasil

Angra I

Para atender as possíveis necessidades futuras, em 1972 foi iniciada a construção de Angra I, mas só em 1985 a usina entrou em operação comercial. Em 1999 alcançou um fator de disponibilidade de 96% e uma geração bruta de 3.976.943 Mwh.

Angra I tem 657 MW de potência. Funciona com reator de água pressurizada, moderado e refrigerado a água com prédio de contenção.

Foi construída na praia de Itaorna em Angra dos Reis - Rio de Janeiro, e mesmo obedecendo aos mais exigentes padrões internacionais de segurança, ainda há muita polêmica.

Além de programas de segurança, testes periódicos de rotina garantem a proteção contra acidentes com liberação de radioatividade para o meio ambiente.

Angra II

Em junho de 2000, Angra II teve seu reator entrou em fissão, com potência de 1.309 Mw.

O IBAMA - Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais, é responsável pelo licenciamento ambiental de emreendimentos industriais de grande porte. Para conceder a Licença de Operação de Angra II, foi exigido que fossem preparados o EIA e o RIMA.

O Estudo de Impacto Ambiental compreende na descrição do projeto e suas alternativas, nas etapas de planejamento, construção, operação, desativação (se for o caso), delimitação e o diagnóstico ambiental da

2

Page 3: Principais Acidentes Nucleares

área de influência, a indentificação, medição e a valoração dos impactos, a comparação das alternativas e a previsão da situação futura, a elaboração do Relatório de Impacto Ambiental - RIMA.

Angra III

A ELETROBRÁS e o MME (Ministério de Minas e Energia) decidiram que a usina Angra III irá entrar em funcionamento em 2006, com potência de 1.309 Mw. A usina de Angra III atenderá as regiões sul/sudeste e centro-oeste.

Segundo os especialistas do setor energético a paralização da construção da Usina Nuclear de Angra 3 é devido à crise energética. A ELETRONUCLEAR está efetuando estudos técnicos e de viabilidade econômica de Angra 3.

Bem vindo ao Nicho Nuclear

 

Este nicho traz informações a respeito da tecnologia, meio ambiente, matéria-prima e produção de energia nuclear. Saiba mais sobre os acidentes ambientais e muitas outras curiosidades das usinas nucleares brasileiras.

Perspectivas Futuras para a Energia Nuclear no Brasil

A energia nuclear é uma das formas de se obter energia elétrica em larga escala. Com o esgotamento dos recursos hídricos próximos aos principais centros consumidores, com as dificuldades para o licenciamento ambiental dos aproveitamentos hídricos remanescentes e o constante crescimento da demanda de energia, a participação da energia nuclear na produção de energia elétrica é fundamental na medida em que contribui para a melhoria na qualidade de vida da população e para o desenvolvimento econômico do país.

O Brasil possui a 6ª maior reserva mundial de urânio, assegurando uma excelente reserva e a garantia do suprimento de combustível. É um dos maiores mercados de energia elétrica do mundo.

No Brasil, a aplicações das radiações nucleares na indústria, agricultura e meio ambiente inserem-se em vários segmentos e apresentam significativo impacto econômico e social. A energia nuclear indica muitas possibilidades para o futuro como, por exemplo, o uso desta tecnologia no suprimento do calor de processo, da mesma forma que nas alternativas comerciais de propulsão naval. A produção conjunta de água doce por dessalinização da água do mar e energia elétrica reduz o custo de geração da eletricidade, é interessante comercialmente e tem sido considerada como uma das vias para reduzir a escasse futura de água doce, quando for possível garantir um fator de capacidade compatível com os requisitos dessa produção conjunta.

A usina Angra I, tem uma potência de 626 MW, começou a funcionar em 1981, mas em seguida foi paralisada por defeitos técnicos. Apenas no final de 1983 é que começou a funcionar, em formas de testes, e até o presente ainda não entrou em operação permanente com sua capacidade total.Os problemas que cercam essa usina são numerosos, como tecnologia cara e já obsoleta, construção em local inapropriado, problemas térmicos que freqüentemente paralisam o funcionamento da usina e até a ausência de qualquer plano seguro

3

Page 4: Principais Acidentes Nucleares

de evacuaçãqo da população local no caso de um acidente As usinas de Angra II e Angra III, também localizadas na cidade de Angra dos Reis, foram adiadas e até hoje estão sem previsão de término.

Mesmo com o racionamento iminente, ainda não se computou o potencial hidráulico da bacia Amazônica. Os custos de produção e operação das usinas nucleares são bastante altos, cerca de três vezes mais que os de uma usina hidrelétrica equivalente. Em síntese, o preço por quilowatt gerado por uma fonte atômica sai três vezes mais caro que o gerado por fonte hidráulica. Isto significa que as usinas nucleares tendem a elevar as tarifas para o suprimento de eletricidade. Para instalação de uma usina nuclear, em países democráticos, costuma-se realizar plebiscitos para consultar a população

Participação da Energia Nuclear na Produção de Energia Elétrica

País Produção % País Produção %

França 75,00% Espanha 31,00%

Lituânia 73,10% Reino Unido 28,90%

Bélgica 57,70% Taiwan 25,30%

Bulgária 47,10% Rep. Checa 20,80%

Rep. Eslovaca 47,00% Estados Unidos 19,80%

Suécia 46,80% Rússia 14,40%

Ucrânia 43,80% Canadá 12,40%

Rep. Coréia 42,80% Romênia 10,70%

Hungria 38,30% Argentina 9,00%

Eslovênia 37,20% África do Sul 7,10%

Armênia 36,40% México 5,20%

Suíça 36,00% Holanda 4,00%

Japão 34,70% Índia 2,70%

Finlândia 33,10% Brasil 1,30%

Alemanha 31,20% China 1,20%

4

Page 5: Principais Acidentes Nucleares

Energia Nuclear

            O que é e Origem

  Energia Nuclear e o Meio Ambiente

O que é e Origem             

 É a quebra, a divisão do átomo, tendo por matéria prima minerais altamente radioativos, como o urânio (descoberto em 1938).

A energia nuclear provém da fissão nuclear do urânio, do plutônio ou do tório ou da fusão nuclear do hidrogênio. É energia liberada dos núcleos atômicos, quando os mesmos são levados por processos artificiais, a condições instáveis.

A fissão ou fusão nuclear são fontes primárias que levam diretamente à energia térmica, à energia mecânica e à energia das radiações, constituindo-se na única fonte primária de energia que tem essa diversidade na Terra.

Como forma térmica de energia primária, foram estudadas as aplicações da energia nuclear para a propulsão naval militar e comercial, a nucleoeletricidade, a produção de vapor industrial, o aquecimento ambiental e a dessalinização da água do mar.

Apesar de polêmica, a geração da energia nucleoelétrica é responsável pelo atendimento de 18% das necessidades mundiais de eletricidade. São as aplicações da ciência e tecnologia nucleares que resultam em benefícios mais significativos, de amplo alcance e de maior impacto econômico e social.

Energia Nuclear e o Meio Ambiente             

 

Durante a Segunda Guerra Mundial a energia nuclear demonstrou sua potencialidade de causar danos, como ocorreu nas cidades de Hiroshima e Nagasaki.

A energia nuclear traz benefícios para a sociedade, como a utilização das radiações em múltiplas aplicações na medicina, indústria, agropecuária e meio ambiente. Cada um desses usos insere esta energia em um determinado campo de acontecimentos. Assim é que o uso medicinal a insere no ambiente hospitalar e o uso na produção de energia elétrica, no âmbito das relações de moradia e de iluminação pública, por exemplo. Em cada um desses ambientes há uma potencialidade de danos e risco com algumas peculiaridades.

Os problemas ambientais estão relacionados com os acidentes que ocorrem nas usinas e com o destino do chamado lixo atômico - os resíduos que ficam no reator, local onde ocorre a queima do urânio para a fissão do átomo. Por conter elevada quantidade de radiação, o lixo atômico tem que ser armazenado em recipientes metálicos protegidos por caixas de concreto, que posteriormente são lançados ao mar.

Os acidentes são devidos à liberação de material radioativo de dentro do reator, ocasionando a contaminação do meio ambiente, provocando doenças como o câncer e também morte de seres humanos, de animais e de vegetais. Isso não só nas áreas próximas à usina, mas também em áreas distantes, pois ventos e nuvens radioativas carregam parte da radiação para áreas bem longínquas, situadas a centenas de quilômetros de distância.

5

Page 6: Principais Acidentes Nucleares

USINA NUCLEAR

O reator nuclear é um gerador de energia ,é um sistema onde a reação de fissão em cadeia é mantida sob controle, a energia liberada na fissão é usada como fonte de calor para ferver a água, cujo vapor aciona uma turbina geradora que produz energia elétrica como uma máquina térmica convencional. Há um grande perigo porque muitos países não estão preparados para armazenarem o lixo atômico, o qual poderá ser o principal causador de um acidente, além do super aquecimento que poderá causar um acidente, por rompimento de tubulações, como o que aconteceu em na Usina de Chernobyl. O Sol é uma fonte de energia radioativa, que pode ser aproveitada , transformando o calor produzido em enregia elétrica. 

SOL

É a nossa principal fonte de energia calorífica, a qual pode ser aproveitada, e transformada em energia elétrica, através de coletores. A intensidade de radiação solar que incide sobre a Terra - insolação - depende principalmente do ângulo no qual os raios solares incidem na superfície, e a distribuição de temperatura sobre a superfície da Terra, varia com a latitude e estações do ano, devido à inclinação do eixo da Terra com relação à sua órbita ao redor do Sol. A temperatura do Sol na superfície chega a 5762 K. O fluxo de energia por ele emitido e 3,8 .1020 MW. Recebemos fora da atmosfera anualmente 1,5.1018 kWh ordem de grandeza : 0.01% é toda energia consumida 30% refletida, 47% absorvida (atmosfera, mares e terra) e 23% ciclo da água.

IRRADIAÇÃO

Transmissão de calor através de ondas eletromagnéticas. Irradiação vem da palavra irradiar que significa o mesmo que bombardear.

As radiações emitidas são características do sistema e constituem o seu espectro de fluorescência. A medição das radiações deste espectro constitui a base da fluorometria .

6

Page 7: Principais Acidentes Nucleares

FLUORESCÊNCIA

É a Luminescência num sistema que absorve energia eletromagnética e a reemite sob a forma de energia luminosa, num intervalo de tempo muito curto, e com o comprimento de onda que lhe é característico. Distingue-se da fosforescência , porque nesse tipo de fenômeno a emissão de luz se prolonga por um intervalo de tempo mais longo. A luminescência ocorre quando a energia eletromagnética absorvida pelo sistema excitando-o, levando-o para um estado ( que é um singleto) em que ele permanece num estado muito curto. Ao retornar ao estado não excitado, há emissão de luz correspondente à diferença de energia entre os dois níveis.

LUMINESCÊNCIA

Consiste na emissão de luz por uma substância previamente excitada por uma radiação eletromagnética. Quando a emissão se der quase simultaneamente com a excitação e desaparecendo quando esta termina, chamamos esse fenômeno de fluorescência, porém quando a emissão persiste um tempo razoavelmente longo depois de a excitação desaparecer chamamos a esse fenômeno de fosforescência. A distinção entre os dois fenômenos é mais nítida quando considerarmos os respectivos mecanismos. Na fluoresência, o estado excitado é um singleto e a transição para o estado fundamental é muito rápida e fácil. Na fosforescência o estado excitado é um tripleto e a transição para o estado fundamental é mais moderada, pois a probabilidade de ocorrência é menor. O fenômeno é observado em sólidos , líquidos e gases. Em geral o comprimento de onda da radiação fluorescência é maior que o da radiação excitadora.

Energia nuclear na geração de eletricidade

Há várias décadas estabelece-se um caloroso debate sobre as formas de energia usadas pela humanidade, pois se percebeu que as fontes de energia disponíveis em nosso planeta não eram inesgotáveis - o petróleo, responsável pelo grande desenvolvimento do século 20 não durará mais que cem anos. Além disso, o crescimento populacional, acompanhado pelo aumento de consumo impulsionado pelo desenvolvimento tecnológico, tem gerado demandas energéticas crescentes, as quais logo superarão nossa capacidade produtiva atual. Apesar da comunidade científica estar ciente da necessidade de implementação de fontes de energia limpas e abundantes, a economia mundial ainda é altamente dependente dos combustíveis fósseis, por isso há grandes entraves políticos para que isso ocorra, em especial, por parte das macro-potências.

Atualmente, o panorama mundial da geração de energia elétrica está dividido. Em países com alta disponibilidade de recursos hídricos, como o Brasil, a maior parte da energia vem das usinas hidrelétricas, em que a força das águas move turbinas e gera eletricidade. Essa energia, considerada limpa por não emitir poluente após a sua implantação, tem grande impacto ambiental inicial, por destruir regiões de florestas, alterar o clima e desalojar animais e moradores da região, além de ser possível somente onde há condições naturais. Nos demais países, como os europeus, gera-se energia elétrica predominantemente nas usinas termoelétricas, baseada na queima de combustíveis fósseis, como carvão e

7

Page 8: Principais Acidentes Nucleares

petróleo. Apesar de serem muito poluentes, ainda são as mais utilizadas, pela falta de condições naturais para hidrelétricas.

Pesquisas para desenvolver outras fontes receberam forte impulso nos últimos anos, para potencializar fontes como eólica, geotérmica, solar; renováveis, e nuclear; não renovável, e torná-las seguras, economicamente viáveis e aptas à produção em larga escala, minimizando os problemas ambientais e políticos dos combustíveis fósseis, como a concentração de poder nos países produtores de petróleo. É nesse contexto que se encaixa a energia nuclear, definida como aquela relacionada a processos envolvendo alterações de núcleos de átomos. Há dois tipos principais reações nucleares que liberam energia: fusão e fissão nuclear.

Na fusão, dois ou mais núcleos se juntam, fundindo-se em um núcleo maior. Nesse processo, o núcleo final contém ligeiramente menos massa que a soma das massas dos núcleos inicias, sendo que essa massa faltante foi transformada em energia. Essa reação não obedece à lei de conservação das massas (Lei de Lavoisier), mas a uma lei mais geral, a da conservação de energia. Na fissão, núcleos muito grandes quebram-se em menores, também perdendo massa nesse processo, que, igualmente, se transforma em energia. Ao contrario do que muitos pensam, a energia nuclear não é uma forma de energia artificial, mas se manifesta na natureza de inúmeras formas ( leia mais sobre a energia nuclear e nossa vida cotidiana).

Essa energia é controversa, tendo defensores e críticos (leia mais sobre a divisão de opiniões sobre o uso de energia nuclear). Seus defensores a consideram uma energia barata, pois pode durar anos sem necessidade de troca da fonte; limpa, pois não emite na atmosfera nenhum poluente; segura, pois seus riscos podem ser administrados; e tecnologicamente já desenvolvida. Seus críticos desejam bani-la, sendo seus principais argumentos os danos causados à saúde humana e à natureza em caso de acidente ou do uso indevido, como para a fabricação de bombas atômicas, como já foram vistos exemplos em nossa história recente (leia mais sobre os grandes desastres nucleares) e a dificuldade de se lidar com o chamado lixo nuclear, o resto de material radioativo que não serve mais para a produção de energia, mas que continua danoso por milhares de anos.

A energia nuclear pode, portanto, apresentar uma solução para o futuro próximo das necessidades energéticas da humanidade, no entanto, carrega ainda problemas políticos, econômicos, técnicos e sociais para serem resolvidos. Os erros cometidos no passado com essa tecnologia devem ser lembrados, a visão do uso, de suas capacidades e limitações deve ser amadurecida, mas, apesar desta, deve-se continuar buscando sempre novas fontes, mais limpas, seguras, ambientalmente e socialmente aceitáveis globalmente.

Como a energia nuclear afeta nossa vida cotidiana.

Para fundir os núcleos necessita-se de pressões muito altas e ocorre, por exemplo, no interior do Sol, onde núcleos de hidrogênio se fundem em núcleos de hélio, e, estes se fundem em núcleos maiores, chegando até o carbono. Dessa forma, mantêm o Sol aceso, banhando a Terra com energia luminosa. A energia nuclear é, então, essencial para a existência da vida na Terra, e, em última análise, fonte primaria de quase todas as outras formas de energia que conhecemos. A energia térmica, por exemplo, gerada pela queima de combustíveis fósseis, depende da energia de fusão no Sol para possibilitar a fotossíntese em plantas, as quais são precursoras de carvão vegetal e mineral, petróleo e gás natural. Na energia hidráulica, a energia solar é responsável pelo ciclo das águas (evaporação e precipitação) que irão encher as bacias fluviais e permitir a construção de usinas hidrelétricas. O mesmo ocorre com a energia eólica, que só é possível devido à existência dos ventos, impulsionados por variações de temperatura no planeta, fruto da irradiação solar.

Os exemplos acima mostram como a fusão nuclear age sobre processos diários que ocorrem no planeta Terra, porém há também exemplos de fissão. Esse é o processo que ocorre com o material radioativo usado em bombas e usinas nucleares, mas, mais fundamental, é o que ocorre no interior da Terra, mantendo-o aquecido e ativo até hoje, dando origem ao vulcanismo e à dinâmica de placas. No inicio da história da Terra, há 4 bilhões de anos, as fontes

8

Page 9: Principais Acidentes Nucleares

de energia geotérmicas e geoquímicas, em especial nas fontes geotermais submarinas, foram, provavelmente, as responsáveis por fornecer a energia e as condições necessárias para o surgimento da vida. Ainda atualmente, esses processos são responsáveis por manter a estabilidade climática e química do planeta e é o processo que alimenta a energia geotérmica, uma fonte alternativa de energia elétrica, baseada no aquecimento de água que gera vapor que movimenta turbinas.

Esse núcleos que hoje estão se quebrando em outros menores foram formados há bilhões de anos em um evento astrofísico de altíssima energia chamado supernova, ou seja, a explosão de uma estrela, que ocorreu na vizinha do que viria a ser nosso sistema solar. Nesse processo, reações nucleares ocorreram, criaram semeando o espaço ao seu redor com os átomos que conhecemos da tabela periódica. Muitos deles não são estáveis, e, com o passar do tempo quebram-se em núcleos menores, liberando energia. O que ocorre no interior da Terra é ainda a continuação do processo que se iniciou há bilhões de anos e continuará por outros bilhões, até que toda essa energia se esvaia.

A questão mais intrigante é como algo tão pequeno como um núcleo atômico, de raio 1 milhão de bilhão de vezes menor do que 1 metro, pode gerar tanta energia. Albert Einstein, pelo desenvolvimento da teoria da Relatividade Restrita no início do século XIX, estabeleceu que a energia atômica obedece a E=mc2, onde E é a energia, m é a massa da partícula e c a velocidade da luz no vácuo (em metros por segundo), relacionando assim, matéria e energia. Estes deixam de ser entes totalmente distintos em nosso universo, tornando-se, na verdade, inter-convertíveis: matéria pode transformar-se diretamente em energia e vice-versa.

O coeficiente de conversão entre matéria e energia é dado pelo quadrado da velocidade da luz no vácuo, ou seja, 1 bilhão de bilhão. Assim, mesmo que a quantidade de matéria no núcleo atômico seja muito pequena, o coeficiente é enorme. Além disso, as reações nucleares ocorrem em muitos átomos ao mesmo tempo, de forma auto-induzida, portanto o processo é capaz de fornecer muita energia.

Opiniões sobre a energia nuclear

Mais do que as demais fontes de energia elétrica, a energia nuclear é controversa e não há concordância se seu uso seria benéfico ou não para o mundo. A opinião divide cientistas, políticos e até mesmo ambientalistas, que por sua vez dividem também a opinião pública.

Diversos países já adotaram essa como uma opção para a produção de energia elétrica e vêm propondo políticas e parcerias para ampliar seu uso. É o caso do Brasil, que já conta com as usinas nucleares de Angra 1, Angra 2 e Angra 3, no estado do Rio de Janeiro, gerando atualmente cerca de 3,2 GW, ou cerca de 3,4% do total produzido na país. O restante é coberto pelas hidrelétricas com 80,7% do total, termoelétrica movida por combustíveis fósseis, com 15,9 %, e fontes alternativas, com porcentagem insignificante, conforme dados divulgados pela estatal Eletronuclear, em sua página na internet. Segundo Jairo Albo Marques de Souza, ainda no site da empresa, a produção dessas 3 usinas juntas, se realizada por termoelétricas, liberaria de 12 a 24 milhões de toneladas de CO2/ano, sendo o total atual de 330 milhões de toneladas/ano no país. Outros países, como os Estados Unidos também já investem em energia nuclear para gerar energia elétrica. Em um artigo oficial do governo Bush, publicado no site do Departamento de Estado desse país, afirma-se categoricamente que a energia nuclear é a melhor forma de produção de energia em larga escala e pede-se para que os demais países dêem uma segunda chance a essa forma de energia.

No entanto, quando não há interesse político-econômico para os incentivos, a situação é outra. As recentes declarações do presidente do Irã Mahmud Ahmadinejad sobre desenvolvimento de energia nuclear desagradaram a ONU, os Estados Unidos e a quase toda a comunidade internacional. O temor, entretanto, não é a construção de usinas nucleares para geração de energia elétrica, mas sim de que o domínio dessa tecnologia será usado para fabricação de bombas nucleares, conforme declaração do próprio presidente.

9

Page 10: Principais Acidentes Nucleares

O problema atual com o Irã é um exemplo de uma das preocupações quando se trata de tecnologia nuclear: seu uso como arma de destruição em massa. Esse medo vem da memória das bombas de Hiroshima e Nagasaki, que puseram fim à Segunda Guerra Mundial e que completaram, no ano passado, 60 anos, ainda fazendo vítimas. Esse é o grande apelo da opinião pública e de entidades pacifistas contra os avanços nucleares e o temor das Nações Unidas, pois vincula uma arma poderosa a governos muitas vezes extremistas e belicosos.

O outro argumento contrário à utilização de energia nuclear é o risco de armazenamento do lixo nuclear, resíduo de material radioativo não mais útil para produção de energia, mas ainda nocivo, além de peças das usinas que tiveram contato prolongado com este material. Para estes resíduos, a alternativa até o momento é o armazenamento em locais isolados. Porém, tais locais são limitados e com o tempo têm sua capacidade esgotada, sendo necessários novos pontos. Além dos riscos imediatos, a possibilidade de acidentes com esse lixo nuclear em longo prazo é real e tem que ser ponderada. Essa causa tem como principais combatentes ONGs ambientalistas, como Greenpeace, Public Citizen e Union of Concerned Scientists. Grupos de ativistas do Greenpeace já protestaram, diversas vezes, contra o lixo radioativo, impedindo que caminhões carregados com esse material fossem retirados de seu local de origem e levados aos locais de armazenamentos. Em contrapartida, ONGs como Evironmentalists for Nuclear Energy (EFN) acreditam que esta é benéfica para o meio-ambiente e deve ser incentivada, e buscam demonstrar que até mesmo o lixo radioativo não é um problema tão grave, pois pode ser reciclado e reutilizado para outros fins.

Políticos, cientistas e ativistas estão divididos dentro de seus próprios grupos sobre o uso da energia nuclear, enquanto isso, seu uso vem sendo ampliado, sob muitos protestos.

Grandes desastres nucleares da história

No ano de 2005 houve no mundo exposições, homenagens e as mais diversas manifestações em memória dos 60 anos das bombas de Hiroshima e Nagasaki, as duas bombas atômicas disparadas sobre o Japão por aviões estadunidenses e que puseram fim à Segunda Guerra Mundial. Com poder de destruição acima do que a capacidade humana podia imaginar, até aquele momento, assustou o mundo e gerou, pela primeira vez, medo geral sobre a energia nuclear. Essa bomba, além de sua capacidade explosiva no momento do lançamento, espalha material radioativo a longas distâncias, com efeitos que duram muitos anos. Estima-se que houve mais de 200 mil mortos por causas diretas ou indiretas dessas bombas nas duas cidades, no mais conhecido acontecimento envolvendo material nuclear.

Pode-se pensar, então, que fora de um contexto bélico os riscos da radiação podem ser contidos e essas não ofereceriam riscos. Entretanto, a história mostra uma verdade muito diferente e em 2006 completa-se 20 anos do maior acidente nuclear da história: a explosão da usina nuclear Wladimir Lênin, ou Chernobyl. Localizada na antiga União Soviética, onde hoje é território da Ucrânia, essa usina, com 4 reatores, explodiu na madrugada do dia 26 de abril de 1986, matando imediatamente 2 pessoas e mais 28, em seguida. Funcionários do bloco 4 da usina realizavam um teste para melhorias do sistema, desligando todos os sistemas de segurança, quando uma série de explosões se iniciaram, liberando uma nuvem de material radioativo a mil metros de altura e centenas de metros ao redor da usina. Uma trágica chuva de cores pode ser isto, naquela madruga.

Ainda sem conhecimento dos perigos invisíveis da radiação, as primeiras equipes de socorro, bombeiros e mesmo repórteres foram para o local, sofrendo, posteriormente, de conseqüências da radiação. A grande maioria morreu e muitos sobreviveram com graves seqüelas.

Imediatamente após o acidente, ninguém sabia o que fazer e demorou-se algum tempo até que providências reais fossem tomadas, como a desocupação da pequena cidade de Pripyat, com cerca de 40 mil habitantes, localizada há 3 quilômetros. Seus habitantes não foram corretamente informados da exposição acima de doses seguras de radiação e muitas vezes letais de radiação. Com o tempo, material radioativo espalhou-se, levado no ar, por toda a União

10

Page 11: Principais Acidentes Nucleares

Soviética, chegando à Escandinávia e ao Oeste Europeu. Logo após o acidente 116 mil pessoas foram evacuadas de suas casas, e mais 210 mil foram retiradas entre os anos de 1990 e 1995.

O número de mortes por causas diretas ou indiretas desse acidente, que espalhou aproximadamente 300 vezes mais radiação do que a bomba de Hiroshima, é incerto. Dados do Instituto Radiológico da Ucrânia falam em 2,5 mil mortes enquanto a Agência Internacional de Energia Atômica e a Organização Mundial da Saúde (OMS) falam em 56 mortes diretas (47 trabalhadores mortos nos acidentes e 9 crianças, com câncer de tireóide) e outras 9 mil indiretas, num universo de 6,6 milhões de expostos. Dados mais alarmantes são divulgados pela ONG Greenpeace, que estima um total de 93 mil mortos, citando, entretanto, que novos estudos apontam para 200 mil mortes entre os anos de 1990 e 2004, em decorrência desse acidente.

Apesar de incertos, os dados são alarmantes. Um desastre nuclear causa mortes também em longo prazo e a longas distâncias, devido ao transporte pelos ventos e pela chuva, que contamina lavouras, animais e rios, por muito tempo, intoxicando outras pessoas. Quando se olha para o passado e para o trágico evento de Chernobyl, fazendo vítimas há 20 anos, faz-se necessário pensar com cuidado sobre o uso desse tipo de energia. Olhando mais para trás, no Japão, deve-se também pensar que essa tecnologia poderosa, em mãos de chefes de governos extremistas oferece muito perigo. Apoiar ou não esse tipo de energia é uma decisão pessoal que deve ser ponderada entre os riscos possíveis e improváveis e as vantagens reais e diárias.

Energia nuclear

Este tipo de energia é obtido a partir da fissão do núcleo do átomo de urânio enriquecido, liberando uma grande quantidade de energia.

Urânio enriquecido - o que é isto? Sabemos que o átomo é constituído de um núcleo onde estão situados dois tipos de partículas: os prótons que possuem cargas positivas e os nêutrons que não possuem carga.

Em torno do núcleo, há uma região denominada eletrosfera, onde se encontram os elétrons que têm cargas negativas. Átomos do mesmo elemento químico, que possuem o mesmo número de prótons e diferentes número de nêutrons são chamados isótopos. O urânio possui dois isótopos: 235U e 238U. O 235U é o único capaz de sofrer fissão.

Na natureza só é possível encontrar 0,7 % deste tipo de isótropo. Para ser usado como combustível em uma usina, é necessário enriquecer o urânio natural. Um dos métodos é “filtrar” o urânio através de membranas muito finas. O 235U é mais leve e atravessa a membrana primeiro do que o 238U. Esta operação tem que ser repetida várias vezes e é um processo muito caro e complexo. Poucos países possuem esta tecnologia para escala industrial.  

O urânio é colocado em cilindros metálicos no núcleo do reator que é constituído de um material moderador (geralmente grafite) para diminuir a velocidade dos nêutrons emitidos pelo urânio em desintegração, permitindo as reações em cadeia. O resfriamento do reator do núcleo é realizado através de líquido ou gás que circula através de tubos, pelo seu interior. Este calor retirado é transferido para uma segunda tubulação onde circula água. Por aquecimento esta água se transforma em vapor (a temperatura chega a 320oC) que vai movimentar as pás das turbinas que movimentarão o gerador, produzindo eletricidade (fig. 2).

Depois este vapor é liquefeito e reconduzido para a tubulação, onde é novamente aquecido e vaporizado.

11

Page 12: Principais Acidentes Nucleares

No Brasil, está funcionado a Usina Nuclear Angra 2 sendo que a produção de energia elétrica é em pequena quantidade que não dá para abastecer toda a cidade do Rio de Janeiro.

No âmbito governamental está em discussão a construção da Usina Nuclear Angra 3 por causa do déficit de energia no país.

Os Estados Unidos da América lideram a produção de energia nuclear e nos países França, Suécia, Finlândia e Bélgica 50 % da energia elétrica consumida, provém de usinas nucleares.

Figura 2- Diagrama do reator de uma  Usina Nuclear

12

Page 13: Principais Acidentes Nucleares

Usina nuclear

       Por que o U-235 e não o U-234 ou o U-238?      Quando a fissão do isótopo U-235 ocorre, o núcleo divide-se em duas partes formando dois elementos novos, e dele se desprendem 2 ou 3 nêutrons que, por seu turno, podem chocar-se com outro núcleo de U-235 acarretando nova fissão, novos elementos são formados, provocando uma seqüência de fissões denominada reação nuclear em cadeia.     Somente o U-235 na natureza tem a propriedade de se fissionar e portanto, sustentar uma reação em cadeia.     O aproveitamento e controle dessa energia liberada é feito dentro de reatores nucleares, que nas usinas nucleares, fazem o mesmo papel que a caldeira desempenha nas usinas térmicas comuns.     A fim de otimizar as reações nucleares costuma-se enriquecer o urânio antes do seu uso nos reatores. Esta operação consiste simplesmente em aumentar o teor do Isótopo U-235 (o único que se fissiona) na mistura de isótopos do urânio natural (U-234, U-235 e U-238).      Preparando o Combustível

          O minério de urânio é retirado da mina e após processos de extração é enviado para usina de beneficiamento e obtenção do concentrado de urânio, cuja composição química é o diuranato de amônia, conhecido como yellowcake ou concentrado de U3O8, matéria prima para produção da energia gerada em um reator nuclear.      O processo de beneficiamento do minério de urânio é o de lixiviação em pilhas (estática). Depois de britado, o minério é disposto em pilhas e irrigado com solução de ácido sulfúrico para a retirada do urânio nele contido. Esta técnica dispensa fases de moagem, agitação mecânica e filtração.      A concentração do urânio é realizada pelo processo de extração por solventes orgânicos, seguida da separação por precipitação, secagem e acondicionamento em tambores.      Após a concentração do urânio, ocorre a conversão em hexafluoreto de urânio (UF6), onde o urânio sob a forma de yellowcake, é dissolvido e purificado, obtendo-se então o urânio nuclearmente puro.       A seguir o hexafluoreto de urânio (UF6), é convertido para o estado gasoso, para permitir a transformação seguinte: o enriquecimento isotópico.      A operação de enriquecimento do urânio tem por objetivo aumentar a concentração do urânio235 acima da natural - o urânio natural contém apenas 0,7% de urânio235 - para, em torno de 3% permitindo sua utilização como combustível para geração de energia elétrica.

      O hexafluoreto é então transformado em dióxido de urânio (UO2) para que seja possível a reconversão, ou seja, o retorno do gás UF6 ao estado sólido, sob a forma de pó de dióxido de urânio (UO2) .

      A reconversão começa quando o urânio enriquecido, na forma de hexafluoreto de urânio (UF6), é levado para aquecimento no vaporizador. A 100°C o UF6, já no estado gasoso, é misturado com outros dois gases: gás carbônico (CO2) e gás amoníaco (NH3), em um tanque precipitador, contendo água desmineralizada (pura). A reação química entre estes compostos produz o tricarbonato de amônio e uranila (TCAU), sólido amarelo insolúvel em água. Em seguida, o conteúdo do precipitador é bombeado para filtros rotativos a vácuo onde o pó de TCAU é seco e transportado para o alimentador do forno. No forno de leito fluidizado, à temperatura de 600° C, o TCAU é alimentado juntamente com gás hidrogênio (H2) e vapor d'água. O produto gerado - dióxido de urânio (UO2), ainda instável - é descarregado no estabilizador onde recebe a adição de gás nitrogênio (N2) e ar. Após a estabilização, o UO2 é transportado para grandes caixas giratórias misturadoras, os homogeneizadores, que como o próprio nome diz homogenizam o pó com a adição de um outro composto de urânio (U308).

      Reconversão

13

Page 14: Principais Acidentes Nucleares

             Então são produzidas as pastilhas de UO2, estas pastilhas de dióxido de urânio, que tem a forma de um cilindro de mais ou menos um centímetro de comprimento e de diâmetro, após serem submetidas a diversos testes - dimensionais, metalográficos e químicos - estarão aptas a compor o combustível para centrais nucleares.

      Para ser idéia da capacidade desse combustível basta considerar que apenas duas dessas pastilhas produzem energia suficiente para atender, por um mês, uma residência média em que vivam quatro pessoas.

Processo de Fabricação de Pastilhas de UO2

      Após o processo de mistura (homogeneização) com U3O8, o pó de UO2 é transportado para uma prensa rotativa automática, onde são produzidas pastilhas. Nesta fase do processo são chamadas de "pastilhas verdes". As "pastilhas verdes", ainda relativamente frágeis, são encaminhados ao forno de sinterização, sob temperatura de 1750ºC, em processo semelhante ao da fabricação de cerâmicas, onde adquirem resistência (ou endurecimento) necessária às condições de operação a que serão submetidas dentro de um reator de uma usina nuclear. As pastilhas sintetizadas passam, ainda, por uma etapa de retificação para ajuste fino das dimensões. Após a retificação todas as pastilhas sintetizadas são verificadas através de medição a laser, que rejeita aquelas cuja circunferência estiver fora dos padrões adequados. As pastilhas sintetizadas aprovadas são acondicionadas em caixas e armazenadas adequadamente num depósito.        Finalmente obtem-se o “Elemento Combustível” que alimentam a usina. Ele é composto pelas pastilhas de dióxido de urânio montadas em tubos de uma liga metálica especial - o zircaloy - formando um conjunto de varetas metálicas de quatro metros de comprimento cada, cuja estrutura é mantida rígida, por reticulados chamados grades espaçadoras.      Os vários elementos combustíveis, inseridos no núcleo do reator, produzem calor que será transformado em energia. Cada elemento combustível supre de energia elétrica 42.000 residências de porte médio, durante um mês.

Reservas de Urânio no Brasil

 O Brasil possui uma das maiores reservas mundiais de urânio o que permite o suprimento das necessidades domésticas a longo prazo e a disponibilização do excedente para o mercado externo.

      Em junho/2001 o País registrava a sexta maior reserva geológica de urânio do mundo. Com cerca de 309.000t de U3O8 nos Estados da Bahia, Ceará, Paraná e Minas Gerais, entre outras ocorrências.      Estudos de prospecção e pesquisas geológicas foram realizadas em apenas 25% do território nacional. O País possui também ocorrências uraníferas associadas a outros minerais, como aqueles encontrados nos depósitos de Pitinga no Estado do Amazonas e área de Carajás, no Estado do Pará, com um potencial adicional estimado de 150.000t.      As reservas geológicas brasileiras evoluíram de 9.400 toneladas, conhecidas em 1975, para a atual quantidade, podendo ser ampliada com novos trabalhos de prospecção e pesquisa mineral.

Reservas Mundiais de Urânio 

14

Page 15: Principais Acidentes Nucleares

      As reservas deste elemento, para que se tornem economicamente atrativas, dependem do teor de urânio presente assim como da alternativa tecnológica usada para o seu aproveitamento.      A produção de urânio, no mundo, vem decrescendo desde 1988 em virtude, principalmente, dos baixos preços que o mercado vem praticando ocasionando o fechamento de algumas minas de baixo teor, que eram exploradas na Europa Oriental. Porém, países tradicionalmente produtores de yellowcake vem aumentando a capacidade de suas plantas, como é o caso do Canadá e da Austrália.      Considerando o quilo (kg) de urânio possível de ser obtido a custos inferiores a US$130.00, as reservas mundiais se distribuem conforme a tabela a seguir:        País t U Cazaquistão 957.000 Austrália 910.000 África do Sul 369.000 Estados Unidos 355.000 Canadá 332.000 Brasil 309.000 Namíbia 287.000 Total no Mundo 4.416.000  

      Reutilização de Rejeitos        Os rejeitos radioativos não viabilizam um total reaproveitamento do combustível utilizado no reator; no entanto, possibilitam sua reutilização parcial através de um processo chamado reprocessamento.      O reprocessamento dos elementos combustíveis descarregados dos reatores visa à separação do material físsil e fértil, principalmente plutônio e urânio, dos produtos de fissão, para eventual uso posterior como combustível. O reprocessamento constitui-se em uma tecnologia comprovada e os seus serviços estão disponíveis em nível comercial para todas as empresas de energia elétrica do mundo.      O objetivo principal do reprocessamento é reduzir o volume de rejeitos. Sua política é, também, uma ação ecológica que visa a preservar os recursos naturais (jazidas de urânio). No Brasil, não há reprocessamento do combustível usado.      No final de 1998, a capacidade mundial instalada para reprocessar combustível irradiado de reatores a água leve era de 3.300 t MP/a. (MP=Material Pesado, urânio, plutônio, etc., contido no combustível irradiado, descarregado do reator após produzir energia).      A capacidade mundial para todos os tipos de combustível era de 4.930 t MP/a. A demanda por serviços de reprocessamento foi de cerca de 4.500 tU em 1998, 90% da capacidade instalada.       Os custos de reprocessamento variam entre US$ 600 a US$ 1.000/kg MP, devendo-se adicionar mais US$ 100 a  500/kg MP para o tratamento e eliminação dos resíduos altamente radioativos produzidos no reprocessamento.      O reprocessamento só se aplica naqueles casos em que se considera o fechamento do ciclo, com extração do urânio residual e plutônio para serem reciclados no reator. Naqueles casos em que o reprocessamento não é utilizado há os custos para a estocagem do combustível descarregado.      A quantidade de combustível irradiado reprocessado proveniente de usinas nuclelétricas, até o final de 1998, atingiu cerca de 77.410 tMP, sendo 58.020 tMP de GCR, 19.350 tMP de reatores a água leve e cerca de 40 tMP de FBR e Mox.       Algumas Dúvidas        1)Qual o tipo de reator utilizado pelas usinas nucleares brasileiras?       É um reator a água pressurizada - Pressurized Water Reactor (PWR). É um reator nuclear de potência, no qual o calor é transferido do núcleo para um trocador de calor, por meio de água, que é mantida sob alta pressão para alcançar altas temperaturas sem ebulição do sistema primário. O vapor é produzido no trocador de calor (gerador de vapor) do circuito secundário.

15

Page 16: Principais Acidentes Nucleares

             2)Quais os processos de enriquecimento de urânio?       Já foram desenvolvidos vários processos de enriquecimento de urânio. Dentre eles: o da Difusão Gasosa e da Ultracentrifugação (em escala industrial), o do Jato Centrífugo (em escala de demonstração industrial) e o processo a Laser (em fase de pesquisa).               3)Uma instalação nuclear pode ocasionar ou causar explosão atômica?       Não. Um reator nuclear, para gerar energia elétrica, é construído de forma a ser IMPOSSÍVEL explodir como uma bomba atômica. Tal receio não tem qualquer fundamento, já que a concentração de urânio-235 é muito baixa (cerca de 3%), não permitindo que a reação em cadeia se processe com rapidez suficiente para se provocar uma explosão. Ao contrário dos reatores que são concebidos para reter as substâncias radioativas, as bombas são concebidas para tornar eficaz a sua dispersão.        4)Como os rejeitos são manuseados e armazenados?        Os rejeitos ao serem gerados passam por um processo de solidificação, após o que são acondicionados em embalados especiais (tambores de aço, liners, caixas metálicas ou de concreto) no interior das usinas. Estes embalados são manuseados através de empilhadeiras, talhas e pontes rolantes.      O armazenamento se dá por meio do empilhamento destas embalagens conforme estabelecido em projeto. No caso dos tambores metálicos, os mesmos são colocados sobre pallets para o empilhamento. Toda a operação com os embalados contendo rejeitos radioativos é monitorada pela divisão de proteção radiológica da Usina.  Bibliografia (acessada em 03/09/2006)        http://www.comciencia.br/reportagens/ nuclear /nuclear10.htm       http://www.inb.gov.br/uranio.asp      http://nautilus.fis.uc.pt/st2.5/scenes-p/elem/e09200.html      http://www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=./energia/ nuclear /index.html&conteudo=./energia/ nuclear /uranio.html       http://www.comciencia.br/reportagens/ nuclear /nuclear13.htm       http://www.ipen.br/sitio/index.php?idc=369

16

Page 17: Principais Acidentes Nucleares

A figura a seguir é um esquema de uma usina nuclear:

O reator nuclear é um sistema onde a reação de fissão em cadeia é mantida sob controle e a energia liberada na fissão é usada como fonte de calor para ferver água, cujo vapor aciona uma turbina geradora, que produz eletricidade como numa usina termoelétrica convencional.O calor gerado eleva a temperatura da água no interior do reator. Uma bomba circula água quente para um gerador de vapor de água (GV) e o vapor aciona uma turbina que opera um gerador elétrico.

O vapor da turbina exaurido entra no condensador, onde passa para a fase liquida na serpentina de refrigeração.A água utilizada na refrigeração do condensador provém de um rio, mar ou lago situado nas vizinhanças do reator, que após uso é devolvida a estes ambientes. Para cada W produzido pelo menos dois são lançados no oceano na forma de água quente. (Fonseca, Martha Reis Marques da. Completamente química: físico-química. São Paulo: FTD, 2001).

Apesar de todo o cuidado para evitar que a usina possa provocar contaminação do meio ambiente com radioatividade, as usinas nucleares, assim como as termoelétricas, são responsáveis por outra forma de poluição. Que forma de poluição é essa e quais as suas conseqüências?

Poluição térmica em corpos de água.

Diminuição da quantidade de oxigênio dissolvido nos corpos d'água e conseqüente morte de peixes e outros animais.

17

Page 18: Principais Acidentes Nucleares

A Energia Nuclear: Fissão e Fusão

L. MONDAINI

Instituto de Física, Universidade do Brasil

(Abril, 2001)

A energia nuclear representa um dos maiores dilemas que a humanidade terá de enfrentar no século XXI. Precisamos de cada vez mais energia para sustentar nosso desenvolvimento e o núcleo do átomo é, sem dúvida, uma fonte poderosa e abundante. No entanto, os riscos inerentes às reações nucleares são muito grandes e piores ainda são as perspectivas de seu uso para fins militares ou de terrorismo. Falaremos aqui, basicamente, sobre as técnicas de obtenção de energia a partir de reações nucleares, mais especificamente, sobre a fusão e a fissão nuclear; além dos acidentes provocados pela radiação, a bomba atômica e a bomba de hidrogênio.

I – FISSÃO NUCLEAR

I.I – INTRODUÇÃO

Alguns anos antes da segunda guerra mundial, vários grupos de pesquisadores tentavam obter novos elementos químicos, com Z > 92, bombardeando o urânio com nêutrons. Em janeiro de 1939, os alemães Otto Hahn e Fritz Strassman anunciaram a presença de bário, lantânio e criptônio numa amostra de urânio bombardeada com nêutrons. Nos meses que se seguiram, esse processo passou a ser mais bem compreendido e chamado de fissão nuclear.

Basicamente, definimos a fissão nuclear da seguinte forma:

Fissão Nuclear é o processo de quebra de núcleos grandes (pais) em núcleos menores (filhos), liberando uma grande quantidade de energia.

O nêutron ao atingir um núcleo de urânio, provoca sua quebra em dois núcleos menores e a liberação de mais nêutrons que, por sua vez, irão atingir outros núcleos e provocar novas quebras.

Como exemplo temos o seguinte processo ocorrido em um núcleo com A ímpar:

235U + n 148La + 87Br + n (1)

A energia do nêutron absorvido, necessária para que ocorra a fissão é 1/40 eV. Lembrando que sua energia é dada por E = kT; bastaria que tivéssemos T em torno de 300K (temperatura ambiente).

Para que um processo equivalente ocorresse com um núcleo com A par como o 238U (mais estável), seria necessário que o nêutron absorvido tivesse uma energia de aproximadamente 2 MeV.

18

Page 19: Principais Acidentes Nucleares

A energia liberada no processo de fissão deve-se ao fato de núcleos com A grande terem um valor da energia de ligação por nucleon (B/A) menor que núcleos com valores médios de A (A60), conforme verificado experimentalmente.

Supondo que B/A = 7,5 MeV para o núcleo pai e B/A = 8,4 MeV para núcleos filhos idênticos, teremos desta forma uma energia de 0,9 MeV/A liberada na fissão. Para o 235U temos:

235. 0,9 = 211,5 200 MeV (energia total liberada)

Para uma explicação qualitativa, e também quantitativa, do fenômeno de fissão nuclear baseado no modelo de gota líquida ver referência [1].

Devemos ainda ressaltar que existe a possibilidade de que ocorra uma reação em cadeia, análoga ao início de uma epidemia de gripe: uma pessoa transmite o vírus para duas, que o transmite para quatro, daí para oito, e assim por diante. Temos então que:

Reação em cadeia é um conjunto de reações de fissão nuclear que se inicia, geralmente, pelo bombardeamento com nêutrons e que continua espontaneamente pela captação de nêutrons originados de fissões anteriores.

A reação em cadeia da fissão nuclear só conseguirá se manter se a massa do material fissil for superior a um certo valor característico chamado de massa crítica.

Se a massa físsil de urânio (massa de urânio que sofre fissão) for muito pequena, os nêutrons não serão captados por outros núcleos de urânio e a reação não terá continuidade. Portanto, definimos assim a chamada massa crítica:

Massa crítica é a massa mínima da substância físsil que ainda possibilita a ocorrência de uma reação em cadeia.

A velocidade de uma reação em cadeia pode ser de dois tipos: não-controlada e controlada. No primeiro caso, a reação ocorre muito rapidamente (em menos de 1 segundo), liberando enorme quantidade de energia. É o que acontece, por exemplo, na explosão da bomba atômica. No segundo caso, a reação é controlada pelos chamados reatores de fissão nuclear, o que permite aproveitar a energia liberada e evitar explosões.

Vamos demonstrar agora a eficiência da exploração do fenômeno de fissão nuclear como fonte de energia:

Vimos que na fissão do 235U temos uma energia liberada de cerca de 200 MeV. Considerando que 1g de 235U tem A0/A átomos (onde A0 é o número de Avogadro), ou seja (6.1023)/235 3.1021 átomos, a fissão completa de 1g de 235U produzirá uma energia total de :

3.1021.3,2.10-11 J 1011 J 1 MWD

19

Page 20: Principais Acidentes Nucleares

Para efeito comparativo, lembremos que 1 ton de carvão produz 0,36 MWD; logo 1g de 235U completamente fissionado produz 3. 106 mais energia que 1g de carvão!

I.II – USINAS NUCLEARES

Antes mesmo de se construir a primeira bomba atômica, o italiano Enrico Fermi e sua equipe já haviam construído, em 1942, na universidade de Chicago, o primeiro reator nuclear. Esse reator tinha a finalidade de executar em laboratório a fissão nuclear para que se pudesse compreendê-la melhor, a fim de aproveitá-la como fonte de energia.

A versão moderna do reator de Fermi são as usinas nucleares, onde a fissão nuclear ocorre de modo controlado e a energia liberada é aproveitada para a produção de energia elétrica.

O calor liberado na fissão aquece a água, mantida a alta pressão. Esta, por sua vez, aquece uma outra porção de água que entra em ebulição. O vapor produzido gira a turbina, cujo eixo se liga a um gerador elétrico, o qual por sua vez, transforma a energia do movimento em energia elétrica.

Os principais componentes de um reator nuclear são:

Material físsil, que pode ser urânio-235 (natural), urânio-233 ou plutônio-239 (artificiais);

Fluido trocador de calor, que no caso da Usina de Angra, é a água;

Moderador (grafite ou água), que serve para diminuir a velocidade dos nêutrons, o que torna a reação possível (nêutrons rápidos não são eficientes para provocar a fissão);

Barras de controle (cádmio ou boro), que absorvem nêutrons e servem para evitar que a reação saia do controle, superaquecendo o reator.

I.III – LIXO NUCLEAR

Lixo Nuclear é todo resíduo resultante da utilização de elementos e substâncias químicas radioativas, que são aqueles formados por nuclídeos radioativos ou radionuclídeos. Consideram-se lixo nuclear as sobras de materiais radioativos que não mais serão utilizados e tudo o que estiver contaminado por eles:

os resíduos de mineração;

os resíduos da preparação dessas substâncias químicas radioativas;

o encanamento por onde elas passaram;

as vestimentas moderadamente impregnadas de radioatividade usadas pelos trabalhadores.

Enfim, tudo o que entra em contato com material radioativo e o próprio material radioativo que não for mais útil é considerado como sendo lixo nuclear.

Nos produtos da fissão do urânio-235 já foram identificados mais de duzentos isótopos pertencentes a 35 elementos diferentes. Muitos deles emitem radiações alfa, beta e gama, representando um risco à população e

20

Page 21: Principais Acidentes Nucleares

necessitando, portanto, serem armazenados em recipientes de chumbo e/ou concreto e guardados em locais seguros por tempo suficiente para que a radiação caia a níveis não-prejudiciais.

Dentre os muitos nuclídeos presentes no lixo nuclear, podemos destacar três bastante perigosos para o ser humano:

estrôncio-90

iodo-131

césio-137

I. IV – ACIDENTES COM USINAS NUCLEARES

O ACIDENTE DE CHERNOBYL

Na manhã de 26 de abril de 1986, como resultado de uma série de falhas de engenharia e controle, ocorreu um superaquecimento do reator número 4 da Usina Nuclear de Chernobyl, próximo à cidade de Kiev, na Ucrânia (ex-URSS). O superaquecimento provocou uma explosão que deslocou a tampa do reator, de duas mil toneladas, lançando na atmosfera uma nuvem contendo isótopos radioativos. Tal nuvem subiu até cerca de 5 km de altitude e se alastrou por vários países da Europa, sendo detectada a muitos quilômetros de distância. Esse foi o mais grave acidente nuclear da história.

Muitos dos operários e bombeiros que tentaram apagar o incêndio nas instalações morreram pouco depois, por terem sido expostos à radiação. O fogo só foi controlado quando helicópteros jogaram cinco mil toneladas de areia no topo do reator. Controlado o perigo mais imediato, veículos-robôs foram usados na tentativa de limpar a usina e eliminar os resíduos radioativos. Esses robôs apresentaram falhas de funcionamento, provalvemente devido aos altos níveis de radiação no local. Finalmente, homens foram enviados para fazer tal limpeza (muitos deles também morreram). Mais de 115 mil pessoas foram evacuadas das regiões vizinhas.

Ucrânia e Bielorrússia (atual Bielarus) enfrentam problemas a longo prazo. Muitos dos seus habitantes não podem beber água do local ou ingerir vegetais, carne e leite ali produzidos. Cerca de 20% do solo agricultável e 15% das florestas de Belarus não poderão ser ocupados por mais de um século devido aos altos índices de radioatividade.Especialistas estimam que oito mil ucranianos já morreram como conseqüência da tragédia. Há previsões de que até dezessete mil pessoas poderão morrer de câncer nos próximos setenta anos devido à radiação espalhada no acidente.

Veja abaixo, o noticiário do fechamento da usina:

[ 15.Dez ] BRASÍLIA – A partir desta sexta-feira a usina nuclear de Chernobyl está sendo definitivamente desativada. Em entrevista à Radiobrás, o ministro-conselheiro e encarregado de negócios da embaixada da Ucrânia em Brasília, Rostyslav Tronenko, acrescentou que o trabalho de fechamento deve estar concluído em 2008. "Os especialistas sabem que a desativação de uma usina não é como desligar a luz de um quarto. Vai durar anos".

Uma usina nuclear é considerada fechada depois que todo combustível usado for removido do local. A principal tarefa agora é garantir o isolamento seguro dos resíduos radioativos. Segundo Tronenko, nenhum motivo novo ocasionou a decisão pelo fechamento. "Após o acidente ocorrido em abril de 1986, a usina passou a ser vigiada pela comunidade mundial, e a decisão do presidente da Ucrânia era uma atitude longamente esperada", declarou."O governo está ciente de que terá que resolver vários problemas", reconheceu o diplomata ucraniano. O primeiro, de caráter socioeconômico, é a garantia de emprego dos trabalhadores de Chernobyl e o sustento das 22 mil

21

Page 22: Principais Acidentes Nucleares

pessoas, entre funcionários e seus familiares, que dependiam da usina. No ano passado ela estava entre as três maiores do mundo, produzindo 5% da energia gasta na Ucrânia.

I.V – A BOMBA ATÔMICA

Com o início da Segunda Guerra Mundial, os interesses sobre fissão nuclear aumentaram, graças à grande quantidade de energia que é liberada. Assim, um grupo de cientistas liderados por J. Robert Oppenheimer, trabalhando no laboratório de Los Álamos (Novo México, Estados Unidos), conseguiu construir a bomba de fissão ou bomba atômica (bomba A), testada na manhã de 16 de julho de 1945, no deserto do Novo México.Alguns dias depois (6 de agosto de 1945), uma bomba atômica baseada na fissão do urânio-235, batizada de 'Little Boy' (pequeno menino), foi detonada sobre a cidade japonesa de Hiroshima.

Três dias depois, uma outra bomba atômica desta vez baseada na fissão do plutônio-239, batizada de 'Fat Man' (homem gordo), explodiria sobre Nagasáqui. Em 14 de agosto de 1945 os japoneses se renderam. Foi através dessa lamentável demonstração que o mundo tomou conhecimento da enorme quantidade de energia que se encontra armazenada no núcleo do átomo.

A primeira bomba atômica, testada em 16 de julho de 1945, possuia 12 quilotoms. Por definição, 1 quiloton equivale ao poder de mil toneladas de dinamite. Cada uma das bombas detonadas no Japão correspondia a cerca de 20 quilotons. Aproximadamente 71 mil pessoas foram mortas instantaneamente em Hiroshima. As mortes nos cinco anos subseqüentes, devidas à exposição à radiação, são estimadas em 200 mil. Quase 98% das construções de Hiroshima foram destruídas ou seriamente danificadas. Em Nagasáqui, algo em torno de 74 mil pessoas morreram na explosão, que arrasou 47% da cidade.

II – FUSÃO NUCLEAR

II.I – INTRODUÇÃO

Basicamente, podemos definir a fusão nuclear da seguinte forma:

Fusão Nuclear é a junção de núcleos pequenos formando núcleos maiores e liberando uma quantidade muito grande de energia.

Para ocorrer fusão nuclear é necessária uma temperatura muito elevada, pelo menos da ordem de 10 milhões de graus celsius. O sol é uma imensa bola de hidrogênio onde a temperatura é suficiente para que ocorra a fusão dos átomos de hidrogênio, formando átomos mais pesados e liberando a energia que chega até nós na forma de luz e calor. Uma das reações que acontecem no sol é:

Um átomo de deutério se funde com um átomo de trítio, formando um átomo de hélio e liberando grande quantidade de energia.

A energia liberada na reação de fusão é bem maior que na fissão nuclear. Aproveitar a energia da fusão nuclear em usinas seria extremamente vantajoso, pois o hidrogênio pode ser obtido a partir da água do mar a baixo custo, o rendimento energético da fusão é alto e o lixo resultante é bem menos perigoso que o lixo da fissão, contendo apenas um nuclídeo radioativo, o trítio.

22

Page 23: Principais Acidentes Nucleares

Dentre os processos de fusão nuclear já realizados em laboratório estão:2H + 3H 4He + n + 17,6 MeV (2)2H + 2H 3He + n + 3,2 MeV (3)2H + 2H 3H + 1H + 4,0 MeV (4)

II.II – A BOMBA DE HIDROGÊNIO

A Bomba de hidrogênio é um processo de fusão nuclear, onde núcleos menores se fundem para formar um átomo de hélio.

Para que a bomba de hidrogênio exploda é necessário uma temperatura altíssima, que no caso é obtida com a explosão de uma bomba atômica.Já se realizaram testes com a bomba de hidrogênio no pacífico, onde se descrobriu o poder de destruição desta arma.

III – REFERÊNCIAS

[1] - Introduction to Nuclear and Particle Physics - Das, A; Ferbel, T - Ed. Wiley

[2] - Fundamentals of Physics Extended – fifth edition – Halliday, Resnick, Walker – ed. Wiley

[3] - http://library.thinkquest.org/17940/

[4] – http://www.lbl.gov/abc/

23

Page 24: Principais Acidentes Nucleares

A energia nuclear produz resíduos

Ninguém está disposto a aceitar esta herançaCada central nuclear converte, através de fissão nuclear, barras de urânio em resíduos nucleares altamente radioactivos. Estes resíduos colocam em risco a vida humana, devido à sua radioactividade. Por esse motivo, têm de ser protegidos e armazenados fora do alcance de pessoas, animais e plantas durante centenas de milhares de anos. Há cerca de 50 anos que existem centrais nucleares em actividade, no entanto, até hoje não se sabe como se deve armazenar os resíduos nucleares. Não existe em qualquer parte do mundo, um único método para a eliminação segura de resíduos altamente radioactivos produzidos pelas centrais nucleares. Este breve episódio de exploração de energia nuclear deixa-nos – sob a forma de resíduos nucleares - um legado de dimensões histórico-universais. Caso já tivessem existido centrais nucleares no período pré-histórico, ainda hoje estaríamos a vigiar os resíduos nucleares que teriam sido produzidos nessa altura.

A energia nuclear na origem de armamento

A energia nuclear promove a proliferação de armamento nuclearOs estados que nas últimas décadas desenvolveram e construíram bombas nucleares, iniciavam sempre as suas actividades neste campo ao abrigo de um programa nuclear civil. Porém, estes programas civis dissimulavam frequentemente os seus interesses militares. Era desta forma que estes estados conseguiam aceder às tecnologias e conhecimento necessários para a construção de bombas nucleares. Isto demonstra, que a exportação e a proliferação contínua de tecnologia nuclear aumenta significativamente o risco de proliferação de armamento nuclear.

A energia nuclear tem um impacto climático negativo

A energia nuclear não pode salvar o climaA indústria nuclear reconhece que não é possível substituir carvão, petróleo e gás por centrais nucleares. Para se substituir somente 10 por cento das energias fósseis por energia nuclear até ao ano 2050, seria necessário construir 1000 centrais nucleares novas (actualmente existem cerca de 440 em todo o mundo). O tempo de construção destas centrais levaria várias décadas – caso fossem exequíveis – e as reservas de urânio esgotar-se-iam num curto espaço de tempo. Mesmo a Agência Internacional da Energia Atómica (AIEA) reconhece, que não é possível desenvolver a energia nuclear com a rapidez necessária para restringir as alterações climatéricas. Conforme apontam vários cenários para a energia mundial, a solução passará antes por resolver os problemas climatéricos através do recurso a energias renováveis e a técnicas eficientes de fornecimento de energia.

A energia nuclear tem um baixo índice de empregabilidade

Postos de trabalho? O sector eólico supera a indústria nuclear!A energia nuclear é um intensivo sector de capital – as energias renováveis constituem por seu lado um intensivo sector de postos de trabalho. O exemplo é dado pela Alemanha: em 2002 a indústria nuclear empregava cerca de 30 000 pessoas. Em contrapartida, só o sector eólico alemão era responsável por mais de 53 000 postos de trabalho. Na sua globalidade, o sector das energias renováveis, já assegurou 120 000 postos de trabalho, não obstante a sua baixa quota de produção de energia. Havendo continuidade no desenvolvimento deste sector, serão criados novos postos de trabalho todos os dias. A nível mundial, o desenvolvimento das energias renováveis estará na origem de milhões de postos de trabalho.

Alternativas à energia nuclear

100% de energia a partir do sol, vento, água e biomassaEm 2002 o Parlamento Alemão apresentou um cenário energético, segundo o qual as necessidades de abastecimento de energia de toda a Alemanha podem ser satisfeitas pelo recurso a formas renováveis de energia. Se isto é possível

24

Page 25: Principais Acidentes Nucleares

na Alemanha – um país pequeno em termos geográficos, com uma densidade populacional e índices de consumo energético elevados, assim como um elevado nível de vida – também é possível em qualquer outro lugar. Entretanto, o próprio sector nuclear reconhece que até ao ano 2050 já será possível disponibilizar mais energia a partir das fontes de energia renováveis do que aquela que é consumida actualmente pela população mundial. As necessidades energéticas mundiais podem ser satisfeitas através de um conjunto de estruturas, como as centrais solares térmicas e fotovoltaicas, eólicas, hidroeléctricas e as mais diversas formas de aproveitamento da biomassa. Para se conseguir restringir as necessidades energéticas do mundo, é forçoso que se empreguem tecnologias económicas na produção de energia. A rápida expansão de uma economia mundial baseada na indústria solar é um passo importante no impedimento de conflitos relacionados com a escassez de matérias primas, como o petróleo, o gás e o urânio.

ENERGIA

A solução para as futuras gerações

O governo federal precisa investir em pesquisas sobre a fusão nuclear — um processo de produção de energia não-poluente e praticamente não-radioativo —, sugere professor da USP

ROBERTO C. G. CASTRO

O governo brasileiro precisa instituir já um programa nacional de pesquisa em fusão nuclear — a fonte de energia mais viável no futuro, que não causa poluição e praticamente não deixa resíduos radioativos. Sem investir nessas pesquisas, o Brasil corre o risco de, nas próximas décadas, enfrentar uma crise de energia pior do que a atual e se tornar dependente dos países ricos, que estarão utilizando largamente a fusão nuclear. O alerta foi feito ao Jornal da USP pelo professor Ricardo Galvão, do Instituto de Física da USP.

Com um programa de pesquisa em fusão nuclear, o governo deve ainda — segundo Galvão — buscar participar da construção do Reator Experimental Termonuclear Internacional, um projeto financiado pela Europa, Japão e Canadá com o objetivo de obter energia através da fusão nuclear. O reator deverá entrar em funcionamento em 2025. "É preciso ter uma visão de longo prazo e começar desde já a investir em pesquisas sobre fusão nuclear", recomenda Galvão, que faz pesquisas sobre o tema num reator Tokamak instalado no Laboratório de Plasma do Instituto de Física. "Sem isso, no futuro o País continuará a enfrentar sérios problemas na área da energia." Além daquele consórcio de países, os Estados Unidos também estão investindo na nova tecnologia, através de pesquisas feitas na Universidade de Princeton.

25

Page 26: Principais Acidentes Nucleares

Trítio e deutério

Diferente da fissão nuclear — o processo utilizado atualmente nas usinas nucleares, em que ocorre a quebra de átomos pesados, como o urânio —, a fusão nuclear é uma tecnologia praticamente inofensiva. Ela consiste na fusão de dois átomos de hidrogênio, o deutério e o trítio. Acontece que, como possuem cargas positivas, esses elementos se repelem. Para vencer essa repulsão, é preciso aquecer o gás a temperaturas altíssimas — algo em torno de 100 milhões de graus célsius —, o que fornecerá a energia necessária para a fusão. Basicamente, é o mesmo processo de geração de energia do Sol e das estrelas. "Não há nenhum perigo de acidente: se algo der errado, o máximo que ocorre é o gás superaquecido bater na parede e esfriar", afirma o professor. Os resíduos resultantes da fusão nuclear permanecem radioativos por no máximo 30 anos — um período bastante curto se comparado ao tempo de radioatividade dos resíduos da fissão nuclear, que precisam ser isolados por cerca de 400 anos. O risco de acidentes é outra desvantagem da fissão nuclear. Nesse processo, o reator produz tanta energia que precisa ser resfriado. Se o sistema de resfriamento falha, o reator continua a gerar energia, podendo ocorrer emissões de gases na atmosfera.

Galvão lembra que a fusão nuclear é a solução também para os problemas do efeito estufa — o aquecimento global da Terra, causado pela emissão de gás carbônico na atmosfera.

Segundo um estudo do Programa de Fusão Europeu, intitulado "Socioeconomic aspects of fusion power" e divulgado em abril passado, os limites de emissão de gás carbônico só poderão ser obedecidos caso as nações utilizem a energia gerada pela fusão nuclear. As outras fontes — como as usinas hidrelétricas e termoelétricas — emitem o gás.

Por isso, o professor acredita que as usinas termoelétricas não são uma solução a médio e longo prazos para o problema da energia no Brasil — embora o Programa Prioritário de Termoelétricas (PPT), do governo federal, preveja a construção de 54 termoelétricas. A curto prazo, Galvão lembra que é preciso insistir na redução do consumo na indústria e nas residências. "No caso das indústrias há muito pouca margem de manobra, porque elas já fizeram um esforço para reduzir o consumo", analisa Galvão. "Nas residências, o governo não terá como deixar de cobrar pelo consumo excessivo."

No Brasil, apenas dois grupos de cientistas se dedicam ao estudo da fusão nuclear — um no Laboratório de Plasma do Instituto de Física da USP e outro no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). A Comissão Nacional de Energia Nuclear — que define os rumos das pesquisas nucleares no País — sempre se mostrou mais interessada em apoiar a fissão nuclear, já que com essa tecnologia se pode gerar energia num prazo mais curto.

26

Page 27: Principais Acidentes Nucleares

RADIOATIVIDADE E A POLÊMICA HISTÓRIA DAS SUAS APLICAÇÕES

Paula Homem de Mello Instituto de Química de São Carlos - USP

 

Em 1896, o francês Henri Becquerel constatou que um composto de urânio causava uma mancha numa chapa fotográfica, mesmo no escuro e embrulhado em papel negro. Becquerel concluiu que o composto deveria emitir algum tipo de raio capaz de atravessar o papel e atuar sobre a chapa. Essa propriedade era semelhante à dos raios X descobertos um ano antes por Wilhelm Conrad Röntgen.

Em abril de 1898, a polonesa Marie Curie percebeu que, além do urânio, outro elemento conhecido, o tório, também emitia os tais raios. Em julho do mesmo ano, com a ajuda do marido, o físico francês Pierre Curie, descobriu um novo elemento que chamou de polônio e alguns meses depois ambos descobriram um elemento ainda mais radioativo: o rádio. Os estudos sobre radioatividade renderam a Becquerel, Pierre e Marie Curie o Nobel de Física de 1903.

Ainda no ano de 1898, Ernest Rutherford utilizou uma tela fluorescente para detectar as radiações provenientes de um material radioativo. Com auxílio de placas metálicas eletricamente carregadas descobriu que havia dois tipos de radiação, que chamou de α (alfa) e β (beta). A radiação α, segundo ele, deveria ser formada por partículas de carga positiva, uma vez que seu feixe era atraído pela placa negativa. Já a radiação β, deveria ser formada por partículas negativas, pois seu feixe era atraído pela placa positiva. Em 1900, Paul Villard, na França, descobriu uma outra forma de radioatividade que não apresenta carga elétrica e foi chamada de radiação γ (gama). Hoje sabemos que as partículas α são constituídas por dois prótons e dois nêutrons, isto é, correspondem ao núcleo de um átomo de hélio (He). As partículas β são elétrons emitidos pelo núcleo de um átomo instável. Mas, você vai me dizer: o núcleo não tem elétrons! Na verdade, um nêutron pode se decompor em um próton, um elétron e uma partícula chamada antineutrino . Ao contrário das radiações α e β, que são constituídas por partículas, a radiação γ é formada por ondas eletromagnéticas emitidas por núcleos instáveis logo em seguida à emissão de uma partícula α ou β.

Cada elemento radioativo, natural ou obtido artificialmente, se desintegra (ou decai) com uma velocidade característica. A unidade do tempo de decaimento é a meia-vida. Este é o tempo necessário para que a atividade de um elemento radioativo seja reduzida à metade da atividade inicial. Ou seja, para cada meia-vida que passa, a radioatividade vai sendo reduzida à metade da anterior, até atingir um valor insignificante, que não permite mais distinguir suas radiações das do meio ambiente.

Na natureza existem elementos radioativos que decaem sucessivamente, se transformando em outros elementos, que não sendo ainda estáveis, decaem até que o núcleo atinja uma configuração estável. Essas seqüências de núcleos são denominadas séries radioativas. Existem três séries radioativas naturais: a série do urânio, a série do actínio e a série do tório. A série do actínio, na realidade, inicia-se com o urânio-235 e tem esse nome, porque se pensava que ela começasse pelo actínio-227. As três séries naturais terminam em

isótopos estáveis do chumbo, respectivamente, chumbo-206, chumbo-207 e chumbo-208.

Alguns anos antes da Segunda Guerra Mundial, vários grupos de pesquisadores tentavam obter novos elementos químicos bombardeando o urânio com nêutrons. Este processo foi chamado de Fissão Nuclear. O nêutron, ao atingir um núcleo de urânio, provoca sua

27

Page 28: Principais Acidentes Nucleares

quebra em dois núcleos menores e a liberação de mais nêutrons que, por sua vez, irão atingir outros núcleos e provocar novas quebras, liberando grande quantidade de energia. Se a velocidade dessa reação em cadeia não for controlada, a reação ocorre muito rapidamente (em menos de 1 segundo), liberando enorme quantidade de energia. É o que acontece, por exemplo, na explosão da bomba atômica. Mas se a reação for controlada, como ocorre num reator, é possível aproveitar a energia liberada.

O italiano Enrico Fermi e sua equipe, em 1942, construíram o primeiro reator nuclear. Esse reator tinha a finalidade de executar em laboratório a fissão nuclear para que se pudesse compreendê-la melhor, a fim de aproveitá-la como fonte de energia. A versão moderna do reator de Fermi são as usinas nucleares. O calor liberado na fissão aquece a água, mantida a alta pressão. Esta, por sua vez, aquece uma outra porção de água que entra em ebulição. O vapor produzido gira a turbina, cujo eixo se liga a um gerador elétrico, o qual, por sua vez, transforma a energia do movimento em energia elétrica.

Também podemos usufruir dos benefícios da radioatividade na medicina. A Medicina Nuclear é a área que utiliza os radioisótopos, tanto em diagnósticos como em terapias. Células cancerosas ou microorganismos nocivos podem ser destruídos pela absorção da energia das radiações. Fontes de radiação de césio-137 e cobalto-60 são usadas para destruir células de tumores, uma vez que estas são mais sensíveis à radiação do que os tecidos sãos. Um outro exemplo é a utilização do iodo-131 para o diagnóstico e tratamento de doenças da tireóide. O elemento iodo, radioativo ou não, é absorvido pelo organismo humano preferencialmente pela glândula tireóide. Para verificar se a tireóide apresenta problemas, o paciente ingere uma solução de iodo-131 e um detector verifica a absorção do elemento, permitindo o diagnóstico de deformações da glândula. Doses maiores de iodo-131 são utilizadas no tratamento de doenças da tireóide.

Estas são apenas algumas das aplicações da radioatividade. Entretanto, nem sempre a radioatividade é usada adequadamente. Um dos principais problemas é a utilização bélica, ou seja, para a construção de bombas atômicas. Em 6 e 9 de agosto de 1945, respectivamente, as cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki foram destruídas por bombas atômicas lançadas por aviões do Exército dos EUA. Mais de 200 mil pessoas foram mortas nos ataques e, seis décadas depois, milhares de pessoas ainda apresentam seqüelas devido à exposição à radioatividade.

Uma outra preocupação é o lixo nuclear. As sobras de materiais radioativos e tudo o que estiver contaminado por eles, os resíduos de mineração, o encanamento por onde eles passaram, as vestimentas dos trabalhadores, enfim, tudo o que entra em contato com material radioativo são considerados lixo nuclear. Nos produtos da fissão do urânio-235 já foram identificados mais de duzentos isótopos pertencentes a 35 elementos diferentes. Muitos deles emitem radiações α, β e γ, representando um risco à população e necessitando, portanto, ser armazenados em recipientes de chumbo e/ou concreto e guardados em locais seguros por tempo suficiente para que a radiação caia a níveis não-prejudiciais. Se o lixo nuclear não for armazenado corretamente, podem acontecer acidentes como o de Goiânia (GO) em setembro de 1987: a violação de uma cápsula de césio-137 por sucateiros resultou em quatro mortes e cerca de 250 pessoas tiveram problemas de saúde na época.

Um outro viés é a possibilidade de ocorrerem acidentes nas usinas nucleares e as conseqüências podem ser muito graves. O pior acidente ocorreu em Chernobyl, na Ucrânia, em abril de 1986. A explosão de um dos quatro reatores da usina lançou na atmosfera uma nuvem radioativa que atingiu todo o centro-sul da Europa. Estima-se que morreram entre 15 mil e 30 mil pessoas e aproximadamente 16 milhões sofrem até hoje alguma seqüela em decorrência do desastre.

A Constituição Federal do Brasil, em seu artigo 21, proíbe a utilização da energia nuclear para fins que não sejam exclusivamente pacíficos. A história da energia nuclear no Brasil teve início por volta de 1945, no final da 2ª Guerra Mundial. Apesar de pobre em reservas conhecidas de urânio, o Brasil era um grande exportador de monazita, um mineral radioativo. A primeira central nuclear brasileira, Angra 1, começou a ser construída em 1971, em Angra do Reis (RJ) e foi inaugurada em 1982. De um acordo com a Alemanha, foram propostas mais duas usinas: Angra 2, que começou a operar em 2000, após quase vinte anos de construção, a um custo de cerca de US$ 10 bilhões, e Angra 3, na qual, segundo números oficiais, já foram gastos US$ 750 milhões entre

28

Page 29: Principais Acidentes Nucleares

a compra e a estocagem dos equipamentos. O projeto de Angra 3 foi paralisado em 1992 por motivos econômicos, pois para entrar em operação, necessitaria de mais US$ 1,5 bilhão.

São inegáveis os benefícios que a radioatividade traz à humanidade. Porém, são inegáveis também os prejuízos à saúde e à paz que o emprego incorreto provoca. Por isso, a utilização da radioatividade deveria ser muito bem controlada e restrita a situações em que não existem alternativas.

Saiba mais sobre este assunto

http://www.comciencia.br/200408/noticias/3/energia.htm

http://www.greenpeace.org.br

Usina NuclearFissão NuclearUsina Nuclear

Antes mesmo de se construir a primeira bomba atômica, o italiano Enrico Fermi e sua equipe já haviam construído, em 1942, na universidade de Chicago, o primeiro reator nuclear. Esse reator tinha a finalidade de executar em laboratório a fissão nuclear para que se pudesse compreendê-la melhor, a fim de aproveitá-la como fonte de energia.

A versão moderna do reator de Fermi são as usinas nucleares, onde a fissão nuclear ocorre de modo controlado e a energia liberada é aproveitada para a produção de energia elétrica.

O calor liberado na fissão aquece a água, mantida a alta pressão. Esta, por sua vez, aquece uma outra porção de água que entra em ebulição. O vapor produzido gira a turbina, cujo eixo se liga a um gerador elétrico, o qual por sua vez, transforma a energia do movimento em energia elétrica.

Os principais componentes de um reator nuclear são: Material físsil, que pode ser urânio-235 (natural), urânio-233 ou plutônio-239 (artificiais);Fluido trocador de calor, que no caso da Usina de Angra, é a água;Moderador (grafite ou água), que serve para diminuir a velocidade dos nêutrons, o que torna a reação possível (nêutrons rápidos não são eficientes para provocar a fissão);Barras de controle (cádmio ou boro), que absorvem nêutrons e servem para evitar que a reação saia de controle, superaquecendo o reator.

Lixo Nuclear

Lixo Nuclear é todo resíduo resultante da utilização de elementos e substâncias químicas radioativas, que são aqueles formados por nuclídeos radioativos ou radionuclídeos. Consideram-se lixo nuclear as sobras de materiais radioativos que não mais serão utilizados e tudo o que estiver contaminado por eles:

os resíduos de mineração;os resíduos da preparação dessas substâncias químicas radioativas;o encanamento por onde elas passaramas vestimentas moderamente impregnadas de radioatividade usadas pelos trabalhadores.

Enfim, tudo o que entra em contato com material radioativo e o próprio material radioativo que não for mais útil é lixo nuclear.

Nos produtos da fissão do urânio-235 já foram identificados mais de duzentos isótopos pertencentes a 35 elementos diferentes. Muitos deles emitem radiações alfa, beta e gama, representando um risco à população e necessitando, portanto, ser armazenados em recipientes de chumbo e/ou concreto e guardados em locais seguros por tempo suficiente para que a radiação caia a níveis não-prejudiciais.

29

Page 30: Principais Acidentes Nucleares

Dentre os muitos nuclídeos presentes no lixo nuclear, podemos destacar três bastante perigosos para o ser humano: estrôncio-90iodo-131césio-137

Fissão NuclearHistórico

Alguns anos antes da segunda guerra mundial, vários grupos de pesquisadores tentavam obter novos elementos químicos, com Z > 92, bombardeando o urânio com nêutrons. Em janeiro de 1939, os alemães Otto Hahn e Fritz Strassman anunciaram a presença de bário, lantânio e criptônio numa amostra de urânio bombardeada com nêutrons. Nos meses que se seguiram, esse processo passou a ser mais bem compreendido e chamado de fissão nuclear.

 Fissão Nuclear é o processo de quebra de núcleos grandes em núcleos menores, liberando uma grande quantidade de energia.

O nêutron ao atingir um núcleo de urânio, provoca sua quebra em dois núcleos menores e a liberação de mais nêutrons que, por sua vez, irão atingir outros núcleos e provocar novas quebras. É uma reação em cadeia, análoga ao início de uma epidemia de gripe: uma pessoa transmite o vírus para duas, que o transmite para quatro, daí para oito, e assim por diante.

 Reação em cadeia é um conjunto de reações de fissão nuclear que se inicia, geralmente, pelo bombardeamento com nêutrons e que continua espontaneamente pela captação de nêutrons originados de fissões anteriores.

Se a massa físsil de urânio (massa de urânio que sofre fissão) for muito pequena, os nêutrons não serão captados por outros núcleos de urânio e a reação não terá continuidade. Portanto:

  Massa crítica é a massa mínima da substância físsil que ainda possibilita a ocorrência de uma reação em cadeia.

A velocidade de uma reação em cadeia pode ser de dois tipos: não-controlada e controlada. No primeiro caso, a reação ocorre muito rapidamente (em menos de 1 segundo), liberando enorme quantidade de energia. É o que acontece, por exemplo, na explosão da bomba atômica. No segundo caso, a reação é controlada pelos chamados reatores de fissão nuclear, o que permite aproveitar a energia liberada e evitar explosões.

 Benefícios da Energia NuclearAplicaçãoBenefícios

Infelizmente são pouco divulgados os grandes benefícios da energia nuclear.

A cada dia, novas técnicas nucleares são desenvolvidas nos diversos campos da atividade humana, possibilitando a execução de tarefas impossíveis de serem realizadas pelos meios convencionais. A medicina, a pesquisa, a indústria, particularmente a farmacêutica, e a agricultura são as áreas mais beneficiadas.

Os isótopos radioativos ou radioisótopos, devido à propriedade de emitir radiações, têm vários usos. As radiações podem atravessar a matéria ou ser absorvidas por ela; isso possibilita múltiplas aplicações. Mesmo em quantidades cuja massa não pode ser determinada pelos métodos químicos, a radiação emitida por eles pode ser

30

Page 31: Principais Acidentes Nucleares

detectada. A propriedade de penetração das radiações na matéria possibilita identificar a presença de um radioisótopo em determinado local.

Pela absorção da energia das radiações (em forma de calor) células ou pequenos organismos podem ser destruídos. Essa propriedade, que normalmente é inconveniente para os seres vivos, pode ser usada em seu benefício, quando empregada para destruir células ou microorganismos nocivos.

Traçadores Radioativos

As radiações emitidas por radioisótopos podem atravessar a matéria e, dependendo da energia que possuam, são percebidas onde estiverem, através de aparelhos apropriados, denominados detectores de radiação. Dessa forma, o deslocamento de um radioisótopo pode ser acompanhado e seu percurso ou caminho ser traçado num mapa do local. Por esse motivo, recebe o nome de traçador radioativo.

 

Por definição, traçadores radioativos são radioisótopos que, usados em "pequeníssimas" quantidades, podem ser "acompanhados" por detectores de radiação.

Meio Ambiente AplicaçãoMeio Ambiente

É possível acompanhar, com o uso de traçadores radioativos, o metabolismo das plantas, verificando o que elas precisam para crescer, o que é absorvido pelas raízes e pelas folhas e onde um determinado elemento químico fica retido.

Uma planta que absorveu um traçador radioativo pode, também, ser "radiografada", permitindo localizar o radioisótopo. Para isso, basta colocar um filme, semelhante ao usado em radiografias e abreugrafias, sobre a região da planta durante alguns dias e revelá-lo. Obtém-se o que se chama de auto-radiografia da planta.

A técnica do uso de traçadores radioativos também possibilita o estudo do comportamento de insetos, como abelhas e formigas. Ao ingerirem radioisótopos, os insetos ficam marcados, porque passam a "emitir radiação", e seu "raio de ação" pode ser acompanhado. No caso de formigas, descobre-se onde fica o formigueiro e, no caso de abelhas, até as flores de sua preferência.

A marcação de insetos com radioisótopos também é muito útil para eliminação de pragas, identificando qual predador se alimenta de determinado inseto indesejável. Neste caso, o predador é usado em vez de inseticidas nocivos à saúde.

 Radioisótopos na Medicina

AplicaçãoRadioisótopos

Radioisótopos administrados em pacientes passam a emitir suas radiações no órgão para onde são conduzidos. Um exemplo prático bem conhecido é o uso do Iodo-131 (I-131), que emite partícula beta, radiação gama e tem

31

Page 32: Principais Acidentes Nucleares

meia-vida de oito dias.

O elemento iodo, radioativo ou não, é absorvido pelo organismo humano preferencialmente pela glândula tireóide, onde se concentra. O funcionamento da tireóide influi muito no comportamento das pessoas e depende de como o iodo é absorvido pela glândula. Por ser radioativo um elemento químico não tem qualquer influência no comportamento dos demais elementos.

Para diagnóstico de tireóide, o paciente ingere uma solução de Iodo-131, que vai ser absorvido pela glândula. Quando passa um detector pela frente do pescoço do paciente, observa-se o Iodo foi muito ou pouco absorvido e como se distribui na glândula.

O detector é associado a um mecanismo que permite obter um "desenho" ou mapeamento, em preto e branco ou colorido, da tireóide. Um diagnóstico, no caso um radiodiagnóstico, é feito por comparação com um mapa padrão de uma tireóide normal. A mesma técnica é usada para mapeamento de fígado e de pulmão.

A Medicina Nuclear é a área da medicina onde são utilizados os radioisótopos, tanto em diagnósticos como em terapias.Os fármacos que conduzem os radioisótopos até os órgãos e sistemas do corpo são chamados radiofármacos. No Brasil, são produzidos em grande parte por dois institutos da Comissão de Energia Nuclear - CNEN: o Instituto e Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN, em São Paulo, e o Instituto de Engenharia Nuclear - IEN, no Rio de Janeiro.

O radioisótopo Tecnécio-99 (Tc-99m), disponibilizado por meio de um gerador portátil é usado para a composição de diversos radiofármacos. Este gerador tem grande volume de produção de radioisótopos, os quais são utilizados para obtenção de mapeamentos (cintilografia) de diversos órgãos:

Cintilografia dos rins, do cérebro, do fígado, do pulmão e dos ossos;Diagnóstico do infarto agudo do miocárdio, anomalias no coração, e em estudos de circulação sanguínea;Cintilografia de placenta.

O Iodo-131 também pode ser usado em terapia para eliminar lesões, identificadas nos radiodiagnósticos da tireóide, aplicando-se, no caso, uma dose maior do que a usada nos diagnósticos. O Iodo radioativo apresenta as características ideais para aplicação em Medicina, tanto em diagnóstico como em terapia:

Tem meia-vida curta;É absorvido preferencialmente por um órgão (a tireóide);É eliminado rapidamente do organismo;A energia da radiação gama é baixa.

Outro radioisótopo, o Samário-153 (Sm-153), usado como paliativo para a dor, é injetado em pacientes com metástase óssea, o estágio do câncer que atinge o sistema ósseo .

Estes e outros produtos utilizados na Medicina Nuclear são distribuídos rotineiramente para clínicas e hospitais licenciados pela CNEN.

ENERGIA

Partindo da premissa de que a energia é um meio que o homem usa para substituir ou aumentar a sua força, sempre que se busca uma forma para que ela seja gerada, visa-se primeiramente tirar proveito dela para reduzir um esforço e em segundo lugar por um custo o mais baixo possível.

Só então se pensa em fatores "secundários" como segurança e poluição.

32

Page 33: Principais Acidentes Nucleares

O mundo sempre foi assim: o trem a vapor trouxe incêndios nas matas, o uso inicial do gas trouxe explosões e asfixias, o automóvel trouxe maiores poluições químicas e sonoras que os atuais, energia nuclear contaminou e irradiou muita gente, e assim por diante.

Porém à medida que o homem encontra novas formas de energia para satisfazer o seu progresso, o uso destas formas vai se saturando inexoravelmente por uma demanda sempre maior que a oferta.   A humanidade se pergunta: "Que novas formas de energia precisam ser inventadas para acompanhar essa demanda?    Os fins justificam os meios?   Qualquer forma de energia serve para resolver o problema?   E se as formas tradicionais "seguras" não forem suficientes para acompanhar essa corrida?

Vamos deixar estas perguntas no ar e vamos considerar o objetivo deste site de informação sobre energia para depois formarmos o nosso ponto de vista.   Mas não se desliguem delas, porque no final voltaremos às perguntas.

 Apenas como um lembrete, vamos repassar quais as principais formas de energia usadas no planeta até este final de século.

Hidráulica - desde muitos anos usada em fazendas para mover moinhos, monjolos, as primeiras indústrias madeireiras, etc.   Posteriormente, para mover máquinas geradoras de energia elétrica.

Pneumática - para acionar máquinas-ferramenta, sistemas de controle. Mecânica - desde o início do século para acionar serrarias e posteriormente veículos auto-motores. Elétrica - é a forma nobre de energia, utilizando-se de todas as outras para sua geração, cada vez mais

aperfeiçoada e mais utilizada.   Esta só tem um problema: não se encontra pronta na natureza para ser recolhida e aproveitada, a não ser através das descargas elétricas na atmosfera, forma de aproveitamento até hoje não conseguida, embora tentada com sérios desastres.

Formas de geração de energia elétrica.

Como energia mais nobre, vamos considerar apenas esta forma para chegar em nosso objetivo. Formas convencionais de energia:

Usinas Hidroelétricas Usinas termo-elétricas a gas Usinas termo-elétricas a lenha Usinas termo-elétricas a carvão Usinas a óleo Usinas nucleo-elétricas (até há 20 anos estas não eram consideradas muito convencionais, mas com o

desenvolvimento das técnicas de segurança e com a competição em preço da energia elétrica posta na rede, passaram a ser assim consideradas)

Formas de energia em desenvolvimento:

Energia elétrica de geração eólica (gerada pelos ventos) Energia elétrica solar (diretamente gerada pelo sol) Energia mecânica gerada por óleos vegetais

ENERGIA NUCLEAR

   O núcleo de um átomo possui uma massa de partículas atômicas juntas e seguras por uma força de coesão que as mantém juntas até que uma partícula externa se choque com ele e quebre esta força de coesão (às vezes o próprio átomo se quebra espontaneamente sem a intervenção de partícula externa).

33

Page 34: Principais Acidentes Nucleares

A energia nuclear é baseada nos minérios encontrados na natureza denominados "nucleares", isto é, aqueles cujos átomos possuem um núcleo tão pesado que são passíveis de sofrerem uma quebra em sua estrutura (diz-se uma fissão) liberando grande quantidade de energia térmica. Esta energia térmica é aproveitada para gerar vapor em alta pressão e superaquecido o suficiente para acionar uma turbina a vapor acoplada a um gerador de energia elétrica.   Daí para adiante, a gente sabe o que acontece. Portanto, uma usina nuclear nada mais é que uma usina termo-elétrica cujo motor primário funciona com uma reação nuclear. Dentre os minérios encontrados na natureza com núcleo pesado o suficiente para ser fissionado, o mais importante é o minério contendo Uranio em suas várias formas físicas, isto é, com seus núcleos apresentando massas atômicas com diferentes pesos.   O peso de um núcleo é medido em "unidades de massa atômica" (u.m.a.), sendo que cada unidade corresponde à massa de apenas uma partícula atômica componente deste núcleo.    Assim, o minério de Uranio encontrado na natureza contém átomos de Uranio com diversas massas atômicas, como o U235 com 235 u.m.a. em seu núcleo, U236 com 236 u.m.a, U237, U238, etc., sendo este último o de maior abundância no minério natural de Uranio.Destes, o U235 é o Uranio que se fissiona com mais facilidade e portanto o Uranio utilizado como combustível para reatores nucleares. Acontece que este U235 ocorre na natureza apenas na proporção de 0,7% do total de Uranio no minério, tornando este minério impossível de ser transformado em combustível parra reator.   O que se faz é submeter o Uranio natural extraído do minério a um processo de separação física até se conseguir um "enriquecimento" da massa de Uranio em no mínimo 20% de U235 para então ser transformado em combustível nuclear. Entretanto, com o desenvolvimento das técnicas de energia nuclear, este combustível feito com base no U235 não é o melhor, pois deixa muito resíduo radioativo e tem sido considerado um "combustível sujo", uma vez que deixa, após sua fissão, um conjunto de materiais radioativos inúteis que constituem o "lixo atômico". Assim, a ciência lançou mão de um artifício que "engana" a natureza.   O Uranio é o elemento mais pesado encontrado hoje em dia na natureza (há milhões de anos havia elementos mais pesados que o Uranio, mas não havia o homem para aproveitá-los).   Então, os cientistas chegaram a um processo físico de bombardeio de átomos de U238, transmutando-os em átomos de Plutonio (Pu) 238, isto é, embora com a mesma massa atômica do U238, porém, com número de partículas carregadas eletricamente em seu núcleo maior que os átomos de Uranio.    Isto significa que o átomo de Uranio assim transmutado não é mais Uranio, mas um outro átomo mais carregado o qual não se encontra hoje em dia na natureza,denominado de Plutonio (Pu). Este átomo de Plutonio pode ser fissionado de maneira mais eficiente que o seu pai Uranio e ainda pode ser transmutado em outro átomo denominado Torio (Th).   Desta forma, um combustível preparado com átomos de Plutonio pode gerar a energia que se quer e ainda produzir átomos de Torio os quais também servem como combustível para outros tipos de reatores nucleares.

Os riscos A reação nuclear que se passa no interior de um reator é uma reação dita "em cadeia" do mesmo tipo que numa bomba atômica, mas infinitamente mais lenta e controlada pela presença de um material que absorve as partículas geradas impedindo que esta cadeia se multiplique descontroladamente.   O miolo de um reator nuclear é feito de maneira que se esta reação se desenvolver muito violentamente, o próprio dimensionamento do combustível e da carcaça interna do reator cria uma condição negativa para a continuidade desta reação e ela tende a se apagar.     Além disso, a estrutura externa da carcaça do reator é feita com material altamente resistente a vasamentos. Entretanto, o que pensar sobre os acidentes que têm ocorrido como em Chernobill e recentemente no Japão?   São acidentes, não o procedimento padrão de um reator. Podemos comparar com outros acidentes que ocorrem como resultado de tecnologias de frente como os grandes aviões que caem, os acidentes de proporções ecológicas resultantes de vasamentos de petróleo nos mares, os descarrilhamentos de trens, os grandes desastres rodoviários com engavetamentos, e muitos outros. Naturalmente que isto não é justificativa, pois o ideal é uma tecnologia sem riscos de acidentes. Nós não andamos transportando 30 ou 40 litros de líquido altamente explosivo em nossos carros e não estamos satisfeitos com isso pensando no conforto que nos traz?

34

Page 35: Principais Acidentes Nucleares

Benefícios e riscos a parte, pagamos um preço pela tecnologia que nos proporciona mais esta fonte de energia: são os resíduos da queima do combustível nuclear os quais não encontram aplicação pelo menos em termos atuais.   São toneladas de materiais radioativos ainda "quentes", e que têm que ser descartados fora do convívio das populações.   Grandes depósitos são construídos para abrigar esse material em minas de sal há muito abandonadas, em profundezas no mar ou em fossas perfuradas. Não há beneficiamento para esse material, embora haja uma perspectiva de ser aproveitado num futuro incerto como irradiador de alguns produtos perecíveis. É um lixo atômico, mais um lixo que vem se somar aos outros produzidos pelo progresso nas atividades do homem, como lixo hospitalar, doméstico não reciclável, industrial, gas carbônico e outros poluentes do meu carro e do seu, etc.A humanidade tem que dar ao planeta uma compensação pelo desenvolvimento tecnológico que estamos atingindo no século XXI, porque deste desenvolvimento eu não abro mão e acredito que também você. Mas o "monstro" não é tão feio assim, haja vista que o Japão, único país que sofreu as consequências de uma bomba atômica, tem mais de 35% de sua energia elétrica gerada por reatores nucleares!   Comparativamente, esta energia vem caindo de preço constantemente e é comparável às formas tidas como as mais baratas, como a hidroelétrica. Além disso, o fator ecológico pende favorável a uma usina nuclear.   Comparada com uma usina a carvão mineral, esta joga na atmosfera como gases descartados,  mais material radioativo (que ocorre no minério de carvão) que uma usina nuclear. Comparada com uma usina hidráulica, a área tomada por um reservatório de água necessário ao funcionamento desta, quebra mais a ecologia com afogamento de animais e destruição da flora local que a área tomada por uma usina nuclear. Para melhor entender a comparação entre essas técnicas, você poderá visitar o site desta homepage intitulado O NUCLEAR.

Agora você pode reconsiderar aquelas perguntas feitas acima e formar a sua opinião.

Geração nuclear

Nossa única central nuclear em funcionamento localiza-se no município de Angra dos Reis (RJ). Entrou em operação comercial em 1985 e representa apenas 1,2% da capacidade instalada de geração elétrica no País. Seu reator é do tipo PWR (reator de água pressurizada), o

mais difundido em todo o mundo.

A energia nuclear resulta de reações entre núcleos de certos elementos leves (fusão) ou pesados (fissão). Atualmente, é produzida pela fissão de átomos de urânio. Seu combustível, o urânio, é extraído em jazidas brasileiras e enriquecido no exterior. A fissão libera calor, que é, em geral, transformado imediatamente em energia mecânica, depois em energia elétrica.

Seu uso obedece ao seguinte ciclo: mineração, fabricação do "yellow cake"(concentrado de óxidos de urânio); purificação e conversão para hexafluoreto; enriquecido do urânio; fabricação dos elementos combustíveis; irradiação do combustível no reator; reprocessamento do combustível para recuperação de urânio e obtenção de plutônio (esta fase é opcional); disposição final dos resíduos de baixa, média e alta radioatividade; desmontagem das instalações nucleares desativadas.

35

Page 36: Principais Acidentes Nucleares

Até o presente, a energia nuclear implica risco de acidentes e, em todas as etapas do ciclo percorrido pelo urânio, resulta na geração de resíduos radioativos, perigosos durante séculos. Isto aumenta consideravelmente a responsabilidade sobre sua exploração.

Na verdade, o homem enfrenta um dilema semelhante ao que viveu em suas primeiras tentativas de controle da eletricidade e até do fogo: ao mesmo tempo em que precisa de mais energia, ainda não desenvolveu mecanismos de segurança totalmente satisfatórios. Há que se registrar, porém, um considerável avanço neste sentido.

36

Page 37: Principais Acidentes Nucleares

Resumo de informações sobre energia nuclear:

Antes de começar a classificação dos tipos de usinas nucleares, é interessante levarmos em conta o processo básico da obtenção de energia por esse meio. Com base no site “http://www.df-net.com.br/nuclear/onuclear.htm”, tiramos as seguintes conclusões:

Os átomos possuem uma força que faz com que o seu núcleo fique unido.

Quanto maior a massa atômica do átomo (qto mais pesado ele é), mais fraca se torna tal atração. A reação nuclear consiste exatamente na fissão do núcleo, espontaneamente ou não. O Urânio é um dos elementos cujos átomos podem se desintegrar espontaneamente, quebrando-se em duas ou mais partes. Quando a fissão acontece, uma certa quantidade de energia é liberada, em forma de calor, a ‘energia nuclear’, que pode ser convertida em energia elétrica. 

Aqui segue um esquema da Usina Nuclear de Angra dos Reis, usina PWR (reator a urânio enriquecido, água pressurizada)

 

(imagem do site http://www.cnen.gov.br/cnen_99/educar/energia/en_3.htm) 

“O vaso de pressão contém a água de refrigeração do núcleo do reator. Essa água circula quente por um gerador de vapor, em circuito fechado, chamado de circuito primário. A outra corrente de água que passa por esse gerador (circuito secundário) se transforma em vapor, acionando a turbina para a geração de eletricidade. Os dois circuitos não têm comunicação entre si.

O que acontece no reator é chamado de “reação nuclear em cadeia”, ou seja, os átomos vão se chocando e se desintegrando sucessivamente, gerando grande quantidade de energia. “Nos reatores nucleares, a reação acontece dentro de varetas que compõem uma estrutura chamada elemento combustível. Dentro do elemento combustível há

37

Page 38: Principais Acidentes Nucleares

também barras de controle, geralmente feitas de cádmio, material que absorve nêutrons. Estas barras controlam o processo.

Quando as barras " entram totalmente " no elemento combustível, o reator pára; quando saem, ele é ativado.” Isso permite o controle na produção de energia.

Agora, veremos as partes em que a usina Nuclear consiste, já que só falamos até agora de seu reator. Tais dados se encontram no site  “http://www.eletronuclear.gov.br”, página da organização governamental que está sendo responsável, hoje, pela construção de Angras II e III. As bases e tamanhos das construções são baseados em tais usinas:

“Edifício do Reator: o principal deles, pelas características especiais de sua construção, pois é em seu interior que ocorre a fissão nuclear.

Repousando diretamente sobre a rocha, é de forma cilíndrica e tem 58 m de altura e 40m de diâmetro. Sua estrutura de concreto tem 75 cm de diâmetro.

Em seu interior há um envoltório de contenção em aço, de 30 mm de espessura.

Internamente ao envoltório estão localizados os componentes principais do sistema nuclear gerador de vapor, tais como o vaso de pressão do reator dentro do qual está o núcleo do reator, geradores de vapor, e pressurizador.

Edifício de Segurança: nele, localiza-se a maioria dos componentes dos sistemas destinados a garantir a segurança da usina, como o de Injeção de Segurança e o de Remoção de Calor Residual.

Edifício do Combustível: onde estão as áreas de armazenagem dos elementos combustíveis novos e usados, bem como os equipamentos que possibilitam a sua movimentação na operação de recarga do reator nuclear, recebimento do combustível novo e remessa do combustível usado.

Edifício do Turbogerador: abriga o grupo Turbogerador,seus acessórios, os condensadores e a maioria dos componentes dos sistemas auxiliares convencionais. A potência elétrica instalada em Angra 1 está concentrada em um único turbogerador.

Edifícios Auxiliares Sul e Norte: neles está a maioria dos componentes auxiliares do Sistema Nuclear de Geração de Vapor. Também se localizam os painéis auxiliares de controle, a Sala de Controle de Angra 1, a maioria dos sistemas de ventilação, o ar condicionado e o grupo gerador diesel de emergência.”

Mas há diferentes tipos de reatores, e estes serão especificados abaixo, infelizmente sem muita explicação, devido à minha ignorância em relação ao assunto:

BWR (“Boiling Water Reactor”) Reator a urânio enriquecido e moderado e arrefecido água leve (H2O) fervente, formando vapor que vai direto a turbina sem a necessidade de um trocador de calor intermediário.

EPR (“European Pressurized Reactor”) Reator Europeu a Água Presssurizada, reator avançado em desenvolvimento pela França e Alemanha para atender o mercado dos dois países na próxima década.

FBR (“Fast Breeder Reactor”) Reator super-regenerador a neutrons rápidos, capaz de produzir uma quantidade de material físsil maior do que aquela que consome.

HWR (“Heavy Water Reactor”) Reator moderado e arrefecido a água pesada (D2O), permitindo o uso do urânio natural como combustível. Estes reatores na sua versão PHWR (“Presurized Heavy Water Reactor”), reatores moderados a água pesada e arrefecidos a água pesada pressurizada passando por tubos de pressão contendo o combustível, foram desenvolvidos no Canadá e por esta razão são também denominados de CANDU (Canada, Deuterium, Uranium).

LWR (“Light Water Reactor”) classificação que engloba os reactores de tecnologia semelhante, PWR e BWR.

PWR (“Pressurized Water Reactor”) Reator a urânio enriquecido e moderado e arrefecido água leve (H2O) pressurizada.

38

Page 39: Principais Acidentes Nucleares

RBMK ou LWGR Reator moderado a grafita e arrefecido a água leve. Esta tecnologia foi a empregada na usina de Chernobyl. A sigla RBMK é formada pelas iniciais da expressão russa “Reaktor bolshoy moschnosty kipyaschiy” , que em uma tradução livre significa “reator fervente de grande potência” VVER ou WWER Reator a urânio enriquecido e água leve pressurizada (PWR) desenvolvido industrialmente pela antiga União Soviética. A sigla VVER é formada pelas iniciais da expressão russa “Voda-vodyanoi energeticheskiy reaktor”, que em uma tradução livre significa “reator de potência a água e água”.

Fontes dos tipos de reatores: “pdf’s e links”

http://www.df-net.com.br/nuclear/onuclear.htm (mais fácil, para leigos, mas não possue tanta informação, mas há links de consulta)

http://www.eletronuclear.gov.br (onde estão os pdf's. bem técnico, mas com mais informaçoes)

aspectos.pdf

desenvolvimento.pdf

referencias.pdf

siglas.pdf

sumprimentos.pdf

tabelas.pdf

tecnologia.pdf

tipos.pdf

(textos em pdf precisam ser lidos com Acrobat Reader, que pode ser downloaded da propria web de graca)

http://www.cnen.com.br (pagina do conselho nacional de energia nuclear- existe um link - CNEN explica ou algo parecido, hehe, com uma linguagem mais facil e informativa)

Vocabulário:Para o melhor entendimento da primeira parte do resumo segue a explicação de alguns termos específicos:

(informações retiradas da enciclopédia: “Larousse Cultural - 1998”)

1- Urânio enriquecido: O uranio, metal pesado e radioativo, último elemento da tabela periódica, se oxida facilmente, originando, além de outros, o anidrito de uranio (UO3), que produz sais de uranila e uranatos.

O uranio natural consiste numa mistura de tres isotopos radioativos: 

Uranio 238 : massa atomica 238, 4,5x10 ‘elevado a nona’ anos de período radioativo, consiste em 99,28% do urano natural.

Uranio 235: massa 235, 7,2x10 ‘elevado a nona’anos de período radioativo, 0,71% do uranio naural

Uranio 234: massa 234, 2,5x10 ‘elevado a nona’ anos de periodo radioativo, consiste em 0,006% do uranio natural.

O uranio 235, é O UNICO NUCLÍDEO NATURAL FISSIONÁVEL. O enriquecimento consiste, portanto, em TRIPLICAR a proporção desse nuclídeo no uranio natural, apartir do hexafluoreto de uranio. Os sais provenientes do uranio (no caso, uranio com massa atomica 238), reajem com o hexafluoreto de urânio (UF6), resultando em Uranio 235.

2- Água pesada: “Composto análogo à água, cuja molécula é formada por um átomo de oxigenio e dois átomos de DEUTÉRIO, o isótopo do hidrogênio que contém um próton e um nêutron no núcleo.” O núcleo do átomo de hidrogênio propriamente dito contém apenas um próton.

39

Page 40: Principais Acidentes Nucleares

“A água pesada e a agua nuclear constituem excelentes moderadores de neutrons (...)”

3- Reator moderado: “(...) Em reatores térmicos, entre os componentes do núcleo, é introduzido um MODERADOR que, freando os nêutrons, facilita o estabelecimento de uma reação em cadeia. (...) Um bom moderador deve ser leve e poder capturar neutrons. Na prática, é usada a água pesada, o carbono e a agua leve.” Com os dois primeiros, são utilizados reatores com uranio natural (238), porém com a água leve, é preciso utilizar o uranio enriquecido (235).

4- Reatores super-regeneradores: São reatores que trabalham sem moderadores. Com combustível de elevada proporção de núcleos físseis, apresentam a vantagem de produzir maior qtidade de substância físsil do que consomem. São também chamados de reatores rápidos.

5- Refrigerantes: Fluido que circula dentro do reator, evita a demasiada elevação de temperatura interna do mesmo. “os refrigerantes podem ser gás carbonico sob pressão (qdo o moderador é de grafite), água pesada sob pressão (qdo o moderador é de água leve). A mesma água pode desempenhar a função de moderador e refrigerante. O “sólido líquido” é o refrigerante adotado pelos reatores rápidos.

O tipo de usina nuclear mais utilizada é a PWR (água pressurizada leve e de uranio enriquecido), especificando, 79% das 437 usinas de todo o mundo.

(ø Professor, devo inserir aqui a capacidade líquida GWe/% de cada tipo de reator? em um dos arquivos, ("tipos.pdf") há uma tabela com a qtidade total de capacidade liquida e o qto dela cada usina gerou, baseado na qtidade de cada tipo de usina no mundo.

ø Estudaremos os aspectos economicos da construçao de uma usina nuclear? há um outro pdf que possui tabelas comparativas da energia nuclear e outros tipos de energia.)

Como nessa altura da leitura a idéia central já foi exposta, contenho-me em inserir fragmentos de informaçoes específicas que podem nos ser importantes.

Tais dados foram retirados dos arquivos .pdf , ao qual já havia mencionado, e tratam da inauguraçao da usina "Angra II" no começo desse ano. Obviamente as condiçoes de construçao da usina nuclear na colônia nao será a mesma do Rio de Janeiro, mas podemos fazer uma idéia proporcional de alguns procedimentos a serem tomados:

"A usina de Angra 2 tem uma potência elétrica líquida de 1229 Mw elétricos (...) quando estiver operando a plena capacidade, gerará uma quantidade de energia suficiente para atender as necessidades de uma cidade de 4 milhoes de habitantes (...) A energia elétrica gerada pôr Angra 1 nos últimos anos corresponde em média à necessidade de consumo de cerca de um milhao e meio de habitantes. Nós temos hoje cerca de 5500 pessoas trabalhando no canteiro de obras de Angra 2." - Angra I custou 2,5 blhoes ao governo, enqto em Angra II foram gastos 10 milhoes, porém, o dobro de energia é gerada, 1300 MW.

Na conclusao de uma usina, é importante desenvolver as atividades preparatórias, "realizaçao do teste de pressao do circuito primário e o teste de pressao do circuito secundário. E paralelamente, testes individuais dos diversos sistemas, que deverao se estender até junho deste ano, quando daremos início ao teste dos sistemas funcionando de forma integrada. Após a verificaçao da operaçao correta dos sistemas procederemos ao carregamento do combustível no reator, entrando em seguida na fase dos testes de potência.

Já durante a fase dos testes de potência, a usina será sincronizada à rede elétrica, iniciando a produção de energia elétrica para o sistema de distribuição."

Outra explicação de como funciona uma usina comum: "O funcionamento de uma usina nuclear do tipo de Angra 1 e Angra 2 é bastante similar ao de uma usina térmica convencional. A diferença básica é que ao invés de nós termos calor gerado pela queima de um combustível fóssil, como o carvão, o óleo ou gás, nas usinas nucleares o calor é gerado pelas transformações que se passam nos átomos de urânio nas pastilhas de combustível. O calor gerado no núcleo do reator aquece a água do circuito primário. Esta água circula pelos tubos de um equipamento chamado Gerador de Vapor. A água de um outro circuito em contato com os tubos do Gerador de Vapor se vaporiza a alta pressão, fazendo gerar um conjunto de turbinas que tem acoplado a seu eixo um gerador elétrico. O movimento do gerador elétrico produz a energia, entregue ao sistema para distribuição."

40

Page 41: Principais Acidentes Nucleares

Argumentos favoráveis à construção de usinas nucleares:

"Ao longo de toda esta experiência, um único acidente de proporções importantes aconteceu em usinas com este tipo de reator (PWR), há cerca de 20 anos atrás, em 1979, na usina de Three Mile Island, nos Estados Unidos. O acidente se deu sem impacto radiológico para o público ou para o meio ambiente."

"Estas usinas todas seguem o mesmo princípio básico de segurança, que chamamos de princípio de múltiplas barreiras. Este princípio consiste basicamente em isolar os materiais radioativos que estão no núcleo do reator do meio externo, colocando uma sucessão de barreiras entre eles. Como 1a. barreira, temos a própria pastilha do elemento combustível que retém os gases radioativos produzidos em seu interior. Como 2a. barreira, temos a vareta metálica onde estão instaladas estas pastilhas. Estas varetas hermeticamente seladas constituem a 2a. barreira para retenção dos gases radioativos. A 3a. barreira é constituída pelo vaso de pressão do reator e as tubulações a ele conectadas, onde estas varetas, agrupadas no que nós chamamos elementos combustíveis, se encontram instalados. A barreira seguinte é o vaso de contenção de aço que envolve todo o circuito primário. (...) Este vaso de contenção é projetado e testado para suportar condições extremas de temperatura e pressão. Finalmente a última barreira é o próprio edifício do reator onde todo este conjunto está instalado. Um edifício de concreto cujas paredes externas tem uma espessura de 60 cm. Uma ênfase especial é dada à qualificação dos (...) operadores (que) são submetidos a um longo e rigoroso programa de treinamento. Neste treinamento (é) aplicado de forma intensiva o nosso simulador, que reproduz fielmente a Sala de Controle da Usina e o comportamento dos sistemas da Unidade, de tal maneira que é possível simular condições anormais e demonstrar a habilitação dos operadores para fazer face a estas situações."

"Os gases e líquidos que apresentam materiais radioativos coletados dentro da usina, sao retidos dentro da Unidade, encaminhados para sistemas de tratamento especiais, que reduzem o nível de radioatividade e o volume.

Estes materiais só sao liberados através da chaminé ou de descarga de água de circulaçao, em quantidades muito pequenas, sempre muito abaixo dos rigorosos limites estabelecidos (...) No que se refere aos rejeitos sólidos, filtros, resinas, utensílios usados em laboratório, que tenham presença, mesmo que em pequenas quantidades, de materiais radioativos, são da mesma maneira retidos na usina, são já tratados, são reduzidos em seu volume, fixados em materiais inertes, e finalmente são acondicionados em tambores de aço. Estes tambores são guardados em um depósito que pertence às instalações da Central. O volume de rejeitos gerado é muito pequeno. Se considerarmos Angra 1, que já opera com combustível nuclear há 16 anos, o volume total de rejeitos não ultrapassa 1300 m3. Sobre os materiais com índices de radiação mais elevado existentes na usina, estes ficam retidos nos próprios elementos combustíveis. Os elementos combustíveis permanecem no núcleo do reator produzindo energia durante um determinado tempo, de 3 a 4,5 anos sendo retirados do núcleo do reator após este período e guardados dentro de uma piscina de estocagem localizada dentro do próprio Edifício do Reator.

Estes elementos combustíveis retirados do reator, ainda apresentam materiais com possibilidade de produção de energia. Estes combustíveis são mantidos dentro da piscina até uma definição com relação ou ao seu reaproveitamento para produção de energia ou a sua deposição final."

"O Plano de Emergência tem um caráter eminentemente preventivo, ou seja, as suas ações são planejadas para serem desencadeadas antes de qualquer liberação que pudesse colocar em risco a saúde da população."

41