Entre as reportagens especiais publicadas pelo CanalTech, recentemente, o portal trouxe destaque para o funcionamento das usinas nucleares. Em sua definição, uma usina nuclear resume-se como uma instalação onde é gerada eletricidade com o calor e a energia, liberados pela fissão nuclear. Porém, para aprofundar mais no tema, a equipe de reportagem entrevistou a professora Marcilei Guazzelli, do Departamento de Física da FEI, que explicou como uma usina nuclear realmente funciona.

De acordo com a docente da FEI, "um átomo de urânio pode fissionar em dois fragmentos, o césio e rubídio, liberando dois nêutrons e 200 MeV (elétron-volt) de energia". Os nêutrons liberados podem encontrar outros átomos de urânio, iniciando uma reação em cadeia que exige controle. “Nesse sentido, reações controladas são as que ocorrem em um reator nuclear para gerar energia elétrica, enquanto as reações descontroladas causam, por exemplo, a detonação de uma bomba atômica”, ressaltou a professora.

A fissão ocorre no interior dos reatores nucleares, componentes das usinas que suportam as reações com os combustíveis nucleares em seu interior. O calor liberado pela fissão aquece a água no reator, que será conduzida por tubos até chegar a um vaporizador para, em seguida, voltar ao reator. Já no vaporizador, mais água será fervida pelo calor dos tubos, onde a água aquecida passou. O vapor gerado irá mover turbinas, que vão alimentar geradores elétricos.

A próxima etapa é condensar este vapor do circuito secundário em água. Para isso, há as chamadas “torres de resfriamento”, as imensas e icônicas "chaminés" soltando uma fumaça branca, que nada mais é que vapor d'agua.

Existem diferentes tipos de reatores, como os de água fervente e de água pressurizada. Já a usina nuclear de Chernobyl, palco do maior acidente nuclear da história, tinha um reator que utilizava hastes de grafite para controlar a fissão nuclear. Contudo, após uma explosão causada pelo acúmulo de vapor, o grafite foi incendiado e liberou radiação. “No caso do reator do tipo PWR [sigla para “Pressurized-Water Reactor”, os reatores de água pressurizada], este tipo de acidente não aconteceria, pois a utilização da água em alta pressão evita que ela entre em ebulição”, ressaltou Guazzelli.

Qual é o combustível utilizado nas usinas nucleares?

Os elementos usados como combustíveis nucleares devem ter estrutura atômica instável e serem pesados, com muitos prótons (partículas de carga elétrica positiva) no núcleo.

Hoje, o urânio é o principal combustível usado nas usinas nucleares. Trata-se de um elemento bastante abundante, sendo que o Brasil tem uma das maiores reservas de urânio no mundo.

Uma vantagem é que, como tem muitos prótons, o núcleo do isótopo urânio-235 tem dificuldade para manter as ligações que os unem. “Por isso, a colisão com um único nêutron é suficiente para desestabilizar toda a estrutura atômica e quebrá-la”, disse Guazzelli.

Entretanto, o urânio natural não é capaz de produzir reações em cadeia e precisa ser enriquecido para, assim, separar e aumentar a concentração de seus isótopos físseis. O enriquecimento é o fim de um processo que começa com a mineração e trituração das rochas com urânio, que depois passam por um processo que separa o elemento dos demais.

Depois de convertido para o estado gasoso, o urânio é enriquecido para aumentar sua concentração e, em seguida, é transformado em pastilhas que são inseridas em ligas de aço organizadas em feixes. Juntos, estes feixes formam o combustível nuclear.

Fonte: Texto originalmente publicado pelo CanalTech*