Funcionamento e vantagens da energia nuclear
A energia nuclear é considerada uma fonte de energia limpa e representa uma forma altamente eficiente de gerar eletricidade. Contida no núcleo do átomo, pode ser obtida por meio de reações de fissão ou fusão, oferecendo diversas aplicações.
A energia nuclear é aquela presente no núcleo de um átomo e que consegue manter unidos os prótons e nêutrons que o compõem. Os átomos — as menores partículas em que um elemento químico pode ser dividido sem perder suas propriedades — podem liberar essa energia de duas formas: mediante o processo de fissão ou de fusão nuclear.
Quando ocorre qualquer uma dessas reações (fissão ou fusão nuclear), os núcleos atômicos sofrem uma pequena perda de massa que se converte em uma enorme quantidade de energia térmica. Trata-se de uma fonte extremamente potente, muito mais poderosa do que a energia química armazenada nas ligações entre átomos de moléculas de um mesmo elemento químico.
Para obter energia por meio da fissão nuclear, um nêutron colide com o núcleo de um átomo fissionável, provocando sua fragmentação em núcleos menores e liberando uma quantidade enorme de energia. As usinas nucleares utilizam a energia produzida nesse processo de fissão para gerar eletricidade, empregando geralmente o urânio como combustível.
Quando um primeiro nêutron atinge o núcleo de um átomo de urânio, são liberados novos nêutrons durante a fissão, que por sua vez colidem com outros átomos adjacentes. Esse efeito multiplicador é conhecido como reação de fissão nuclear em cadeia. Cada vez que essa reação ocorre, libera-se energia na forma de calor e radiação. O reator nuclear é capaz de iniciar, manter e interromper, de forma controlada, as reações de fissão em cadeia, além de dispor de sistemas para extrair o calor gerado durante esse processo.
Na fusão nuclear, por outro lado, os núcleos de dois átomos leves se combinam ou se fundem, formando um núcleo mais estável e pesado. Essa reação ocorre naturalmente no Sol, por exemplo, onde a fusão contínua de átomos de hidrogênio em hélio libera grandes quantidades de energia, que chegam à Terra sob a forma de luz e calor.
Na prática, ainda não foi possível reproduzir uma reação em cadeia controlada para gerar energia a partir da fusão nuclear, sendo este um dos grandes desafios da investigação científica neste campo. No entanto, cada vez há mais interesse nesta fonte de energia por parte das grandes empresas, como demonstra o acordo pioneiro e milionário firmado entre o Google e a start-up CFS
Link externo, abra em uma nova aba. para adquirir 200 MW de energia proveniente de sua primeira central comercial de fusão nuclear, na Virgínia (Estados Unidos).
A energia nuclear apresenta diversas vantagens que a tornam uma fonte energética estratégica. Algumas das mais destacadas são:
Baixas emissões de carbono
Durante seu funcionamento, as usinas nucleares não emitem dióxido de carbono (CO₂) nem gases de combustão. Isso faz com que a energia nuclear seja uma fonte de energia sempre disponível, capaz de fornecer grandes quantidades de eletricidade sem poluir a atmosfera.
Alta eficiência energética
A energia nuclear é muito eficiente em termos de quantidade de energia produzida por unidade de combustível, dada a alta densidade energética do urânio, o que pode reduzir a necessidade de grandes quantidades de recursos naturais.
Fornecimento estável e contínuo
Ao contrário das fontes renováveis intermitentes, como a solar ou a eólica, que dependem das condições climáticas, a energia nuclear gera eletricidade de forma constante e previsível praticamente 24 horas por dia, durante todo o ano (exceto durante as paradas para recarga de combustível), contribuindo assim para a estabilidade do sistema elétrico.
Uma usina nuclear é uma instalação industrial que utiliza energia nuclear para gerar eletricidade. Seu funcionamento segue um processo semelhante ao de uma usina térmica convencional, onde a energia térmica é obtida através da combustão de combustíveis fósseis. No entanto, no caso do reator nuclear, essa energia é gerada mediante reações de fissão nuclear em cadeia dos átomos de urânio, um processo que não emite gases de efeito estufa para a atmosfera.
A energia térmica liberada é utilizada para aquecer água até transformá-la em vapor a alta pressão e temperatura. Aqui podemos diferenciar entre dois tipos de reatores: reator de água em ebulição (BWR, na sigla em inglês) e reator de água pressurizada (PWR, na sigla em inglês). Nos BWR, a água se transforma em vapor dentro do reator, enquanto nos PWR a água aquecida do reator é transferida para um circuito secundário para gerar vapor.
Esse vapor movimenta uma turbina conectada a um gerador, que converte a energia mecânica da movimento da turbina em energia elétrica.
O processo que ocorre em uma usina nuclear pode ser resumido em quatro etapas:
Fissão nuclear
Os átomos de urânio são divididos, liberando calor.
Geração de vapor
O calor aquece a água, transformando-a em vapor.
Movimento das turbinas
O vapor move as turbinas acopladas a um gerador elétrico, que gera eletricidade.
Resfriamento
O vapor utilizado nas turbinas se condensa e retorna ao reator em forma líquida.
Como em qualquer atividade industrial, a operação das usinas nucleares gera resíduos que devem ser tratados adequadamente, como os resíduos radioativos e o combustível usado. A gestão desses resíduos está tecnicamente resolvida, sendo tratada de maneira totalmente controlada e sem risco para a população. Na Espanha, o Sétimo Plano Geral de Resíduos Radioativos define como se deve tratar os resíduos e desativar as usinas de forma segura e ordenada. Além disso, o país conta com um dos mais modernos repositórios do mundo para resíduos de baixa e média atividade, chamado El Cabril. Também possui repositórios temporários nas próprias usinas para combustível usado até seu armazenamento definitivo, como um repositório geológico profundo, algo que já existe na Finlândia.
Os principais componentes das usinas nucleares são:
A estrutura externa que envolve o reator nuclear. Possui paredes espessas de concreto e aço para conter a radiação e está projetado para suportar grandes cargas, terremotos e impactos de aeronaves.
Processo que divide os átomos de urânio, liberando calor dentro do reator nuclear.
O calor gerado aquece a água, convertendo-a em vapor.
O vapor movimenta as turbinas acopladas a um gerador elétrico, que produz energia elétrica.
O vapor utilizado nas turbinas é condensado graças à água de resfriamento das torres, rios ou mar, e retorna ao reator em forma líquida.
Armazena os elementos de combustível novo e usado do reator nuclear em uma piscina com água.
A energia nuclear é classificada pelo IPCC (autoridade científica mundial em matéria de alterações climáticas) entre as tecnologias com menores emissões de carbono ao longo do seu ciclo de vida, sendo comparável à energia eólica e apresentando emissões inferiores às da maioria das fontes renováveis. Além disso, não emite gases com efeito de estufa nem outros produtos de combustão para a atmosfera, o que a torna uma opção tecnológica importante nos planos de mitigação das alterações climáticas, de acordo com a estratégia energética de cada país.
A União Europeia incluiu, em 2022, a energia nuclear na sua taxonomia verde, sujeita a um conjunto de requisitos, ao considerar que existem claras evidências do potencial da geração nuclear para contribuir de forma significativa para os objetivos de combate às alterações climáticas e para facilitar o desenvolvimento de fontes de energia renováveis de caráter intermitente. A Comissão Europeia tem manifestado apoio à energia nuclear como parte da transição energética, incentivando os Estados-Membros a considerarem novos investimentos neste setor e a prolongarem a vida útil das usinas nucleares existentes.
Durante a COP28, realizada em 2023 em Dubai, a energia nuclear alcançou outro marco histórico ao ser incluída pela primeira vez entre as tecnologias de baixas emissões cuja implantação foi solicitada pelos 198 países signatários para ajudar a alcançar uma descarbonização profunda e rápida, especialmente em setores difíceis de descarbonizar, como a indústria.
Outros organismos internacionais, como a Agência Internacional de Energia (AIE), a Organização das Nações Unidas (ONU) ou o Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima (IPCC), reconheceram o papel da energia nuclear na descarbonização e a consideram essencial para alcançar os objetivos climáticos globais de mitigação das mudanças climáticas.
Recentemente, um grupo intersetorial de grandes consumidores de energia, incluindo grandes empresas de tecnologia como Amazon, Meta e Google, assinou um compromisso Link externo, abra em uma nova aba. em apoio ao objetivo de pelo menos triplicar a capacidade nuclear mundial até 2050, iniciativa subscrita por mais de 20 países na COP28. Esta é a primeira vez que grandes empresas, além do setor nuclear, se unem para apoiar publicamente uma expansão da energia nuclear como resposta ao crescimento da demanda energética mundial.
Atualmente, a energia nuclear responde por aproximadamente 10% da eletricidade mundial, sendo a segunda maior fonte de geração de energia no mundo, atrás apenas da energia hidrelétrica. Além disso, representa uma alternativa estratégica para muitos países na transição para um sistema energético com menores emissões e maior estabilidade, contribuindo também para uma maior independência energética no atual contexto geopolítico.
De acordo com o World Energy Outlook 2025, a Agência Internacional de Energia (AIE) aponta que a energia nuclear está passando por um forte ressurgimento global, impulsionado pelo apoio à extensão da vida útil dos reatores nucleares existentes na maioria dos países — como Japão, Coreia, Canadá, França ou Estados Unidos — e por novos projetos previstos nos planos nacionais de estratégia energética de diferentes governos, como os do Reino Unido, Polônia, França, Estados Unidos ou Canadá.
Em 2024, líderes mundiais se reuniram na primeira Cúpula de Energia Nuclear da história, organizada pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) Link externo, abra em uma nova aba. em Bruxelas, com o objetivo de destacar o papel dessa fonte de energia para enfrentar desafios globais, como a redução do uso de combustíveis fósseis, o reforço da segurança e da autossuficiência energética ou o estímulo ao desenvolvimento econômico.
A tecnologia nuclear tem múltiplas aplicações que são fundamentais em nossa vida cotidiana. Embora as mais conhecidas sejam a medicina e a geração de eletricidade em usinas nucleares, há diversas outras em áreas como agricultura, indústria ou arte. Confira alguns dos principais usos:
Medicina (radioterapia e diagnóstico)
A energia nuclear é utilizada em tratamentos de radioterapia para combater o câncer e em técnicas de diagnóstico por imagem, como tomografias PET e cintilografias.
Conservação de alimentos
A irradiação com energia nuclear elimina bactérias e parasitas nos alimentos, prolongando sua vida útil sem alterar seu sabor ou propriedades nutricionais.
Dessalinização da água
Os reatores nucleares podem gerar o calor necessário para processos de dessalinização, permitindo a produção de água potável em regiões com escassez hídrica.
Corrida espacial
A energia nuclear impulsiona sistemas de propulsão e fornece eletricidade em missões espaciais de longa duração, como sondas e futuras viagens a Marte.
A energia nuclear pode desempenhar um papel crucial na redução das emissões de carbono, ajudando a combater as mudanças climáticas e a satisfazer a crescente demanda global por energia, além de viabilizar a expansão das energias renováveis em escala mundial.
No que diz respeito a perspectivas futuras e avanços tecnológicos, atualmente estão sendo desenvolvidos protótipos de pequenos reatores modulares (SMR, na sigla em inglês), que em sua maioria correspondem a projetos avançados de fissão. Mais compactos do que os reatores convencionais, esses sistemas buscam tornar a energia nuclear mais competitiva e acessível por meio de diversas aplicações, além da geração elétrica, garantindo estabilidade às redes e uma melhor integração em sistemas com alta participação de fontes renováveis intermitentes.
Alguns desses projetos incluem como característica a produção de vapor a temperaturas muito elevadas — essencial para usos não elétricos, como a produção de hidrogênio ou determinados processos químicos —, segurança intrínseca e maior sustentabilidade, com a possibilidade, em alguns modelos, de reaproveitar resíduos radioativos no próprio processo de fissão.
Paralelamente, seguem em curso importantes pesquisas na área de fusão nuclear, com o objetivo de desenvolver uma fonte de energia limpa, segura e praticamente inesgotável.
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