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Entenda como a energia nuclear é gerada e porque é pouco utilizada no Brasil

Criada com o objetivo de conter reajustes nas tarifas de eletricidade, a MP 998 foi aprovada pelo Senado pouco antes do seu vencimento e sancionada no início de março como Lei 14.120. Além de prever a retirada gradual de subsídios para usinas de fontes renováveis, um dos seus principais pontos trata do uso da energia nuclear.

A nova lei determina que a outorga para exploração da usina de Angra 3 depende de autorização do Conselho Nacional de Política Energética (CNPE). Também cabe ao CNPE estabelecer um cronograma para a implantação do empreendimento e a data de início da operação comercial.

A outorga deverá ter prazo de 50 anos, prorrogáveis por mais 20 anos, e garantir o suprimento por pelo menos 40 anos. A expectativa do governo é que a usina gere mais de 12 milhões de megawatts-hora, o suficiente para abastecer Brasília e Belo Horizonte por um ano.

Com a expectativa pelo aumento da sua participação na matriz energética brasileira, preparamos um guia completo sobre energia nuclear. Nas próximas linhas você conhecerá as respostas de 7 perguntas essenciais para entender seu conceito e seu funcionamento, assim como seus prós e contras. Confira!

O que é energia nuclear?

Energia nuclear é toda a energia associada a mudanças na constituição do núcleo de átomos de determinados elementos químicos. Cercados por elétrons (de carga elétrica negativa), os núcleos contêm prótons (de carga positiva) e nêutrons (que não tem carga elétrica).

A energia das ligações atômicas pode ser liberada quando essas conexões passam por alguma transformação, como uma fissão ou fusão de núcleos. Quando isso ocorre, a energia liberada pode ser usada, por exemplo, para gerar eletricidade.

O que gera a energia nuclear?

A geração de energia nuclear está baseada no conceito da equivalência massa-energia. Os átomos de alguns elementos químicos (como urânio, plutônio e tório) têm a propriedade de transformar massa em energia.

Esse conceito foi observado por Albert Einstein e está expresso na mais célebre equação científica do século XX:

E = mc2

Na fórmula, o fator c (velocidade da luz no vácuo) realiza a conversão de m (massa), que está em quilogramas, para e (energia), quantificada em joules.

Quais são os tipos de energia nuclear?

Existem dois tipos de reações nucleares que transformam massa em energia:

  • Fissão nuclear: quando o núcleo do átomo se divide em duas ou mais partículas;

  • Fusão nuclear: quando dois ou mais núcleos atômicos são unidos para produzir um novo elemento.

A fissão nuclear foi desenvolvida em 1938 e inicialmente utilizada para propósitos bélicos, na construção de bombas atômicas. Apenas a partir da década de 50 o uso se voltou para a produção de energia.

Por sua vez, a fusão ainda não se mostrou viável em larga escala. Com o início das operações previstas para 2025 na França, o Reator Termonuclear Experimental Internacional (ITER), maior experimento mundial de fusão nuclear, começou a sair do papel em 2020.

Como funciona a energia nuclear?

Para saber o que a equação de Einstein tem a ver com produção de eletricidade, vamos entender o funcionamento de uma usina nuclear. O processo é parecido com o das termelétricas, com a diferença que o calor é gerado pelas transformações nos átomos e não pela queima de um combustível fóssil.

Em uma usina nuclear, a fissão dos núcleos dos átomos de urânio aquece a água do circuito primário, que passa pelo reator até chegar ao gerador de vapor. Em seguida, a água de um circuito secundário, independente do primeiro, entra em contato com os tubos desse gerador.

Com a troca de calor, a água do circuito secundário se transforma em vapor e movimenta uma turbina que aciona um gerador elétrico. O movimento desse gerador é o que produz a eletricidade que será direcionada para a rede de distribuição e abastecerá lares e indústrias.

Após mover a turbina, esse vapor passa por um condensador, onde é refrigerado pela água trazida por um terceiro circuito, também independente. A existência desses três circuitos é uma medida de segurança para impedir o contato da água que passa pelo reator com as demais.

Para saber mais detalhes de como funciona a energia nuclear, confira o vídeo da Eletronuclear TV:

Quais são as vantagens e desvantagens da energia nuclear?

Entre os principais pontos positivos da energia nuclear, podemos destacar:

  • É considerada uma fonte limpa, uma vez que, por não usar combustíveis fósseis, os impactos ambientais da energia nuclear são bem menores;
  • Apesar de não ser renovável, tem como principal fonte o urânio, que ainda é encontrado em abundância no planeta;
  • O baixo risco de escassez de urânio no médio prazo barateia o custo de produção;
  • A produção não depende de fatores climáticos, como no caso da energia eólica, solar e hidrelétrica;
  • As usinas ocupam áreas relativamente pequenas e, graças aos modernos sistemas de seguranças, podem ser instaladas próximas de centros urbanos.

Por outro lado, entre os pontos negativos desse tipo de geração de energia, é preciso lembrar que:

  • Mesmo com os avanços nos sistemas de segurança, o risco de acidentes, como os de Chernobyl e Fukushima, não pode ser totalmente descartado;
  • Embora não emita gases poluentes, a geração de energia nuclear produz resíduos que podem levar muitos anos para perder a radioatividade. Esses rejeitos devem ser confinados em recipientes de chumbo ou concreto e ficar sob monitoramento constante;
  • A água do mar usada para resfriar os reatores é devolvida para o ambiente mais quente do que foi coletada, o que pode provocar danos na flora e na fauna marinha;
  • O investimento inicial para a construção de uma usina, com todas as medidas de seguranças necessárias, é muito alto.

Qual a porcentagem do uso de energia nuclear no Brasil e no mundo?

De acordo com dados da Associação Nuclear Mundial (WNA, na sigla em inglês), a energia nuclear fornece atualmente cerca de 10% da eletricidade do mundo a partir de cerca de 440 reatores. Cerca de 50 outros reatores estão em construção, cuja capacidade de produção equivale a aproximadamente 15% da geração atual.

Mais de dez países já produzem mais da metade da sua eletricidade a partir da energia nuclear, com destaque para a França (com cerca de três quartos). Já nos Estados Unidos, donos do maior parque nuclear do mundo, cerca de 15% da eletricidade provém dessa fonte.

No gráfico abaixo, você confere a geração nuclear por país em 2019, ano do último relatório publicado pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA):

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Fonte: AIEA

Como vimos acima, o Brasil é o 20º maior produtor de eletricidade a partir de energia nuclear. Segundo a WNA, a geração total, de cerca de 15 Terawatt/hora, bem distante dos mais de 800 TWh dos EUA, representa apenas 3% da nossa matriz energética.

Por que a energia nuclear é pouco utilizada no Brasil?

Apesar de ter uma das maiores reservas de urânio do mundo, o Brasil ainda não aproveita todo seu potencial de geração de energia nuclear. A participação tímida na matriz energética pode ser explicada pelos problemas experimentados pelas duas únicas usinas nucleares em operação no país.

Operando desde 1985, a usina nuclear de Angra 1 tem atualmente 640 megawatts de potência, o que pode suprir uma cidade de 1 milhão de habitantes. No entanto, em seus primeiros anos, enfrentou problemas com alguns equipamentos que prejudicaram o funcionamento e só foram sanados na década de 1990.

Já Angra 2, cujas obras começaram em 1981, demorou 20 anos para ser ativada. A crise econômica que assolava o país fez com que a construção fosse paralisada em 1986 e a unidade só começou a operar em 2001. Atualmente, com 1.350 megawatts de potência, é capaz de suprir uma cidade de 2 milhões de habitantes.

A expectativa agora é de avanços consideráveis com a permissão para a exploração de Angra 3. Quando estiver operando junto com as outras duas usinas do Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto (CNAAA), a energia nuclear passará a gerar o equivalente a 50% do consumo do estado do Rio de Janeiro.

Com a perspectiva de aumento nos investimentos e na participação na matriz energética nacional, vale a pena ficar antenado no futuro da energia nuclear no Brasil. Principalmente para quem é responsável pela gestão de energia elétrica de comércios e empresas.

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