Energia Nuclear: O Que é, Como Funciona, Onde é Usada?

O que é energia nuclear?

Energia Nuclear – Desde o início da revolução industrial, a demanda por energia tem se acelerado a cada ano que passa. Hoje, a maior parte dessa demanda de energia é atendida pelo uso de combustíveis fósseis.

Os eventos devastadores em Chernobyl, Fukushima e Three Mile Island diluíram um pouco do entusiasmo que antes cercava a energia nuclear.

Devido aos custos exorbitantes e aos efeitos negativos sobre o meio ambiente instigados pelos combustíveis fósseis, os especialistas estão trabalhando 24 horas por dia para minimizar a dependência excessiva deles.

Embora fontes renováveis ​​de energia como a energia eólica, solar e hidrelétrica, geotérmica têm se mostrado alternativas ideais, ainda estão longe de atender às necessidades humanas.

A energia nuclear, por outro lado, tem toda a tecnologia necessária para ser utilizada em grande escala. Apesar disso, ainda existe um grande grau de medo e equívoco em torno da energia nuclear.

Por definição, a energia nuclear é a energia mantida no núcleo de um átomo. A energia pode ser aproveitada usando dois tipos de reações; fissão e fusão.

Os átomos são pequenas partículas nas moléculas que constituem sólidos, líquidos e gases. O átomo em si é composto de 3 partículas conhecidas como nêutrons, prótons e elétrons.

Um átomo consiste em um núcleo que contém prótons e nêutrons. Os prótons abrigam uma carga elétrica positiva, enquanto os elétrons abrigam uma carga elétrica negativa.

Os nêutrons, por outro lado, não têm carga elétrica. As ligações que unem o núcleo contém uma grande quantidade de energia.

Quando essas ligações são quebradas, a energia nuclear é liberada. O processo de quebrar essas ligações para liberar energia é conhecido como fissão nuclear. A energia pode ser colhida para gerar eletricidade.

No processo de fissão nuclear, os átomos são divididos. A divisão dos átomos libera grande quantidade de energia.

Todas as usinas nucleares em todo o mundo utilizam a fissão nuclear para produzir energia, e a maioria das usinas nucleares utiliza átomos de urânio como fonte de combustível.

No curso da fissão nuclear, um nêutron colide com um átomo de urânio, causando sua divisão. O resultado é uma maior quantidade de energia na forma de radiação e calor.

Quando um átomo de urânio se divide, muitos nêutrons também são liberados. Os nêutrons liberados colidem com outros átomos de urânio e o ciclo continua.

Este processo é conhecido como reação em cadeia nuclear. Essa reação é altamente controlada no reator da usina nuclear para gerar a quantidade necessária de calor.

A fusão nuclear é outra maneira pela qual a energia nuclear pode ser liberada. Na fusão nuclear, os átomos são sincronizados ou combinados para formar um átomo maior.

Isso representa a fonte de energia do sol e das estrelas. Embora a fusão nuclear possa ser usada para gerar energia, ela ainda está sendo pesquisada como uma fonte viável de calor e eletricidade.

No entanto, não está clara a possibilidade de que seja a fonte ideal de energia para uso comercial. Isso se deve aos desafios de controlar uma reação de fusão.

Como funciona a energia nuclear?

A eletricidade por meio da energia nuclear é produzida da mesma forma que fazemos com a queima de carvão, petróleo ou gás natural.

Quando queimado, o calor formado produz vapor. O vapor então gira as turbinas. As turbinas giram geradores que produzem eletricidade.

A diferença entre as usinas que usam carvão e as que usam urânio como combustível é que aqui não queimamos nada.

Na verdade, aqui feixes de barras de urânio de elemento radioativo são colocados no reator.

Os bastões de urânio nada mais são do que pequenos grânulos cerâmicos verticais que são acondicionados em longos tubos verticais.

O processo de fissão nuclear ocorre dentro do reator, fazendo com que os átomos individuais se dividam, atirando nêutrons contra eles.

Os núcleos de urânio se dividem e liberam energia na forma de calor. Os nêutrons liberados então dividem mais núcleos de urânio.

Como vimos, o urânio é o combustível usado na produção de energia nuclear. O urânio é classificado como uma fonte de energia não renovável, embora seja um metal bem conhecido extraído de rochas em todo o mundo.

Divisão de átomos

Todo o processo de geração de energia nuclear começa com a divisão dos átomos.

Os átomos de urânio, que vêm na forma de pelotas revestidas de cerâmica, são incorporados ao núcleo do reator. O resultado é uma reação em cadeia no núcleo, que leva à divisão dos átomos.

Naturalmente, o urânio é um elemento instável. Portanto, ao fazer com que ele se divida, ele se transforma em um elemento estável. Esse processo resulta na produção de radiação e calor.

Absorção de nêutrons flutuantes livres

Durante o processo de fissão nuclear, os nêutrons são liberados e flutuam livremente dentro do núcleo. Os nêutrons flutuantes livres são absorvidos usando hastes de controle.

O elemento metalóide trivalente denominado Baron, que é liberado na água de resfriamento, também auxilia na absorção desses nêutrons flutuantes livres. Isso ajuda a controlar a radiação e a manter o reator seguro e frio.

Processo de aquecimento

A radiação e o calor gerados durante o processo de fissão começam a aquecer a água. A água é, essencialmente, o refrigerante que envolve o reator.

A água circundante executa 2 funções; evita o superaquecimento do reator e transporta o vapor e o calor que serão usados ​​para girar as turbinas.

Água e encanamento

A água que serve como refrigerante flui constantemente ao redor e através do reator. Dois tubos diferentes são instalados para transportar essa água para dentro e para fora da câmara pressurizada.

O primeiro tubo (tubo primário) é responsável por fornecer água doce e fria ao tanque. O segundo tubo (tubo secundário) transporta a água quente e o vapor para girar as turbinas.

No momento em que os tubos secundários transportam a água da câmara, o que atenua a fervura da água, a água aquecida pode ferver, vaporizar e girar as turbinas.

Os dois conjuntos de tubos são projetados de forma que não possam entrar em contato um com o outro.

Isso é para garantir que a temperatura na câmara permaneça equilibrada e para regular a produção de calor e vapor pelo reator.

Usos da energia nuclear

A maioria das pessoas pensa que a energia nuclear é usada apenas para fins destrutivos. Mas tem usos muito mais positivos do que negativos.

Geração de eletricidade

A produção de energia nuclear tem muito em comum com outras usinas.

A diferença é que a energia nuclear é utilizada na produção de vapor que é direcionado para girar turbinas que acionam um gerador para produzir eletricidade.

Usado na agricultura

Os avanços nas tecnologias de energia nuclear ajudaram na produção de sementes resistentes a doenças e insetos. Isso levou a melhores rendimentos das colheitas.

A radiação nuclear tem, há muito tempo, ajudado na preservação de alimentos como frutas e vegetais.

A tecnologia nuclear também ajudou os cientistas na análise do tipo de solo, e essas informações ajudaram a aumentar a qualidade do solo.

Teste de medicina nuclear

A tecnologia nuclear é particularmente usada na varredura de isótopos (varredura de radioisótopos).

A varredura por radioisótopo utiliza uma pequena quantidade de radioatividade para gerar imagens em câmeras especiais.

A dose radioativa é normalmente administrada por injeção na veia do paciente através da mão ou braço.

Além disso, as radiações nucleares são usadas no tratamento do câncer, um processo conhecido como radioterapia. As células afetadas são exterminadas ao serem submetidas à radiação.

Fabricação de bomba atômica

Os últimos anos testemunharam a proliferação de bombas nucleares. Essas bombas são capazes de destruir uma cidade inteira, gerando ondas de choque, radiação e calor como resultado da fissão.

No entanto, a bomba atômica foi utilizada apenas duas vezes na guerra; os bombardeios de Hiroshima e Nagasaki que resultaram em milhares de mortes e destruição massiva de propriedades e infraestrutura.

Identificação de recursos hídricosatravés da energia nuclear

A água é essencial para a vida, mas em muitas partes do globo há pouco suprimento ou escassez de água doce.

 As técnicas de hidrologia isotópica ajudam os cientistas a rastrear e medir com precisão o grau dos recursos hídricos subterrâneos.

Essas tecnologias inovadoras oferecem ferramentas analíticas vitais para o gerenciamento e conservação eficientes dos atuais suprimentos de água e detecção de fontes de água novas e renováveis.

Essas ferramentas também oferecem respostas vitais para questões que giram em torno da origem, idade e distribuição da água subterrânea.

Além disso, eles ajudam a determinar as interconexões entre as águas superficiais e subterrâneas. Os resultados permitem um planejamento informado e uma gestão eficiente dos recursos hídricos.

Embora a energia nuclear responda por 15% da eletricidade gerada globalmente, ela vem com uma série de vantagens, incluindo energia limpa, grandes quantidades, grandes reservas, confiabilidade, baixo custo operacional, baixo desperdício e uma alternativa mais barata.

O custo inicial da usina de energia nuclear pode ser extremamente alto e levar anos para ser concluído, mas a população terá a certeza de ter eletricidade confiável e barata por décadas.

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