Usina Nuclear

Em uma usina nuclear, a eletricidade é produzida a partir do calor gerado por materiais radioativos – formando o vapor responsável por fazer girar pesadas turbinas.

Reator Nuclear

Instalações típicas de uma usina nuclear. Imagem: Wikimedia Commons.
Instalações típicas de uma usina nuclear. Imagem: Wikimedia Commons.

O funcionamento de uma central nuclear reside na manipulação cuidadosa de materiais radioativos que formam o reator nuclear. Neste, certos elementos de núcleos muito pesados, como o urânio, por exemplo, podem ser dividido em dois ou mais fragmentos, resultando na liberação de nêutrons – momento em que uma quantidade relativamente grande de energia é libertada, tanto na forma de calor quanto na de radiação gama. Os nêutrons assim gerados, por sua vez, causam novas fissões (confira o artigo sobre Energia Nuclear, também disponível aqui no Todo Estudo).

A fim de evitar as reações químicas indesejadas, o combustível nuclear fica alojado em revestimentos de metal chamados de Varetas de Combustível – estes são montadas em feixes, numa estrutura denominada Elemento Combustível.

Vareta e Elemento de combustível.
Vareta e Elemento de combustível.

Vaso de pressão do reator

A Vareta de Combustível é a primeira barreira responsável por impedir a saída de material radioativo para o meio ambiente. Os Elementos Combustíveis são colocados dentro de um grande vaso de aço com paredes denominado de Vaso de Pressão do Reator, todo ele montado sobre uma estrutura de concreto com cerca de 5 metros de espessura em sua base.

O Vaso de Pressão do Reator é a segunda barreira física que impede a saída de material radioativo para o meio ambiente. Nele fica a água de refrigeração do núcleo do reator (normalmente extraída do mar ou de um rio). O calor gerado pelo combustível nuclear é transferido para a água de resfriamento, que é bombeada para cima ao longo das hastes.

Vaso de pressão do reator.
Vaso de pressão do reator.

A água então entra em ebulição, e o vapor resultante é então conduzido para uma turbina a vapor, causando a rotação de suas lâminas que, ligadas a um gerador elétrico, distribuem energia ao longo das redes elétricas. O vapor expandido a partir da turbina é posteriormente condensado, fazendo com que a água seja novamente bombeada através do núcleo.

A Contenção é a terceira barreira que serve para impedir o vazamento de material radioativo para o meio ambiente. Trata-se de uma grande “carcaça” de aço, dentro da qual ficam o Vaso de Pressão do Reator e o Gerador de Vapor.

Funcionamento de uma usina nuclear.

Edifício reator

Por fim, há o Edifício Reator. Essa estrutura é construída em concreto e envolve a Contenção de aço. Tal envoltória serve tanto para impedir a saída de material radioativo quanto para proteger contra impactos externos.

Edifício reator.
Edifício reator.

Referências

CARDOSO, E.M, Energia Nuclear, CNEN, Botafogo – Rio de Janeiro – RJ.

Por Carlos Ferreira
Como referenciar este conteúdo

Ferreira, Carlos. Usina Nuclear. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/usina-nuclear. Acesso em: 30 de July de 2021.

Teste seu conhecimento

1. (UFU-MG) Leia com atenção o texto abaixo e responda a questão proposta.

Quando o físico francês Antoine Henri Becquerel descobriu, em 1896, que o urânio emitia espontaneamente uma radiação que ele denominou “raios urânicos”, seguiu-se uma grande revolução no conhecimento científico. Sua descoberta contribuiu para a hipótese de que o átomo não era o constituinte último da matéria e abriu caminho para a área da física nuclear.

O próprio Becquerel identificou que os “raios urânicos” eram constituídos de três partes distintas. Mais tarde, essas partes foram denominadas radiação alfa (núcleo do átomo de hélio), radiação beta (elétrons altamente energéticos) e radiação gama (de natureza eletromagnética). Marie Curie e seu marido Pierre Curie verificaram esse mesmo fenômeno em dois novos elementos, rádio e polônio, por eles descobertos.

Podemos afirmar que o texto:

A) trata da descoberta da radioatividade.

B) trata da descoberta do efeito fotoelétrico.

C) mostra a origem da radiação eletromagnética.

D) apresenta a origem do conceito de átomo.

E)d.a

2. (UFABC) Energia nuclear.

Rosa de Hiroxima

Pensem nas crianças

Mudas telepáticas

Pensem nas meninas

Cegas inexatas

Pensem nas mulheres

Rotas alteradas

Pensem nas feridas

Como rosas cálidas

Mas, oh, não se esqueçam

Da rosa da rosa

Da rosa de Hiroxima

A rosa hereditária

A rosa radioativa

Estúpida e inválida

A rosa com cirrose

A anti-rosa atômica

Sem cor sem perfume

Sem rosa sem nada

(Vinícius de Moraes)

O poema refere-se à Rosa de Hiroxima como “radioativa, estúpida, inválida”, destacando os efeitos nocivos da radioatividade, um dos subprodutos da energia nuclear e que pode vazar para o ambiente através do lixo atômico ou por acidentes, como o que ocorreu na usina nuclear de Chernobyl, na Ucrânia. Entre as vantagens da energia nuclear, que compensam os perigos de possíveis acidentes, destacam-se:

a) o fato de ser renovável, não causar grandes impactos ambientais, como as hidrelétricas, e não ser fonte de conflitos entre países, pois não é uma fonte finita.

b) a presença, na geração de energia, tanto de capitais privados como estatais, pois as usinas nucleares são investimentos de baixo custo e retorno rápido.

c) o combustível (urânio enriquecido) é relativamente barato, a geração de resíduos é pequena e não há geração de gases que intensificam o efeito estufa.

d) a abundância do combustível (urânio) em todo o mundo, o baixo custo de implantação de usinas nucleares e a tecnologia acessível aos países pobres.

e) o controle internacional sobre a geração de energia nuclear e a legislação ambiental rígida, que restringem a construção de usinas pelos países que não seguem as normas.

1. [a]

No segundo texto é possível identificar que o elemento químico estudado tanto por Becquerel quanto pela família Curie emitia radiações que inicialmente foram chamadas de raios urânicos.

 

2.

a) Falso – A energia nuclear é uma grande fonte de conflito entre os países, pois existe a possibilidade real da produção de armas nucleares, embora o urânio tenha que está muito mais enriquecido, mas mesmo assim o fato gera uma série de discussões internacionais.

b) Falso – A construção e operação de usinas nucleares apresentam valores extremamente elevados, cerca de três vezes maiores que os de uma usina hidrelétrica.

c) Verdadeiro – o urânio é um elemento químico relativamente barato, a geração de resíduos numa usina nuclear é bem pequena, no entanto, o lixo tóxico é extremamente perigoso. Durante o processo de obtenção de energia nas usinas nucleares, não é gerado nenhum gás causador do efeito estufa, como, por exemplo, dióxido de carbono (CO2) e o metano (CH4).

d) Falso – Não há abundância de urânio em todo o mundo, os custos de implantação e operação de usinas nucleares são altos, sendo inacessíveis para países pobres.

e) Falso – A legislação ambiental não é rígida, e alguns países constroem usinas nucleares sem a devida inspeção por órgãos internacionais, como, por exemplo, o Irã.

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