Central nuclear: diferenças entre revisões

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[[Ficheiro:EPR OLK3 TVO fotomont 2 Vogelperspektive.jpg|thumb|300px|Central nuclear na [[Finlândia]].]]
{{PEPB|Central nuclear|usina nuclear}} é uma instalação [[Indústria|industrial]] empregada para produzir [[energia elétrica|eletricidade]] a partir de [[energia nuclear]]. Caracteriza-se pelo uso de materiais [[Radioatividade|radioativos]] que produzem [[calor]] como resultado de uma [[reação nuclear]]. As centrais nucleares usam esse calor para gerar [[vapor de água|vapor]], que é usado para girar [[Turbina a vapor|turbinas]] e produzir energia elétrica.<ref name="eia.kids">[http://www.eia.doe.gov/kids/energy.cfm?page=nuclear_home-basics Uranium (nuclear)], portal "Energy Kids", para o público infanto-juvenil, no site da [[Energy Information Administration]] do governo dos [[Estados Unidos]]</ref>
{{PEPB|Central nuclear|usina nuclear}} é uma instalação [[Indústria|industrial]] empregada para produzir [[energia elétrica|eletricidade]] a partir de [[energia nuclear]]. Caracteriza-se pelo uso de materiais [[Radioatividade|radioativos]] que produzem [[calor]] como resultado de uma [[reação nuclear]]. As centrais nucleares usam esse calor para gerar [[vapor de água|vapor]], que é usado para girar [[Turbina a vapor|turbinas]] e produzir energia elétrica.<ref name="eia.kids">[http://www.eia.doe.gov/kids/energy.cfm?page=nuclear_home-basics Uranium (nuclear)], portal "Energy Kids", para o público infanto-juvenil, no site da [[Energy Information Administration]] do governo dos [[Estados Unidos]]</ref>


As centrais nucleares apresentam um ou mais [[Reator nuclear|reatores]], que são compartimentos impermeáveis à [[radiação]], em cujo interior são colocadas [[Hastes de controle|barras de controle]] ou outras configurações geométricas de [[Mineral|minerais]] com algum elemento radioativo (em geral o [[urânio]]). No processo de [[fissão nuclear]], estabelece-se uma [[reação em cadeia]] que é sustentada e [[Moderador nuclear|moderada]] mediante o uso de elementos auxiliares, dependendo do tipo de tecnologia empregada.
As centrais nucleares apresentam um ou mais [[Reator nuclear|reatores]], que são compartimentos impermeáveis à [[radiação]], em cujo interior são colocadas [[Hastes de controle|barras de controle]] ou outras configurações geométricas de [[Mineral|minerais]] com algum elemento radioativo (em geral o [[urânio]]). No processo de [[fissão nuclear]], estabelece-se uma [[reação em cadeia]] que é sustentada e [[Moderador nuclear|moderada]] mediante o uso de elementos auxiliares, dependendo do tipo de [[tecnologia]] empregada.


== História ==
== História ==

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[[Ficheiro:Chp controlroom.jpg|thumb|Sala de controle de uma usina nuclear estado-unidense.]]
O estudo da radiação atômica, transformações atômicas e [[fissão nuclear]] foi desenvolvida com intuito militar principalmente de 1895 a 1945, grande parte dos [[II Guerra Mundial|últimos seis anos nesse período]]. De 1939 a 1945 a maior parte do desenvolvimento estava focado em desenvolver a [[bomba atômica]]. De 1945 para frente a atenção sobre a bomba atômica foi diminuída porém seu estudo continua forte principalmente nas áreas de energia limpa e [[Propulsão nuclear|propulsão naval controlada]].<ref name=":0">{{citar web|URL = http://www.world-nuclear.org/info/Current-and-Future-Generation/Outline-History-of-Nuclear-Energy/|título = History of Nuclear Energy|data=março de 2014|acessadoem = 17/03/2015|autor = |publicado = World Nuclear Association}}</ref> Energia elétrica foi gerada pela primeira vez por um reator nuclear em 3 de setembro de 1948 pelo [[Reator de Grafite X-10]] em [[Oak Ridge, Tennessee]], [[Estados Unidos]]; acendendo uma lâmpada elétrica.<ref>{{citar web|url=http://www.ornl.gov/ornl/news/communications/graphite-reactor|título=Graphite Reactor|data=31 de outubro de 2013|urlmorta= sim|arquivourl=https://web.archive.org/web/20131102212003/http://www.ornl.gov/ornl/news/communications/graphite-reactor|arquivodata=2 de novembro de 2013|df=}}</ref><ref>{{citar web|título=Graphite Reactor Photo Gallery|url=http://web.ornl.gov/ornlhome/history/Graphite_Reactor/|data=31 de outubro de 2013}}</ref><ref>{{citar web|título=First Atomic Power Plant at X-10 Graphite Reactor|url=https://www.flickr.com/photos/doe-oakridge/8601195082/|data=31 de outubro de 2013}}</ref> O segundo experimento e em escala maior ocorreu em 20 de dezembro de 1951 na estação experimental [[EBR-1]] perto de [[Arco, Idaho]], também nos EUA. Em 27 de junho de 1954, a [[Usina Nuclear de Obnisk|Usina Nuclear de Obninsk]] se torna a primeira usina nuclear ligada a rede elétrica de algum país começando a operar na cidade soviética de [[Obnisk|Obninsk]].<ref>{{citar web|url=http://world-nuclear.org/info/inf45.html|título=Russia's Nuclear Fuel Cycle|obra=world-nuclear.org|acessodata=1 de novembro de 2015}}</ref> A primeira usina nuclear em escala comercial foi a [[Usina Nuclear de Calder Hall]] que abriu em 17 de outubro de 1956 em [[Sellafield]] no [[Reino Unido]].<ref>{{citar jornal|url=http://news.bbc.co.uk/onthisday/hi/dates/stories/october/17/newsid_3147000/3147145.stm|título=Queen switches on nuclear power|data=17 de outubro de 2008|obra=[[BBC Online]]|acessodata=1 de abril de 2012}}</ref> A primeira usina nuclear comercial devotada completamente a geração de energia elétrica (Calder Hall também era usada para a produção de plutônio para uso militar, diminuindo sua eficiência como usina ele´trica) foi a [[Usina Nuclear de Shippingport]] nos Estados Unidos, conectada a rede em 18 de dezembro de 1957.
O estudo da radiação atômica, transformações atômicas e [[fissão nuclear]] foi desenvolvida com intuito militar principalmente de 1895 a 1945, grande parte dos [[II Guerra Mundial|últimos seis anos nesse período]]. De 1939 a 1945 a maior parte do desenvolvimento estava focado em desenvolver a [[bomba atômica]]. De 1945 para frente a atenção sobre a bomba atômica foi diminuída porém seu estudo continua forte principalmente nas áreas de energia limpa e [[Propulsão nuclear|propulsão naval controlada]].<ref name=":0">{{citar web|URL = http://www.world-nuclear.org/info/Current-and-Future-Generation/Outline-History-of-Nuclear-Energy/|título = History of Nuclear Energy|data=março de 2014|acessadoem = 17/03/2015|autor = |publicado = World Nuclear Association}}</ref> Energia elétrica foi gerada pela primeira vez por um reator nuclear em 3 de setembro de 1948 pelo [[Reator de Grafite X-10]] em [[Oak Ridge, Tennessee]], [[Estados Unidos]].<ref>{{citar web|url=http://www.ornl.gov/ornl/news/communications/graphite-reactor|título=Graphite Reactor|data=31 de outubro de 2013|urlmorta= sim|arquivourl=https://web.archive.org/web/20131102212003/http://www.ornl.gov/ornl/news/communications/graphite-reactor|arquivodata=2 de novembro de 2013|df=}}</ref><ref>{{citar web|título=Graphite Reactor Photo Gallery|url=http://web.ornl.gov/ornlhome/history/Graphite_Reactor/|data=31 de outubro de 2013}}</ref><ref>{{citar web|título=First Atomic Power Plant at X-10 Graphite Reactor|url=https://www.flickr.com/photos/doe-oakridge/8601195082/|data=31 de outubro de 2013}}</ref> O segundo experimento e em escala maior ocorreu em 20 de dezembro de 1951 na estação experimental EBR-1 (''[[Experimental Breeder Reactor I]]'') perto de [[Arco, Idaho]], também nos EUA, ocasião em que as primeiras [[Lâmpada elétrica|lâmpadas]] foram acesas com eletricidade gerada pela energia nuclear.<ref name="Argonne National Laboratory">{{citar web|url=https://www.ne.anl.gov/About/modern-day-alchemy/|título=Reactors: Modern-Day Alchemy|autor=|data=|publicado=Nuclear Engineering Division. Argonne National Laboratory {{en}}|acessodata=29 de maio de 2022|arquivourl=|arquivodata=|urlmorta=}}</ref>. Em 27 de junho de 1954, a [[Usina Nuclear de Obnisk|Usina Nuclear de Obninsk]] se torna a primeira usina nuclear ligada a rede elétrica de algum país começando a operar na cidade soviética de [[Obnisk|Obninsk]].<ref>{{citar web|url=http://world-nuclear.org/info/inf45.html|título=Russia's Nuclear Fuel Cycle|obra=world-nuclear.org|acessodata=1 de novembro de 2015}}</ref> A primeira usina nuclear em escala comercial foi a [[Usina Nuclear de Calder Hall]] que abriu em 17 de outubro de 1956 em [[Sellafield]] no [[Reino Unido]].<ref name="BBC Online">{{citar jornal|url=http://news.bbc.co.uk/onthisday/hi/dates/stories/october/17/newsid_3147000/3147145.stm|título=Queen switches on nuclear power|data=17 de outubro de 2008|obra=[[BBC Online]]|acessodata=1 de abril de 2012}}</ref> A primeira usina nuclear comercial devotada completamente a geração de energia elétrica (Calder Hall também era usada para a produção de plutônio para uso militar, diminuindo sua eficiência como usina eleétrica) foi a [[Usina Nuclear de Shippingport]] nos Estados Unidos, conectada a rede em 18 de dezembro de 1957.
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{| class="wikitable"
|[[Imagem:First four nuclear lit bulbs.jpeg|x200px]]
|[[Imagem:Calder Hall nuclear power station (11823864155).jpg|x200px]]
|[[Imagem:Chp controlroom.jpg|x200px]]
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! Primeiraslâmpadas acesas com <br />eletricidade gerada pela energia <br />nuclear, produzida pelo EBR I, no <br />''[[Argonne National Laboratory]]'' <br />(EUA, 20 de Dezembro de 1951).<ref name="Argonne National Laboratory"/>
! [[Usina Nuclear de Calder Hall]] <br />(Reino Unido) primeira usina <br />nuclear em escala comercial.<ref name="BBC Online"/>
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! Sala de controle de uma usina <br />nuclear estado-unidense.
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== O átomo ==
== O átomo ==


{{Principal|Átomo}}
{{Principal|Átomo}}

[[Ficheiro:Uranium-233.svg|thumb|200px|direita|Átomo do [[Urânio-233]], isótopo sintético do urânio, produzido a partir do bombardeamento neutrônico do [[tório]] (''ver [[Reator de tório]]'').<ref>{{citar web|url=https://www.ipen.br/biblioteca/ipen/IPEN_PUB_400.pdf|título=USOS DO LITIO NA ENERGIA NUCLEAR|autor=[[Alcídio Abrão]]|data=abril de 1995|publicado=[[Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares]], pág 09|acessodata=30 de maio de 2022|arquivourl=|arquivodata=|urlmorta=}}</ref>]]


A [[radiação ionizante]] foi descoberta por [[Wilhelm Röntgen]] em 1895, ao passar uma [[corrente elétrica]] por um tubo de vidro e produzir continuamente [[raios-X]]. Então em 1896 [[Henri Becquerel]] achou um minério contendo Urânio e [[Rádio (elemento químico)|Rádio]] que fazia placas fotográficas escurecerem. Ele foi então demonstrar que isso se dava a partir de radiação [[Partícula beta|Beta]] e [[Emissão alfa|Alfa]]. Villard encontrou um terceiro tipo de radiação do minério, [[radiação Gama]], muito parecida com raios-X. Em 1896 [[Pierre Curie|Pierre]] e [[Marie Curie]] deram o nome de “Radioatividade” para este fenômeno e em 1898 [[Samuel Prescott]] revelou que radiação matava bactérias na comida.<ref name=":0" />
A [[radiação ionizante]] foi descoberta por [[Wilhelm Röntgen]] em 1895, ao passar uma [[corrente elétrica]] por um tubo de vidro e produzir continuamente [[raios-X]]. Então em 1896 [[Henri Becquerel]] achou um minério contendo Urânio e [[Rádio (elemento químico)|Rádio]] que fazia placas fotográficas escurecerem. Ele foi então demonstrar que isso se dava a partir de radiação [[Partícula beta|Beta]] e [[Emissão alfa|Alfa]]. Villard encontrou um terceiro tipo de radiação do minério, [[radiação Gama]], muito parecida com raios-X. Em 1896 [[Pierre Curie|Pierre]] e [[Marie Curie]] deram o nome de “Radioatividade” para este fenômeno e em 1898 [[Samuel Prescott]] revelou que radiação matava bactérias na comida.<ref name=":0" />


Em 1902 [[Ernest Rutherford]] mostrou que a radioatividade com uma emissão espontânea de partículas alfa ou beta do núcleo criaria um elemento químico diferente. Ele continuou a desenvolver um entendimento mais completo sobre átomos e em 1919 ele atirou [[partícula alfa|partículas]] alfa de um átomo de Rádio em um de [[nitrogênio]] e constatou que a reestruturação do núcleo estava ocorrendo e assim, a formação de um átomo de oxigênio. [[Niels Bohr]] foi outro cientista que ajudou a explicar o átomo, os [[elétron]]s e o modo que eles estavam arranjados ao redor do núcleo.<ref name=":0" />
Em 1902 [[Ernest Rutherford]] mostrou que a radioatividade com uma emissão espontânea de [[Partícula alfa|partículas alfa]] ou [[Partícula beta|beta]] do [[Núcleo atômico|núcleo]] criaria um [[elemento químico]] diferente. Ele continuou a desenvolver um entendimento mais completo sobre átomos e em 1919 ele atirou [[partícula]]s alfa de um átomo de Rádio em um de [[nitrogênio]] e constatou que a reestruturação do núcleo estava ocorrendo e assim, a formação de um átomo de [[oxigênio]]. [[Niels Bohr]] foi outro cientista que ajudou a explicar o átomo, os [[elétron]]s e o modo que eles estavam arranjados ao redor do núcleo.<ref name=":0" />


Em 1911 [[Frederick Soddy]] descobriu que elementos radioativos ocorrentes na natureza tinham um diverso número de [[isótopo]]s, com a mesma química.<ref name=":0" />
Em 1911 [[Frederick Soddy]] descobriu que elementos radioativos ocorrentes na natureza tinham um diverso número de [[isótopo]]s, com a mesma química.<ref name=":0" />


Em 1932 [[James Chadwick]] descobriu o [[nêutron]]. Também em 1932 Cockcroft e Walton produziram transformações nucleares ao bombardear átomos com prótons acelerados. Dois anos mais tarde [[Irène Joliot-Curie|Irène Curie]] e [[Frederick Joliot]] descobriram que algumas transformações deram origens a elementos artificiais, e no ano seguinte [[Enrico Fermi]] descobriu uma variedade muito maior de elementos artificiais que poderiam ser formados se fossem usados nêutrons em vez de prótons no bombardeamento.<ref name=":0" />
Em 1932 [[James Chadwick]] descobriu o [[nêutron]]. Também em 1932 Cockcroft e Walton produziram transformações nucleares ao bombardear átomos com prótons acelerados. Dois anos mais tarde [[Irène Joliot-Curie|Irène Curie]] e [[Frederick Joliot]] descobriram que algumas transformações deram origens a [[Elemento sintético|elementos sintéticos]], e no ano seguinte [[Enrico Fermi]] descobriu uma variedade muito maior de elementos artificiais que poderiam ser formados se fossem usados nêutrons em vez de [[próton]]s no bombardeamento.<ref name=":0" />


Fermi continuou seus experimentos, geralmente produzindo elementos mais pesados do que o alvo, porem ao bombardear urânio foi detectado elementos muito mais leves do que o esperado. No final de 1938 [[Otto Hahn]] e Fritz demonstraram que os elementos mais leves eram aproximadamente a metade da massa do urânio e que a fissão nuclear teria ocorrido.<ref name=":0" />
Fermi continuou seus experimentos, geralmente produzindo elementos mais pesados do que o alvo, porem ao bombardear urânio foi detectado elementos muito mais leves do que o esperado. No final de 1938 [[Otto Hahn]] e Fritz demonstraram que os elementos mais leves eram aproximadamente a metade da massa do urânio e que a fissão nuclear teria ocorrido.<ref name=":0" />


[[Lise Meitner]] e [[Otto Frisch]] trabalharam então com Niels Bohr e explicaram que o nêutron foi capturado pelo núcleo, causando severa vibração e assim o partindo em duas diferentes. Essa foi a primeira indicação que a famosa equação de [[Albert Einstein|Einstein]] "[[Equivalência massa-energia|E=MC²]]", publicada em 1905, estava correta.<ref name=":0" />
[[Lise Meitner]] e [[Otto Frisch]] trabalharam então com Niels Bohr e explicaram que o nêutron foi capturado pelo núcleo, causando severa vibração e assim o partindo em duas diferentes. Essa foi a primeira indicação que a famosa equação de [[Albert Einstein|Einstein]] "[[Equivalência massa-energia|E=MC²]]", publicada em 1905, estava correta <ref name=":0" /> (''ver: [[Olinto De Pretto]]'').


== Usinas nucleares ==
== Usinas nucleares ==


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[[Ficheiro:EPR OLK3 TVO fotomont 2 Vogelperspektive.jpg|thumb|300px|Central nuclear na [[Finlândia]].]]
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Durante o desenvolvimento de [[armas nucleares]] muitas tecnologias foram desenvolvidas, dentre elas o estudo básico de como usar fissão para produzir eletricidade. O primeiro [[reator nuclear]] a produzir eletricidade foi um pequeno experimento, um reator fermentador, design e operação por parte da “argonne national laboratory” situada em Idaho, EUA. O reator foi ligado em dezembro de 1951.<ref name=":0" />

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Durante o desenvolvimento de [[armas nucleares]] muitas tecnologias foram desenvolvidas, dentre elas o estudo básico de como usar fissão para produzir eletricidade. O primeiro [[reator nuclear]] a produzir eletricidade foi um pequeno experimento, um reator fermentador, design e operação por parte do ''[[Argonne National Laboratory]]'' situado em Idaho, EUA. O reator foi ligado em dezembro de 1951.<ref name=":0" />


Em 1953 o presidente [[Dwight Eisenhower|Eisenhower]] propôs o programa "atoms for peace" pelo qual se orientaram significativamente os esforços em gerar eletricidade baseando-se na fissão principalmente apartamento civil de energia americano. Os primeiros Reatores nucleares não tinham uma produção de energia tão grande, dificilmente passando dos 30 MW.<ref name=":0" />
Em 1953 o presidente [[Dwight Eisenhower|Eisenhower]] propôs o programa ''Atoms for Peace'' ("[[Átomos para a Paz]]") pelo qual se orientaram significativamente os esforços em gerar eletricidade baseando-se na fissão principalmente apartamento civil de energia americano. Os primeiros Reatores nucleares não tinham uma produção de energia tão grande, dificilmente passando dos 30 MW.<ref name=":0" />


== Usinas atuais ==
== Usinas atuais ==
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=== O combustível ===
=== O combustível ===


{{Principal|Combustível nuclear}}
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Combustível desse tipo de reator é composto por grânulos de [[urânio-235]]. O grânulo tem formato cilíndrico e não tem mais de 3 centímetros de comprimento e tem eficiência maior do que uma tonelada de [[carvão mineral]]. Esses grânulos são colocados em varas com aproximadamente 360 centímetros de comprimento, contendo mais de 200 deles.

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Combustível desse tipo de reator é composto por grânulos de [[urânio-235]]. O grânulo tem formato cilíndrico e não tem mais de 3 centímetros de comprimento e tem eficiência maior do que uma tonelada de [[carvão mineral]]. Esses grânulos são colocados em [[Hastes de controle|barras de controle]] com aproximadamente 360 centímetros de comprimento, contendo mais de 200 deles.


=== O reator ===
=== O reator ===
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{{AP|vt=s|Stellarator|Tokamak}}
{{AP|vt=s|Stellarator|Tokamak}}


O processo de geração de energia tem início quando os núcleos de urânio são partidos pelo processo de [[fissão nuclear|fissão]]. Quando o núcleo de [[urânio-235]] é atingido por um nêutron, ele se torna U-236 que, quando é fissionado, ele se divide em dois outros núcleos mais leves como o par [[bário]] e [[criptônio]], e libera 3 nêutrons. Esses 3 nêutrons, por sua vez, atingem outros átomos de U-235, repetindo o ciclo enquanto houver material fissionável no reator. A reação pode ser controlada de diversas formas, como por exemplo por meio de [[Hastes de controle|varas de controle]], que são feitas para absorverem os nêutrons e diminuir a velocidade, ou até mesmo interromper totalmente a fissão dos átomos de U-235.
O processo de geração de energia tem início quando os núcleos de urânio são partidos pelo processo de [[fissão nuclear|fissão]]. Quando o núcleo de [[urânio-235]] é atingido por um [[nêutron]], ele se torna U-236 que, quando é fissionado, ele se divide em dois outros núcleos mais leves como o par [[bário]] e [[criptônio]], e libera 3 nêutrons. Esses 3 nêutrons, por sua vez, atingem outros átomos de U-235, repetindo o ciclo enquanto houver material fissionável no reator. A [[reação nuclear]] pode ser controlada de diversas formas, como por exemplo por meio de [[Hastes de controle|varas de controle]], que são feitas para absorverem os nêutrons e diminuir a velocidade, ou até mesmo interromper totalmente a fissão dos átomos de U-235.


=== O pressurizador ===
=== O pressurizador ===
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No caso das [[Reator de água pressurizada|usinas PWR]] a água quente vinda do reator passa por muitos canos para aquecer a água de um segundo tanque. A água desse tanque não está sobre tanta pressão e evapora, passando por [[Turbina a vapor|turbinas]] que ao serem giradas produzem grandes quantidades de eletricidade. O vapor de água do segundo tanque então passa por uma série de tubulações até ser resfriada pela água proveniente de fora do sistema, seja ela de rios, mares ou lagos. Não há contaminação da água vinda do ambiente pois essa não entra em contato com o reator e volta para o ambiente logo após ser usada para resfriar o vapor das turbinas.
No caso das [[Reator de água pressurizada|usinas PWR]] a água quente vinda do reator passa por muitos canos para aquecer a água de um segundo tanque. A água desse tanque não está sobre tanta pressão e evapora, passando por [[Turbina a vapor|turbinas]] que ao serem giradas produzem grandes quantidades de eletricidade. O vapor de água do segundo tanque então passa por uma série de tubulações até ser resfriada pela água proveniente de fora do sistema, seja ela de rios, mares ou lagos. Não há contaminação da água vinda do ambiente pois essa não entra em contato com o reator e volta para o ambiente logo após ser usada para resfriar o vapor das turbinas.


Se a usina for do tipo [[BWR]] o segundo tanque não existe e a agua do reator é a mesma que passa pelas turbinas e a mesma que é resfriada pela agua do sistema externo. O risco de contaminação nesse reator é maior do que em reatores PWR, porém isso não é significativo o suficiente para que eles sejam considerados inseguros.<ref>{{citar web|URL = https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power_plant|título = Wikipédia em Ingles|data = |acessadoem = 03/04/2015|autor = |publicado = }}</ref><ref>{{citar web|URL = http://science.howstuffworks.com/nuclear-power3.htm|título = How Stuff Works Em Inglês|data = |acessadoem = 03/04/2015|autor = |publicado = }}</ref>
Se a usina for do tipo [[BWR]] o segundo tanque não existe e a água do reator é a mesma que passa pelas turbinas e a mesma que é resfriada pela água do sistema externo. O risco de contaminação nesse reator é maior do que em reatores PWR, porém isso não é significativo o suficiente para que eles sejam considerados inseguros.<ref>{{citar web|URL = https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power_plant|título = Wikipédia em Ingles|data = |acessadoem = 03/04/2015|autor = |publicado = }}</ref><ref>{{citar web|URL = http://science.howstuffworks.com/nuclear-power3.htm|título = How Stuff Works Em Inglês|data = |acessadoem = 03/04/2015|autor = |publicado = }}</ref>


== Acidente nuclear ==
== Acidente nuclear ==
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As instalações nucleares são construções com complexidade elevada e, por isso, têm um grau de segurança igualmente elevado. As [[reação nuclear|reações nucleares]], por suas características, são altamente perigosas se feitas sem um ambiente controlado, como o de uma usina moderna. Apesar de a chance ser pequena, existe a possibilidade, principalmente em caso de má operação do reator, de que a perda do controle durante o processo possa elevar a [[temperatura]] a um valor que levaria à [[fusão]] do reator, e/ou ao vazamento de radiações nocivas para o ambiente exterior, comprometendo a saúde dos seres vivos.<ref>{{citar web|URL = http://www.ucsusa.org/our-work/nuclear-power/nuclear-power-accidents|título = Nuclear Power |acessodata = 27 de março de 2017 |publicado = Union of Concerned Scientists |língua=en}}</ref>
As instalações nucleares são construções com complexidade elevada e, por isso, têm um grau de segurança igualmente elevado. As [[reação nuclear|reações nucleares]], por suas características, são altamente perigosas se feitas sem um ambiente controlado, como o de uma usina moderna. Apesar de a chance ser pequena, existe a possibilidade, principalmente em caso de má operação do reator, de que a perda do controle durante o processo possa elevar a [[temperatura]] a um valor que levaria à [[fusão]] do reator, e/ou ao vazamento de radiações nocivas para o ambiente exterior, comprometendo a saúde dos seres vivos.<ref>{{citar web|URL = http://www.ucsusa.org/our-work/nuclear-power/nuclear-power-accidents|título = Nuclear Power |acessodata = 27 de março de 2017 |publicado = Union of Concerned Scientists |língua=en}}</ref>


Apesar dos riscos envolvidos em sua operação, a energia nuclear possui baixas taxas de mortalidade por [[Watt-hora|TWh]] (terawatt-hora), tendo taxas mais próximas da energia eólica e solar, do que das energias fosseis.<ref>{{Citar web|url=https://ourworldindata.org/grapher/death-rates-from-energy-production-per-twh|titulo=Death rates from energy production per TWh|acessodata=2021-12-31|website=Our World in Data}}</ref> Vale ainda ressaltar que a maior parte das mortes ocorridas pelo uso da energia nuclear, se deu por meio de descuidos e negligencias, como no [[acidente nuclear de Chernobil]].
Apesar dos riscos envolvidos em sua operação, a energia nuclear possui baixas taxas de mortalidade por [[Watt-hora|TWh]] (terawatt-hora), tendo taxas mais próximas da [[energia eólica]] e [[Energia solar|solar]], do que das energias fosseis.<ref>{{Citar web|url=https://ourworldindata.org/grapher/death-rates-from-energy-production-per-twh|titulo=Death rates from energy production per TWh|acessodata=2021-12-31|website=Our World in Data}}</ref> Vale ainda ressaltar que a maior parte das mortes ocorridas pelo uso da energia nuclear, se deu por meio de descuidos e negligencias, como no [[acidente nuclear de Chernobil]].


== Centrais nucleares ==
== Centrais nucleares ==

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[[Ficheiro:Angra dos Reis - usinas nucleares.jpg|thumb|direita|300px|thumb|[[Usina nuclear]] [[Angra 1]] (ao fundo) e [[Angra 2]] (à frente) no [[Rio de Janeiro (estado)|Rio de Janeiro]], a [[energia nuclear]] responde por 4% da energia produzida no país.]]


=== No Brasil ===
=== No Brasil ===

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[[Ficheiro:Angra dos Reis - usinas nucleares.jpg|thumb|direita|300px|thumb|[[Usina nuclear]] [[Angra 1]] (ao fundo) e [[Angra 2]] (à frente) no [[Rio de Janeiro (estado)|Rio de Janeiro]], a [[energia nuclear]] responde por 4% da energia produzida no país.]]


* [[Angra 1]]
* [[Angra 1]]
* [[Angra 2]]
* [[Angra 2]]
* [[Angra 3]]
* [[Angra 3]]{{clr}}


== Ver também ==
== Ver também ==

Revisão das 04h05min de 30 de maio de 2022


Central nuclear

Usina nuclear de Isar (Alemanha).
Características
Classificação
(usina
nuclear facility)
Fonte Armenian Soviet Encyclopedia, vol. 1
Categoria Nuclear power plants
Composto de gerador elétrico
reator nuclear
transformador
turbina a vapor
Resulta em eletricidade, resíduo radioativo
Trabalha com nuclear electricity generation
Localização
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Central nuclear (português europeu) ou usina nuclear (português brasileiro) é uma instalação industrial empregada para produzir eletricidade a partir de energia nuclear. Caracteriza-se pelo uso de materiais radioativos que produzem calor como resultado de uma reação nuclear. As centrais nucleares usam esse calor para gerar vapor, que é usado para girar turbinas e produzir energia elétrica.[1]

As centrais nucleares apresentam um ou mais reatores, que são compartimentos impermeáveis à radiação, em cujo interior são colocadas barras de controle ou outras configurações geométricas de minerais com algum elemento radioativo (em geral o urânio). No processo de fissão nuclear, estabelece-se uma reação em cadeia que é sustentada e moderada mediante o uso de elementos auxiliares, dependendo do tipo de tecnologia empregada.

História

O estudo da radiação atômica, transformações atômicas e fissão nuclear foi desenvolvida com intuito militar principalmente de 1895 a 1945, grande parte dos últimos seis anos nesse período. De 1939 a 1945 a maior parte do desenvolvimento estava focado em desenvolver a bomba atômica. De 1945 para frente a atenção sobre a bomba atômica foi diminuída porém seu estudo continua forte principalmente nas áreas de energia limpa e propulsão naval controlada.[2] Energia elétrica foi gerada pela primeira vez por um reator nuclear em 3 de setembro de 1948 pelo Reator de Grafite X-10 em Oak Ridge, Tennessee, Estados Unidos.[3][4][5] O segundo experimento e em escala maior ocorreu em 20 de dezembro de 1951 na estação experimental EBR-1 (Experimental Breeder Reactor I) perto de Arco, Idaho, também nos EUA, ocasião em que as primeiras lâmpadas foram acesas com eletricidade gerada pela energia nuclear.[6]. Em 27 de junho de 1954, a Usina Nuclear de Obninsk se torna a primeira usina nuclear ligada a rede elétrica de algum país começando a operar na cidade soviética de Obninsk.[7] A primeira usina nuclear em escala comercial foi a Usina Nuclear de Calder Hall que abriu em 17 de outubro de 1956 em Sellafield no Reino Unido.[8] A primeira usina nuclear comercial devotada completamente a geração de energia elétrica (Calder Hall também era usada para a produção de plutônio para uso militar, diminuindo sua eficiência como usina eleétrica) foi a Usina Nuclear de Shippingport nos Estados Unidos, conectada a rede em 18 de dezembro de 1957.

Primeiraslâmpadas acesas com
eletricidade gerada pela energia
nuclear, produzida pelo EBR I, no
Argonne National Laboratory
(EUA, 20 de Dezembro de 1951).[6] 		Usina Nuclear de Calder Hall
(Reino Unido) primeira usina
nuclear em escala comercial.[8] 		Sala de controle de uma usina
nuclear estado-unidense.

O átomo

Ver artigo principal: Átomo
Átomo do Urânio-233, isótopo sintético do urânio, produzido a partir do bombardeamento neutrônico do tório (ver Reator de tório).[9]

A radiação ionizante foi descoberta por Wilhelm Röntgen em 1895, ao passar uma corrente elétrica por um tubo de vidro e produzir continuamente raios-X. Então em 1896 Henri Becquerel achou um minério contendo Urânio e Rádio que fazia placas fotográficas escurecerem. Ele foi então demonstrar que isso se dava a partir de radiação Beta e Alfa. Villard encontrou um terceiro tipo de radiação do minério, radiação Gama, muito parecida com raios-X. Em 1896 Pierre e Marie Curie deram o nome de “Radioatividade” para este fenômeno e em 1898 Samuel Prescott revelou que radiação matava bactérias na comida.[2]

Em 1902 Ernest Rutherford mostrou que a radioatividade com uma emissão espontânea de partículas alfa ou beta do núcleo criaria um elemento químico diferente. Ele continuou a desenvolver um entendimento mais completo sobre átomos e em 1919 ele atirou partículas alfa de um átomo de Rádio em um de nitrogênio e constatou que a reestruturação do núcleo estava ocorrendo e assim, a formação de um átomo de oxigênio. Niels Bohr foi outro cientista que ajudou a explicar o átomo, os elétrons e o modo que eles estavam arranjados ao redor do núcleo.[2]

Em 1911 Frederick Soddy descobriu que elementos radioativos ocorrentes na natureza tinham um diverso número de isótopos, com a mesma química.[2]

Em 1932 James Chadwick descobriu o nêutron. Também em 1932 Cockcroft e Walton produziram transformações nucleares ao bombardear átomos com prótons acelerados. Dois anos mais tarde Irène Curie e Frederick Joliot descobriram que algumas transformações deram origens a elementos sintéticos, e no ano seguinte Enrico Fermi descobriu uma variedade muito maior de elementos artificiais que poderiam ser formados se fossem usados nêutrons em vez de prótons no bombardeamento.[2]

Fermi continuou seus experimentos, geralmente produzindo elementos mais pesados do que o alvo, porem ao bombardear urânio foi detectado elementos muito mais leves do que o esperado. No final de 1938 Otto Hahn e Fritz demonstraram que os elementos mais leves eram aproximadamente a metade da massa do urânio e que a fissão nuclear teria ocorrido.[2]

Lise Meitner e Otto Frisch trabalharam então com Niels Bohr e explicaram que o nêutron foi capturado pelo núcleo, causando severa vibração e assim o partindo em duas diferentes. Essa foi a primeira indicação que a famosa equação de Einstein "E=MC²", publicada em 1905, estava correta [2] (ver: Olinto De Pretto).

Usinas nucleares

Central nuclear na Finlândia.

Durante o desenvolvimento de armas nucleares muitas tecnologias foram desenvolvidas, dentre elas o estudo básico de como usar fissão para produzir eletricidade. O primeiro reator nuclear a produzir eletricidade foi um pequeno experimento, um reator fermentador, design e operação por parte do Argonne National Laboratory situado em Idaho, EUA. O reator foi ligado em dezembro de 1951.[2]

Em 1953 o presidente Eisenhower propôs o programa Atoms for Peace ("Átomos para a Paz") pelo qual se orientaram significativamente os esforços em gerar eletricidade baseando-se na fissão principalmente apartamento civil de energia americano. Os primeiros Reatores nucleares não tinham uma produção de energia tão grande, dificilmente passando dos 30 MW.[2]

Usinas atuais

Atualmente existem muitos tipos de usinas nucleares, porém as mais usadas são as PWR Reator de água pressurizada e as BWR.

PWR

Ver artigo principal: Reator de água pressurizada

As usinas nucleares de água pressurizada, também chamadas de PWR (pressurizad water reactors - "reator de água pressurizada") mantêm água sobre pressão para que ela esquente mas não evapore.[10] Essa água em altíssima temperatura é então circulada por uma tubulação e então esquenta outro tanque de água. Esse segundo tanque garante que a água que entra de fora do sistema não entre em contato com a água no interior do reator, permanecendo assim limpa, pois a água de rios usadas para resfriar o reator não é usada nem nas turbinas, ele é somente usada para resfriar o vapor de água do segundo tanque após o mesmo já ter passado pelas turbinas.

BWR

Ver artigo principal: BWR

As usinas nucleares de água fervida, também chamadas de BWR (boiling water reactors - "reator de água fervente") faz com que a água que tem contato com o reator passe pelas turbinas diretamente, e seja resfriada externamente igual a água da usina PWR, porém o risco de contaminação, ainda assim muito pequeno, é maior do que em usinas PWR. Elas são menos eficientes que suas contrapartes PWR.

Reator de água pressurizada (PWR). Reator de água fervente (BWR).

Funcionamento

Representação esquemática de uma reação em cadeia do Urânio-235.

O combustível

Ver artigo principal: Combustível nuclear

Combustível desse tipo de reator é composto por grânulos de urânio-235. O grânulo tem formato cilíndrico e não tem mais de 3 centímetros de comprimento e tem eficiência maior do que uma tonelada de carvão mineral. Esses grânulos são colocados em barras de controle com aproximadamente 360 centímetros de comprimento, contendo mais de 200 deles.

O reator

Ver artigo principal: Reator nuclear
Ver também : Stellarator e Tokamak

O processo de geração de energia tem início quando os núcleos de urânio são partidos pelo processo de fissão. Quando o núcleo de urânio-235 é atingido por um nêutron, ele se torna U-236 que, quando é fissionado, ele se divide em dois outros núcleos mais leves como o par bário e criptônio, e libera 3 nêutrons. Esses 3 nêutrons, por sua vez, atingem outros átomos de U-235, repetindo o ciclo enquanto houver material fissionável no reator. A reação nuclear pode ser controlada de diversas formas, como por exemplo por meio de varas de controle, que são feitas para absorverem os nêutrons e diminuir a velocidade, ou até mesmo interromper totalmente a fissão dos átomos de U-235.

O pressurizador

O calor produzido no reator é transferido para o primeiro sistema de resfriamento, a água nesse sistema é aquecida até os 320 graus Celsius mas não evapora pois está sobre pressão.

O gerador

No caso das usinas PWR a água quente vinda do reator passa por muitos canos para aquecer a água de um segundo tanque. A água desse tanque não está sobre tanta pressão e evapora, passando por turbinas que ao serem giradas produzem grandes quantidades de eletricidade. O vapor de água do segundo tanque então passa por uma série de tubulações até ser resfriada pela água proveniente de fora do sistema, seja ela de rios, mares ou lagos. Não há contaminação da água vinda do ambiente pois essa não entra em contato com o reator e volta para o ambiente logo após ser usada para resfriar o vapor das turbinas.

Se a usina for do tipo BWR o segundo tanque não existe e a água do reator é a mesma que passa pelas turbinas e a mesma que é resfriada pela água do sistema externo. O risco de contaminação nesse reator é maior do que em reatores PWR, porém isso não é significativo o suficiente para que eles sejam considerados inseguros.[11][12]

Acidente nuclear

Ver artigo principal: Acidente nuclear

As instalações nucleares são construções com complexidade elevada e, por isso, têm um grau de segurança igualmente elevado. As reações nucleares, por suas características, são altamente perigosas se feitas sem um ambiente controlado, como o de uma usina moderna. Apesar de a chance ser pequena, existe a possibilidade, principalmente em caso de má operação do reator, de que a perda do controle durante o processo possa elevar a temperatura a um valor que levaria à fusão do reator, e/ou ao vazamento de radiações nocivas para o ambiente exterior, comprometendo a saúde dos seres vivos.[13]

Apesar dos riscos envolvidos em sua operação, a energia nuclear possui baixas taxas de mortalidade por TWh (terawatt-hora), tendo taxas mais próximas da energia eólica e solar, do que das energias fosseis.[14] Vale ainda ressaltar que a maior parte das mortes ocorridas pelo uso da energia nuclear, se deu por meio de descuidos e negligencias, como no acidente nuclear de Chernobil.

Centrais nucleares

No Brasil

Usina nuclear Angra 1 (ao fundo) e Angra 2 (à frente) no Rio de Janeiro, a energia nuclear responde por 4% da energia produzida no país.

Ver também

Referências

  1. ↑ Uranium (nuclear), portal "Energy Kids", para o público infanto-juvenil, no site da Energy Information Administration do governo dos Estados Unidos
  2. ↑ a b c d e f g h i «History of Nuclear Energy». World Nuclear Association. Março de 2014. Consultado em 17 de março de 2015 
  3. ↑ «Graphite Reactor». 31 de outubro de 2013. Arquivado do original em 2 de novembro de 2013 
  4. ↑ «Graphite Reactor Photo Gallery». 31 de outubro de 2013 
  5. ↑ «First Atomic Power Plant at X-10 Graphite Reactor». 31 de outubro de 2013 
  6. ↑ a b «Reactors: Modern-Day Alchemy». Nuclear Engineering Division. Argonne National Laboratory (em inglês). Consultado em 29 de maio de 2022 
  7. ↑ «Russia's Nuclear Fuel Cycle». world-nuclear.org. Consultado em 1 de novembro de 2015 
  8. ↑ a b «Queen switches on nuclear power». BBC Online. 17 de outubro de 2008. Consultado em 1 de abril de 2012 
  9. ↑ Alcídio Abrão (abril de 1995). «USOS DO LITIO NA ENERGIA NUCLEAR» (PDF). Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, pág 09. Consultado em 30 de maio de 2022 
  10. ↑ COTTINGHAM, W.H.; GREENWOOD, D.A. (1986). An introduction to nuclear physics (em inglês). Cambridge: Cambridge University Press. p. 107. ISBN 0-521-31960-9 
  11. ↑ «Wikipédia em Ingles». Consultado em 3 de abril de 2015 
  12. ↑ «How Stuff Works Em Inglês». Consultado em 3 de abril de 2015 
  13. ↑ «Nuclear Power» (em inglês). Union of Concerned Scientists. Consultado em 27 de março de 2017 
  14. ↑ «Death rates from energy production per TWh». Our World in Data. Consultado em 31 de dezembro de 2021 

Ligações externas

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