Como funciona uma USINA NUCLEAR? Entenda as USINAS NUCLEARES.

Com a alta demanda por energia que estamos vendo 
e o futuro com a eletrificação dos veículos, percebemos que a nossa geração de energia pode não 
ser o suficiente para garantir energia para todos. Mas um método pequeno e com 
um alto poder de geração de energia pode ser uma solução para esse problema. Hoje eu vou te contar o que faz e 
como funciona uma usina nuclear. Fala amantes da engenharia, meu nome é 
Igor Felipe e o assunto de hoje é talvez polêmico em vários sentidos, então 
bora falar sobre energia nuclear. Uma vez que os estudos da radioatividade e a 
energia que ela poderia proporcionar foi se tornando mais relevantes, esse conhecimento foi 
sendo usado em diversas áreas e dispositivos. Um grande exemplo que todos vocês devem 
conhecer são as famosas Little Boy e Fat Man. Se vocês não sabem do que eu estou falando, 
essas eram os nomes das duas bombas que foram usadas no ataque de Hiroshima 
e Nagasaki na segunda guerra mundial. E a primeira ideia que temos 
ao falar de radioatividade, são as tragédias e os acidentes e isso 
não colabora com a energia nuclear, mas a verdade é que usar materiais 
radioativos pode ter seu lado bom. Em 1942 entrou em operação o primeiro 
reator nuclear com uma reação em cadeira autossustentável na cidade de Chicago. Ele foi desenvolvido pelo físico italiano Enrico 
Fermi utilizando o método de fissão nuclear. Mas o que é essa fissão nuclear? Para falar sobre isso, temos que entender como podemos gerar 
energia usando os materiais radioativos. Os átomos são pequenas unidades básicas 
que fazem a matéria do universo. Basicamente, se formos dividindo um 
elemento, o átomo é a menor parcela em que um elemento pode ser dividido 
sem perder suas propriedades químicas. Dentro do núcleo denso de um átomo, temos 
duas partículas, os prótons e os nêutrons. O que mantem esse núcleo estável e interligado, 
é a força nuclear entre esses prótons e nêutrons, e esse núcleo possui muita energia acumulada e 
é exatamente essa energia que queremos utilizar. Para conseguir essa energia, nós a 
retiramos de dentro do núcleo do átomo, e é por isso que chamamos essa energia de nuclear. Para isso, nós temos dois tipos de reações 
atômicas que é a fusão nuclear e a fissão nuclear. Na fusão nuclear, os núcleos atômicos 
se fundem e liberam muita energia. Essa liberação de energia segue a 
famosa fórmula elaborada por Einstein, que correlaciona energia e massa. E essa liberação de energia, ocorre porque 
durante o processo, uma pequena parcela de massa é consumida, liberando assim 
uma quantidade gigante de energia. Quer um exemplo de onde ocorre a fusão nuclear? Nosso sol é o maior exemplo de 
fusão nuclear que conhecemos. Ele é composto de 73% de hidrogênio, 
26% de hélio e 1% de outros elementos. O que acontece em nosso sol é a 
fusão dos átomos de hidrogênio, originando assim os átomos de hélio. Isso libera muita energia, só que 
o problema de usar esse método em uma usina nuclear é controlar 
toda essa energia liberada, porque não adianta gerarmos muita 
energia se a reação é descontrolada. Nós temos projetos para montar um reator 
de fusão nuclear e temos um vídeo falando sobre os testes deste tipo de reator, e eu vou 
deixar um card para ele no final desse vídeo. Mas temos um outro método de reação atômica 
que produz um pouco menos energia comparada com a fusão nuclear, mas que ainda produz 
muita energia que é a fissão nuclear. Do contrário da fusão, a fissão nuclear, divide 
um núcleo atômico em núcleos atômicos menores. E quando fazemos essa divisão desse núcleo 
atômico, isso também libera energia. Neste método, nós bombardeamos 
o núcleo do átomo com nêutrons, gerando uma instabilidade e ele 
se fragmenta em núcleos menores. Mas algo interessante acontece aí. Se somarmos as massas dos átomos após a divisão, vamos perceber que ela é menor 
que a massa do átomo original. E essa massa “perdida” na verdade 
é liberada em forma de energia. De novo, a famosa fórmula de Einstein. E a fissão nuclear é o método que 
usamos hoje em dia nas usinas nucleares. Para entender melhor sobre o que 
acontece dentro das usinas nucleares, vamos usar como exemplo o uranio 235.

Uma vez que posicionamos o uranio 235 dentro do reator de uma usina, nós bombardeamos 
o átomo desse uranio com um nêutron. Dessa forma, o uranio 235 captura 
esse nêutron e se torna instável. Com essa instabilidade, o átomo de 
uranio sofre a fissão nuclear se fragmentando em 1 átomo de bário, 1 átomo 
de criptônio, 3 nêutrons e muita energia. E a questão toda é que como lançamos 
apenas 1 nêutron contra o átomo e essa reação libera 3 nêutrons, isso gera uma reação 
em cadeira em outros átomos de uranio vizinhos. Se pensarmos, essa reação gerando vários neutros acaba sendo uma reação descontrolada 
enquanto tivermos átomos de uranio. Pra conseguirmos controlar essa reação, nós 
precisamos de um material moderador e para isso, se utiliza alguns elementos químicos 
como o ácido bórico ou o metal cádmio. O que esses elementos químicos fazem é absorver os nêutrons da reação nuclear do 
uranio controlando a reação. Isso faz com que esses elementos sirvam 
como acelerador ou freio da reação. Por exemplo, se inserirmos o 
metal cadmio dentro da reação, ele absorve os nêutrons da reação de 
fissão do uranio e freia todo o processo. Agora se queremos acelerar o processo, nós retiramos o cadmio, e deixamos 
a reação em cadeia tomar o controle. E todo esse processo é usado pra 
produzir energia de reações nucleares, mas essa energia não é bem 
a que chega em nossas casas. Lembra quando eu disse que a 
reação de fissão gera energia? Pois é, toda a energia gerada pela 
reação nuclear produz muito calor, e é aí que entra as usinas nucleares. Nós achamos que essa energia já é 
convertida na energia elétrica que usamos, mas a verdade é que uma usina nuclear 
funciona como uma usina termoelétrica. Sim, uma usina nuclear não deixa de ser 
uma usina termoelétrica, só que ao invés de queimar combustíveis fosseis para produzir 
calor, elas usam o calor da reação nuclear. Uma usina nuclear é composta normalmente por três 
fases: a primaria, a secundaria e a refrigeração. A fase primaria, temos um reator 
dentro de um vaso de pressão blindado, onde ocorre exatamente aquela reação 
em cadeia que eu já expliquei. Nesse processo se utiliza elementos 
químicos como o cadmio para fazer o controle da aceleração e 
desaceleração da fissão nuclear. No caso, se inserirmos hastes 
metálicas de cadmio dentro do reator, nos diminuímos as reações 
nucleares e o reator esfria. Agora se retirarmos as hastes de cadmio, as 
reações nucleares aumentam e o reator esquenta. Com isso o calor desse reator pode 
esquentar líquidos como a água, como se fosse uma panela de pressão 
em um sistema também blindado. Na fase secundaria, essa água que foi aquecida pelo calor do 
reator se transforma em vapor de água. Então, esse vapor em alta pressão 
é canalizado para uma turbina. Essa turbina então é ligada 
em um gerador elétrico, e é através desse gerador que se produz 
a energia elétrica que podemos utilizar. Depois que o vapor de água já passou pela 
turbina, ele entra na fase de resfriamento. Nessa fase, queremos transformar o vapor de água, em água liquida para ser 
reutilizada novamente no processo. Então, um sistema de resfriamento 
funciona como se fosse um radiador de carro gigante e que normalmente também 
utiliza água como liquido refrigerante. Essa água de resfriamento, pode vir de 
rios, lagos e até mesmo dos oceanos. Quando vemos aquelas chaminés das usinas 
nucleares, é exatamente essa água do sistema de resfriamento que está sendo evaporada. Nós chamamos essas chaminés gigantes de torres de 
resfriamento, que serve tanto para armazenar água, quanto para evaporar a água do resfriamento.

Mas Igor, essa água não é radioativa? A água que é utilizada para movimentar a turbina 
e tem contato com o reator fica em um processo blindado, ou seja, ela fica re-circulando lá 
dentro e não tem contato com o ambiente externo. Já o vapor que vemos das torres de resfriamento, é simplesmente uma água que foi usada para 
condensar e resfriar o sistema secundário. Ou seja, o vapor que vemos de uma usina 
nuclear, não é radioativa e é simplesmente água. E a questão é que esse 
modelo produz energia limpa, pois não libera no meio ambiente nenhuma 
fumaça proveniente de combustíveis fósseis. O resultado desse processo, produz 
basicamente vapor de água no meio ambiente. Porém, não podemos esquecer 
também do rejeito da radiação. O material que é descartado dos reatores 
nucleares e até mesmo os materiais usados pela equipe da usina como aventais, luvas e 
máscaras formam o que chamamos de lixo nuclear. Esse lixo nuclear não é jogado no meio ambiente, e no caso do rejeito da reação dos reatores 
são armazenados em bunkers de concreto e os materiais descartáveis das equipes 
são enterrados em valas profundas. Existe um grande receio de se utilizar usinas 
nucleares, muito por causa dos desastres famosos que conhecemos como o de Chernobyl na Ucrânia 
e o mais recente o de Fukushima no Japão. Mas a questão é que se tivermos controle 
dos sistemas de segurança dessas usinas, elas podem representar uma forma 
interessante de geração de energia mundial. Só que tem outro problema que é o custo. As usinas nucleares possuem os maiores 
valores de geração de energia por megawatt-hora (MWh) se comparado com os 
outros modelos de geração de energia. Ou seja, quando se usa a energia nuclear, tenha certeza de que o valor da 
sua conta de luz vai sair bem cara. A questão toda é sobre investimento, tempo, 
recurso e principalmente a área de instalação. Uma hidrelétrica, que hoje é o 
método mais barato de produção de energia que temos no Brasil, exige uma 
área gigante para formar seu reservatório. Parques solares e usinas eólicas também exigem uma área grande para instalar os 
painéis e turbinas eólicas. Já uma usina nuclear, precisa de uma 
área muito pequena para ser instalada. Ou seja, a ideia é produzir uma grande 
quantidade de energia, em um espaço pequeno. E quem sabe veremos novas usinas 
nucleares surgirem aqui no Brasil com o aumento da demanda por energia elétrica. Aqui do lado tem dois vídeos, um sobre o reator 
de fusão nuclear que eu falei, e outro explicando como funciona uma usina hidrelétrica, 
então aproveita para conferir um deles. Esse é seu momento para deixar seu 
like no vídeo, compartilhar em suas redes sociais e considera se inscrever 
no canal pra acompanhar nosso trabalho. E isso aí meus amigos, um grande 
abraço e te vejo no próximo vídeo.