Energia Nuclear como Recurso Energético

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO MULTIDISCIPLINAR EM SAÚDE
DANIEL MOURA DE NOVAIS, JANAÍNA BILAC DIAS, MARIA EDUARDA SANTOS DE OLIVEIRA, ROBERVAL PAIVA SANTOS
Recursos Energéticos: Energia Nuclear
MONOGRAFIA
VITÓRIA DA CONQUISTA
2021
DANIEL MOURA DE NOVAIS, JANAÍNA BILAC DIAS, MARIA EDUARDA SANTOS DE OLIVEIRA, ROBERVAL PAIVA SANTOS
Recursos Energéticos: Energia Nuclear
Monografia apresentada ao curso de Ciências Biológicas, como parte dos requisitos necessários à obtenção de nota para o componente curricular Estudos Evolutivos da Geosfera
Professor: Orlando Neves
VITÓRIA DA CONQUISTA
2021
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Resumo
A energia nuclear é a energia produzida a partir de uma reação nuclear, podendo ser reação de fissão, que é quando se divide o núcleo de um átomo, ou reação de fusão, que é quando se funde os núcleos de dois átomos. Sendo assim, produz uma energia limpa e renovável. A descoberta da fissão nuclear ocorreu no limiar da Segunda Guerra Mundial, e como esperado, essa tecnologia foi usada para fins militares, resultando em uns dos maiores desastres que a humanidade já presenciou que foram as bombas atômicas de Hiroshima e Nagasaki. Após a Grande Guerra, a energia nuclear passou a ser usada, em grande parte, como fonte de energia elétrica. Contudo, como todas as coisas, a Energia Nuclear detém de suas vantagens que são, por exemplo, a não utilização de combustíveis fosséis, a não emissão de gases para o efeito estufa e nem a necessidade de grandes áreas para suas instalações; e em contra partida, detém de desvantagens também como o seu alto custo e o lixo radioativo resultante da fissão nuclear que demora anos para decair. Mas isso não é motivo para se descartar a Energia Nuclear como fonte de energia elétrica para humanidade, já que a fusão nuclear promete muito ao mundo, uma vez que ela, além de gerar 10 vezes mais energia que a fissão nuclear, é mais limpa e segura do que a anterior. Infelizmente com a tecnologia que se tem hoje, não é possível realizar a fusão nuclear com facilidade.
Palavras-chave: Energia nuclear; fissão nuclear; fusão nuclear; bombas atômicas; combustíveis fósseis; gases para o efeito estufa; lixo radioativo; energia elétrica;
Sumário
Introdução ................................................................................................................... 5
Recursos Energéticos: Energia Nuclear ..................................................................... 6
História da Energia Nuclear ............................................................................. 6
Método de obtenção de energia elétrica por fonte nuclear ............................. 8
Usinas Nucleares ............................................................................................. 9
Vantagens da energia nuclear ....................................................................... 10
Desvantagens da energia nuclear ................................................................. 10
Fusão Nuclear e o Futuro .............................................................................. 11
Conclusão ................................................................................................................. 13
Bibliografia ................................................................................................................ 14
Introdução
Este trabalho se propõe em realizar uma dissertação sobre a Energia Nuclear como recurso energético. Pretende-se também definir esse tipo de energia, expor um pouco da história da energia atômica, bem como o seu contexto em sua origem e impactos que causou e causa na humanidade, mostrar de forma resumida as usinas e como é a funcionalidade da energia nuclear. Não esquecendo também de discorrer sobre as vantagens e desvantagens de aderir a tecnologia atômica como fonte de energia elétrica e por fim, comentar brevemente sobre a fusão nuclear e as esperanças para o futuro da humanidade. 
Recursos energéticos: Energia Nuclear
A energia nuclear, também conhecida como energia atômica, é a energia liberada em uma reação nuclear, isto é, em processos de transformação de núcleos atômicos. Acontece que os átomos de alguns elementos químicos apresentam a propriedade de, através de reações nucleares, transformar massa em energia. Basicamente, a energia nuclear mantém unidas as particulas do núcleo de um átomo e a divisão desse núcleo em duas partes provoca a liberação de uma grande quantidade de energia. Esse princípio foi demonstrado por Albert Einstein. O processo ocorre espontaneamente em alguns elementos, porém em outros precisa ser provocado através de técnicas específicas.
Existem duas formas de aproveitar essa energia para a produção de eletricidade: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se divide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual dois ou mais núcleos se unem para produzir um novo elemento.
A fissão do átomo de urânio é a principal técnica empregada para a geração de eletricidade em usinas nucleares. É usada em mais de 400 centrais nucleares em todo o mundo, principalmente em países como a França, Japão, Estados Unidos, Alemanha, Suécia, Espanha, China, Rússia, Coréia do Sul, Paquistão e Índia, entre outros.
História da energia nuclear
Os primeiros resultados da divisão do átomo de metais pesados, como urânio eo plutônio, foram obtidos em 1938, no limiar da Segunda Guerra Mundial. A equipe de pesquisadores composta por Otto Hahn, Lise Meitner, Otto Frisch e Fritz Strassmann, encontrou um elemento de número atômico intermediário em uma amostra de urânio bombardeada com nêutrons. Então eles foram capazes de deduzir que, ao ao bombardear o urânio com nêutrons, ele capturou um nêutron e se dividiu em dois fragmentos. Além disso, a reação emitiu uma grande quantidade de energia. Porém, pelo contexto histórico da época, era previsível que essa tecnologia fosse ser usada para fins militares, e foi exatamente o que aconteceu.
The Manhattan Project
O Projeto Manhattan era o nome da operação ultrassecreta (de 1942 a 1946) liderada pelos Estados Unidos, com a ajuda do Canadá e do Reino Unido. Este projeto permitiu aos Estados Unidos desenvolver a bomba atômica durante a Segunda Guerra Mundial. 
Em 1939, no início da Segunda Guerra Mundial, Albert Einstein escreveu uma carta ao presidente Franklin D. Roosevelt para evitar que reações em cadeia, isto é, reações nucleares descontroladas fossem possíveis. Consequentemente, os alemães podem estar prestes a desenvolver a bomba nuclear. Em resposta ao alerta, Roosevelt aumentou as investigações sobre as implicações da fissão nuclear para a segurança nacional.
Na madrugada de 16 de julho de 1945, o primeiro teste da bomba atômica de plutônio foi realizado no deserto de Alamogordo (Novo México), e acabou sendo um sucesso total.
As bombas atômicas de urânio e plutônio estavam prontas ao mesmo tempo. O primeiro, chamado Little Boy, consistia em duas massas de urânio-235 que foram projetadas uma sobre a outra com explosivos convencionais. O segundo, Fat Man, consistia em uma esfera oca de plutônio que desabou em seu centro pela ação de explosivos convencionais.
Em 6 de agosto de 1945, foram lançadas as duas bombas nucleares que alterariam o curso da história. Little Boy foi largado do avião Enola Gay em Hiroshima e, em 9 de agosto, Fat Man foi largado em Nagasaki.
Figura 1: Bombardeios em Hiroshima e Nagasaki
Fonte: Wikipedia
Após o fim da Segunda Guerra Mundial, a América do Norte manteve a supremacia da guerra devido ao seu considerável potencial atômico. A complexidade existente em torno das questões militares e civis da energia nuclear, exigia o estabelecimento de normas e leis para aplicações civis no país e regulamentação internacional em todos os níveis. Em 1946, os Estados Unidos apresentaram um plano às Nações Unidas, que consistia na liberação gradual de segredos, fábricas e bombas nucleares. Os Estados Unidos propuseram ceder todas essas informações em troca de controle e inspeção internacional. A antiga União Soviética objetoue foi um fracasso.
Esses eventos acentuaram a situação tensa causada pelo desenvolvimento da Bomba H soviética. A capacidade destrutiva desta bomba foi muito maior. A bomba H combina núcleos de urânio com fusão nuclear.
A bomba ficou pronta no início de 1952. Seu poder acabou sendo 700 vezes maior que o da bomba atômica de Hiroshima.
Com o objetivo de amenizar esta situação, foi organizada uma série de conferências internacionais de caráter técnico sobre o uso pacífico da energia nuclear. Na ocasião, as negociações entre países desenvolvidos com grande potencial atômico foram um sucesso total.
Em 1967, a AIEA organizou um grupo para analisar todos os problemas técnicos que um Tratado de Não Proliferação Nuclear poderia conter, que entraria em vigor em 1972. Os países signatários concordaram em não transferir armas nucleares ou colaborar em sua fabricação e se comprometeram a estabelecer as salvaguardas necessárias para seu cumprimento.
Posteriormente, as pesquisas avançaram e foram desenvolvidas com o intuito de produzir energia elétrica. No entanto, armas nucleares continuam sendo produzidas através do enriquecimento de urânio.
Método de obtenção de energia elétrica por fonte nuclear
A fissão dos átomos de urânio dentro das varetas do elemento combustível aquece a água que passa pelo reator a uma temperatura de 320 graus Celsius. Para que não entre em ebulição – o que ocorreria normalmente aos 100 graus Celsius -, esta água é mantida sob uma pressão 157 vezes maior que a pressão atmosférica. 
O gerador de vapor realiza uma troca de calor entre as águas deste primeiro circuito e a do circuito secundário, que são independentes entre si. Com essa troca de calor, a água do circuito secundário se transforma em vapor e movimenta a turbina - a uma velocidade de 1.800 rpm - que, por sua vez, aciona o gerador elétrico. Esse vapor, depois de mover a turbina, passa por um condensador, onde é refrigerado pela água do mar, trazida por um terceiro circuito independente. A existência desses três circuitos impede o contato da água que passa pelo reator com as demais.
Uninas Nucleares
São instalações voltadas para a produção de energia elétrica a partir de reações nucleares que provem de elementos radioativos que são usados nessa produção de energia térmica.
Essas instalações industriais protegem o reator nuclear evitando que a radiação seja emitida para a natureza. O reator é envolto por uma contenção de ferro armado, aço e concreto que garante a estabilidade do mesmo evitando o contato com o meio ambiente.
As usinas são formadas por três fases que são: a primária, a secundária e a de refrigeração. Na primeira fase o urânio é colocado no vaso de pressão e ocorre a fissão que gera energia térmica. Nesse caso a água é utilizada para resfriar o núcleo do reator.
Na segunda fase a água transforma-se em vapor o que movimenta as turbinas de um gerador elétrico e o vapor produzido se transforma em água por causa da condensação que utiliza as águas do mar bombeadas pelo sistema.
Figura 2: Unina Nuclear
Fonte: Sustentavel
Como dito, a energia ocorre pelo processo de fissão nuclear e chega até as residências por redes de distribuição sendo usadas como fonte de energia elétrica.
Vantagens da energia nuclear
· A principal vantagem da energia nuclear é a não utilização de combustíveis fósseis, que além de não serem renováveis, existem estimativas de que eles não vão durar mais 100 anos. Antes vista como vilã, a Energia Nuclear passou gradativamente a ser defendida por ecologistas por aparentemente não gerarem gases de efeito estufa.
· Em relação a geração hidrelétrica, a geração a partir da energia nuclear apresenta a vantagem de não necessitar o alagamento de grandes áreas para a formação dos lagos de reservatórios, evitando assim a perda de reservas naturais ou de terras agriculturáveis. Outra vantagem é o fato de que a energia nuclear é imune à alterações climáticas futuras que porventura possam trazer alterações no regime de chuvas.
· As reservas de energia nuclear são muito maiores que as reservas de combustiveis fosséis.
· A Energia Nuclear necessita de instalações menores e em menor quantidade em comparação aos outros modelos de produção de energia, alem de que não dependem de lugares especificos pra serem construídas como as hidrelétricas em rios de correnteza, ou as eólicas em regiões com condições atmosféricas adequadas.
Desvantagens da energia nuclear
· Os custos de construção e operação das usinas são muito altos.
· A destinação do lixo atômico tambémé um problema. Os elementos contidos no combustível queimado, específicamente os produtos de fissão nuclear, demoram um tempo muito longo para decaírem em outros elementos e apresentam alta radioatividade. Por isso precisam ser armazenados em um depósito próprio onde não haja interferência humana externa e nem ambiental.
· Acidentes que resultam em liberação de material radioativo. Embora o número de acidentes nucleares seja extremamente baixo, sendo os mais conhecidos o acidente de Chernobyl e o de Fukushima que ocorreu por conta de um terremoto.
Fusão Nuclear e o futuro
Fusão Nuclear é a junção de átomos que têm núcleos leves. Da junção desses átomos, resulta um átomo com núcleo mais pesado.
Submetidos a uma temperatura bastante elevada, o deutério (H2) e o trítio (H3), que são isótopos de hidrogênio (H), se unem. Dessa união resulta a liberação de uma grande quantidade de energia e são formados núcleos de hélio (He).
Cerca de 3.108 kJ/g de energia podem ser liberados a partir dessa reação.
O processo de fusão nuclear dá origem ao funcionamento das bombas de hidrogênio (as bombas atômicas mais destrutivas que existem). Reações de fusão ocorrem no interior do Sol e é a fonte de energia solar.
A fusão nuclear libera bastante energia. Por esse motivo há um compromisso muito grande da comunidade científica em tornar possível a energia nuclear como uma opção energética a partir do processo de fusão. Para esse fim, é necessário um reator capaz de produzir e controlar a fusão nuclear. Tokamak é o nome que se dá aos reatores que estão sendo desenvolvidos em vários locais do mundo.
Figura 3: Tokamak
Fonte: eCycle
A energia gerada pela fusão nuclear seria uma forma que garantiria segurança e limpeza ambiental. Isso porque, a fissão nuclear produz energia principalmente através do urânio (um dos principais elementos radioativos).
Uma vez que a quantidade de combustível utilizado é menor, decorre que a radioatividade também seja inferior e, logo, também seja menor a produção de lixo nuclear.
O combustível utilizado para fusão pode ser obtido na água do mar e no trílio do próprio reator nuclear. Na fissão, é o urânio que é utilizado para esse fim, mas esse não é facilmente extraído.
Porém, ainda é muito difícil realizar a fusão nuclear e por esse motivo e outros motivos a humanidade ainda não tornou a energia nuclear como fonte de energia elétrica principal, mas no futuro, com a evolução da tecnologia, é provável que isso aconteça.
Conclusão
Neste trabalho abordou-se sobre o recurso energético por reações nucleares, isto é, energia nuclear, ressaltando sua funcionalidade, história, seu impacto na humanidade no contexto de origem, os prós e contras de seu uso e por fim, as promessas que a fusão nuclear garante em um futuro próximo como a mais perfeita forma de energia limpa, para o bem dos seres humanos que são tão dependentes da energia elétrica e também do meio ambiente.
Cumpriu-se todos os objetivos do trabalho que anteriormente foram propostos.
Este trabalho foi importantíssimo para o conhecimento, compreensão e aprofundamento de todos os membros envolvidos na pesquisa sobre o tema, uma vez que pouco se sabia sobre este recurso energético e muito preconceito se nutria sobre o mesmo, acreditando que a energia nuclear era muito perigosa e impensável, crenças que foram quebradas graças a investigação feita para realização da monografia.
Bibliografia
Artigo 2021. Batista, C. Disponível em:
https://www.todamateria.com.br/fusao-nuclear/
Acessado em: 20/10/2021Artigo 2021. Francisco, W. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/geografia/energia-nuclear.htm 
Acessado em: 20/10/2021
Artigo, 2020. Eletrobrás. 
Disponível em: https://www.eletronuclear.gov.br/Sociedade-e-Meio-Ambiente/Espaco-do-Conhecimento/Paginas/Energia-Nuclear.aspx
Acessado em: 20/10/2021
Artigo, 2020. Planas, O. Disponível em: https://pt.energia-nuclear.net/que-e-a-energia-nuclear/historia 
Acessado em: 20/10/2021
Artigo, 2021. Sustentável. Disponível em: https://sustentavel.com.br/energia-nuclear/ Acessado em: 20/10/2021
Ciência Todo Dia. A fusão nuclear explicada: Energia do futuro? Youtube, 04/04/ 2019. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=cXarvv2j9WI 
Acessado em: 20/10/2021