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Vantagens e desvantagens da Energia nuclear

A energia nuclear é basicamente a produção de energia a partir de núcleos atômicos pelo uso de uma reação nuclear controlada. Atualmente, o único método em uso é a fissão nuclear (em que um átomo se divide em dois), mas há pesquisas contínuas na área da fusão nuclear que tem sido considerada a fonte perfeita e “infinita” de energia segura e barata.

O que é energia nuclear?

O urânio é o elemento “radioativo” usado na fissão nuclear. A forma como gera eletricidade é que em um reator nuclear o núcleo de urânio é bombardeado por um nêutron livre, que então produz dois átomos menores e até três nêutrons e energia livres.

Esse processo pode se tornar autossustentável e produzir uma enorme quantidade de energia à medida que mais nêutrons livres são liberados do evento de fissão do que o necessário para iniciá-lo.

Central nuclear

Usinas nucleares operam capturando a energia liberada da divisão do núcleo de urânio. Isso ocorre no reator (que é usado como fonte de calor) que, em seguida, aquece a água que é transportada do núcleo como vapor ou água superaquecida, que também é convertida em vapor. Este vapor aciona então uma turbina que faz girar um gerador e assim produzir eletricidade.

O urânio enriquecido é geralmente formado em pelotas com cerca de 2,5 cm de comprimento. Esses pellets são então transformados em hastes longas, que são então coletadas em feixes. Os feixes são então submersos em água dentro de uma válvula de pressão. Esse feixe de urânio aquece a água e a transforma em vapor, que aciona uma turbina.

As usinas de energia nucleares são muito semelhantes a uma usina padrão a carvão, mas como emitem altos níveis de radiação perigosa, uma série de precauções extras é necessária.

O reator é alojado em um revestimento de concreto, que atua como um escudo de radiação. Este é ele próprio alojado dentro de uma grande embarcação de aço que impede o vazamento de gases ou fluidos radioativos. Isto é então tudo contido dentro de um edifício de concreto, que é à prova de desastres (terremotos, bombas).

Atualmente, existem mais de 430 usinas nucleares em operação em todo o mundo e elas fornecem mais de 2% da produção total de energia do mundo e 15% da eletricidade mundial.

Vantagens da energia nuclear

  • A energia nuclear é considerada um método mais limpo de produção de energia do que os combustíveis fósseis padrão.
  • Não produz gases de efeito estufa (emissão quase zero)
  • Cada planta produz uma enorme quantidade de energia.
  • As plantas são muito bem projetadas e executadas e muito raramente apresentam problemas (exceto por erro humano).
  • Novas usinas são muito mais eficientes e seguras do que suas contrapartes mais antigas.
  • Usinas nucleares têm custos operacionais muito baixos (apenas uma pequena quantidade de urânio é necessário.)
  • É relatado que os resíduos nuclear pode ser armazenado com segurança no subsolo (embora esta é uma questão fortemente debatida.)

Desvantagens da energia nuclear

  • Produz resíduos perigosos que precisam ser armazenados no subsolo e permanecer radioativos por muito tempo.
  • Custos iniciais muito altos
  • Mineração e refino O urânio não é muito limpo. Além disso, os custos de transporte são muito altos, o que aumenta o custo da energia nuclear.

Questões Que Afetam A Energia Nuclear

Energia nuclear como funciona
Energia nuclear como funciona

Os países podem ter uma série de motivos para a implantação de usinas nucleares, incluindo a falta de recursos energéticos nativos, o desejo de independência energética e a meta de limitar as emissões de gases de efeito estufa usando uma fonte de eletricidade sem carbono.

Os benefícios da aplicação da energia nuclear a essas necessidades são substanciais, mas são temperados por uma série de questões que precisam ser consideradas, incluindo a segurança dos reatores nucleares, seu custo, o descarte de resíduos radioativos e um potencial para o combustível nuclear.

Segurança

A segurança dos reatores nucleares tornou-se primordial desde o acidente de Fukushima em 2011. As lições aprendidas com esse desastre incluíram a adoção de regulamentação informada pelo risco, fortalecer os sistemas de gestão para que as decisões tomadas em caso de severo – os acidentes baseiam-se na segurança e não nos custos ou repercussões políticas, avaliam periodicamente novas informações sobre os riscos decorrentes de desastres naturais, como terremotos e tsunamis associados, e tomam medidas para mitigar as possíveis conseqüências de um blecaute da estação.

Os quatro reatores envolvidos no acidente de Fukushima foram BWRs de primeira geração projetados na década de 1960. Projetos mais novos da Geração III, por outro lado, incorporam sistemas de segurança aprimorados e confiam mais nos chamados projetos de segurança passiva (isto é, direcionar a água de resfriamento pela gravidade, em vez de movê-la por bombas), a fim de manter as plantas seguras em caso de acidente grave ou interrupção da estação.

Por exemplo, no projeto Westinghouse AP1000, o calor residual seria removido do reator pela água que circula sob a influência da gravidade dos reservatórios localizados dentro da estrutura de contenção do reator. Os sistemas de segurança ativa e passiva também são incorporados ao Reator Europeu de Água Pressurizada (EPR).

Tradicionalmente, os sistemas de segurança aprimorados resultaram em custos de construção mais altos, mas os projetos de segurança passiva, exigindo a instalação de muito menos bombas, válvulas e tubulações associadas, podem na verdade render uma economia de custos.

Economia

Uma medida econômica conveniente usada na indústria de energia é conhecida como custo nivelado da eletricidade, ou LCOE, que é o custo de gerar um quilowatt-hora (kWh) de eletricidade média ao longo da vida útil da usina. O LCOE também é conhecido como “custo de barramento”, pois representa o custo da eletricidade até o barramento da usina, um aparato condutor que liga os geradores da usina e outros componentes ao equipamento de distribuição e transmissão que fornece a eletricidade ao sistema.

O custo do barramento de uma usina de energia nuclear é determinado por:

1) custos de capital de construção, incluindo custos financeiros,

2) custos de combustível,

3) custos de operação e manutenção e

4) custos de desativação e descarte de resíduos.

Para usinas nucleares, os custos de barramento são dominados pelos custos de capital, que podem representar mais de 70% do LCOE. Os custos de combustível, por outro lado, são um fator relativamente pequeno no LCOE de uma usina nuclear (menos de 20%). Como resultado, o custo da eletricidade de uma usina nuclear é muito sensível aos custos de construção e taxas de juros, mas relativamente insensível ao preço do urânio. De fato, os custos de combustível para usinas movidas a carvão tendem a ser substancialmente maiores do que as das usinas nucleares.

Mesmo que o combustível para um reator nuclear tenha que ser fabricado, o custo do combustível nuclear é substancialmente menor do que o custo do combustível fóssil por quilowatt-hora de eletricidade gerada. Esta vantagem de custo de combustível é devido ao enorme conteúdo de energia de cada unidade de combustível nuclear comparado ao combustível fóssil.

Os custos de O & M para usinas nucleares tendem a ser mais altos do que aqueles para usinas de combustível fóssil, devido à complexidade de uma usina nuclear e às questões regulatórias que surgem durante a operação da usina. Os custos de desmantelamento e eliminação de resíduos estão incluídos nas taxas cobradas pelas empresas de eletricidade.

No início do século 21, a eletricidade de usinas nucleares normalmente custa menos que a eletricidade de usinas a carvão, mas essa fórmula pode não se aplicar à nova geração de usinas nucleares, dada a sensibilidade dos custos de barramento aos custos de construção e taxas de juros. Outra grande incerteza é a possibilidade de impostos sobre o carbono ou regulamentos mais rígidos sobre as emissões de dióxido de carbono. Essas medidas quase certamente elevariam os custos operacionais das usinas de carvão e, assim, tornariam a energia nuclear mais competitiva.

Proliferação

Há muito se afirma que o desenvolvimento e a expansão da energia nuclear comercial levaram à proliferação de armas nucleares, porque os elementos do ciclo de combustível nuclear (incluindo o urânio enriquecimento e reprocessamento de combustível irradiado) também podem servir como vias para o desenvolvimento de armas. No entanto, a história do desenvolvimento de armas nucleares não apóia a noção de uma conexão necessária entre a proliferação de armas e a energia nuclear comercial.

O primeiro caminho para a proliferação, enriquecimento de urânio, pode levar a uma arma nuclear baseada em urânio altamente enriquecido. Considera-se relativamente simples para um país fabricar uma arma com urânio altamente enriquecido, mas o impedimento historicamente tem sido a dificuldade do processo de enriquecimento.

O segundo caminho para a proliferação, reprocessamento, resulta na separação do plutónio do combustível irradiado altamente radioactivo. O plutônio pode então ser usado em uma arma nuclear. No entanto, o reprocessamento é fortemente protegido nos países onde é realizado, tornando o reprocessamento comercial um caminho improvável para a proliferação. Além disso, é considerado mais difícil construir uma arma com plutônio versus urânio altamente enriquecido.

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Mais de 20 países desenvolveram indústrias de energia nuclear sem construir armas nucleares. Por outro lado, os países que construíram e testaram armas nucleares seguiram outros caminhos além de comprar reatores nucleares comerciais, reprocessar o combustível usado e obter plutônio.

Alguns construíram instalações com o propósito expresso de enriquecer urânio; alguns construíram reatores de produção de plutônio; e alguns desviaram sub-repticiamente os reatores de pesquisa para a produção de plutônio. Todos esses caminhos para a proliferação nuclear têm sido mais eficazes, menos caros e mais fáceis de esconder de olhares indiscretos do que a rota de energia nuclear comercial.

No entanto, a proliferação nuclear continua sendo uma questão altamente sensível, e qualquer país que deseje lançar uma indústria comercial de energia nuclear necessariamente chamará a atenção dos órgãos de supervisão, como a Agência Internacional de Energia Atômica.

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