Basicamente, as grandes descobertas e avanços no campo da física nuclear durante os séculos XIX e XX criaram uma concepção de que alguns elementos são capazes de emitir radiação, popularmente conhecida como radioatividade. Neste sentido, pouco demorou para que o potencial energético dos materiais radioativos fosse explorado, logo, na década de 1950, começou o processo de produção de energia elétrica oriunda da energia nuclear.
Sendo assim, pode-se definir uma usina nuclear como uma instalação industrial que produz energia elétrica a partir da energia térmica gerada pelas reações nucleares. Conforme a World Nuclear Association, somente em 2020, o mundo obteve produção de energia elétrica a partir da energia nuclear estimada em 2.553 bilhões de kWh. Entre os maiores produtores temos a Rússia, França, Estados Unidos, Coreia do Sul e Canadá. No Brasil, tivemos uma geração de 14.053 GWH, cerca de 14,053 de kWh no mesmo período.
O que é Energia Nuclear?
Basicamente, a energia nuclear é aquela produzida durante a transformação da estrutura atômica em decorrência da sua instabilidade. Em suma, o núcleo atômico é formado por prótons e nêutrons, mas, diversos elementos possuem isótopos com um número grande de nêutrons, o que transforma o núcleo instável, gerando a força forte. Dessa forma, a instabilidade permite que o átomo sofre o processo conhecido como decaimento radioativo, que é o processo de transformação espontânea da espécie atômica através da emissões de partículas e energia. Ou seja, esse processo é conhecido como radioatividade. Entretanto, o decaimento radioativo nem sempre ocorre de forma rápida, e com boa eficiência energética. Sendo assim, os cientistas Otto Hahn, Fritz Strassmann e Lise Meitner notaram que, ao colidir um nêutron de alta energia cinética em um núcleo atômico, isso torna instável e gera dois átomos menores, além de alguns nêutrons e grande quantidade de energia. Neste sentido, este processo ficou conhecido como fissão nuclear.
O que é Fissão nuclear?
Basicamente, a fissão nuclear é um processo natural que consiste no decaimento dos núcleos atômicos instáveis em núcleos atômicos menores, através da captura de nêutrons lentos. Durante esse processo, uma grande quantidade de energia será liberada em forma de radiação, especialmente devido a diferença de massa entre o núcleo original e a soma das massas dos núcleos, que são resultado do decaimento radioativo. Neste sentido, logo após a captura de um nêutron, alguns elementos pesados, como o urânio, torna-se instável e acabam se dividindo em núcleos menores, o que gera a emissão de outros nêutrons, gerando uma formação em reação em cadeia com grande liberação de calor e radiação. Sendo assim, a fissão nuclear deve ocorrer quando um núcleo atômico começa a ficar instável ou fissil. Por exemplo, os núcleos atômicos pesados, como o urânio-235, são naturalmente instáveis e tendem a se desintegrar em diversos núcleos menores e, como consequência, ficam mais estável. Paralelamente, um dos processos mais comuns para tornar um núcleo atômico instável é a captura de nêutrons. Durante esse processo, são emitidos nêutrons lentos, onde a baixa velocidade dessas partículas aumenta a chance de sucesso na sua captura pelos núcleos atômicos, especialmente dirigidos aos núcleos dos átomos.
Afinal, como funciona uma usina nuclear?
Em geral, a usina nuclear funciona quando, a partir do combustível radioativo, que sofre uma reação nuclear, produz grande quantidade de energia, conhecida como reação exotérmica. Sendo assim, essa energia é transferida na forma de calor para uma massa de água, que evapora e produz valor. Logo, o valor é direcionado para uma turbina, onde a energia mecânica é usada para um gerador produzir energia elétrica. Sendo assim, quando falamos em usina nuclear e energia nuclear, é necessário lembrar que ocorrem três transformações de energia envolvidas. Logo, a energia gerada na reação nuclear se transforma em energia térmica, após a energia térmica se tornar em energia mecânica e, finalmente, a energia mecânica se transforma em energia elétrica.
