A energia nuclear é um tema em debate há décadas e está longe de reunir consenso. Seja por fusão ou por fissão, a produção de energia eléctrica a partir destes processos é um tema de actualidade que, no primeiro caso, promete um futuro verde e limpo e, no segundo, procura rendimentos cada vez melhores, reduzindo a produção de material nuclear tóxico.

Hoje em dia, um dos pilares desta forma de energia é o reactor nuclear, protagonista do processo de fissão, que se ergue como uma maravilha da engenharia que impulsiona todo o tipo de mecanismos, desde centrais eléctricas a submarinos nucleares. Contamos-lhe como funcionam estas instalações, onde a produção de electricidade é o principal objectivo.

FISSÃO NUCLEAR

A energia nuclear é a energia contida no núcleo dos átomos, que é responsável por manter os protões e os neutrões juntos no seu interior. Quando libertada, pode ser convertida em energia eléctrica, útil para alimentar todo o tipo de instalações, mecanismos e casas. Mas como pode ser libertada?

Actualmente, existem dois processos para atingir este objectivo: a fusão e a fissão. E, embora os seus nomes possam confundir-se, são regidos por princípios muito diferentes. A fusão baseia-se na geração de energia a partir da união de dois núcleos ligeiros (ou leves) como ocorre, por exemplo, no Sol. Na fissão, por outro lado, um núcleo sofre exactamente o contrário: divide-se.

No entanto, os métodos de obtenção de energia a partir da fusão ainda estão em desenvolvimento e não se prevê que a primeira central eléctrica baseada nesse processo veja a luz do dia antes de 2035, pelo menos. As instalações de fissão, por seu turno, estão em funcionamento desde 1942, permitindo obter energia nuclear a partir da divisão de núcleos numa câmara conhecida como reactor nuclear, que actua como o elemento central da central.

Nestes processos de cisão, o núcleo de um átomo pesado captura um neutrão e, como consequência, divide-se em dois ou mais núcleos de átomos mais leves. É uma reacção que também resulta noutros neutrões, raios gama e grandes quantidades de energia. Mas porque é que isto acontece? Bem, é porque, quando o neutrão é capturado, o núcleo torna-se instável, e a divisão em diferentes fragmentos mais leves é o seu mecanismo para atingir novamente a estabilidade desejada.

A CENTRAL NUCLEAR

As centrais nucleares são os centros operacionais para a obtenção de energia nuclear. No caso da energia de cisão, representam as instalações que abrigam a separação do núcleo atómico e transformam a energia gerada na reacção em energia eléctrica. O componente central é o reactor, que alberga o combustível nuclear e a partir do qual a evolução da reacção de fissão pode ser totalmente controlada.

O funcionamento da central é simples: a energia gerada no reactor pelas reacções de cisão é utilizada para aquecer água líquida que circula em diferentes circuitos à sua volta. À medida que a água aumenta de temperatura, transforma-se em vapor, que é utilizado para alimentar as várias turbinas e, assim, gerar electricidade que pode ser transportada para pontos de consumo locais.

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O REACTOR: O PONTO-CHAVE

O reactor é a base do funcionamento da central. É constituído por um recipiente de aço muito resistente que alberga o material nuclear, ou seja, os núcleos atómicos a dividir. Os materiais mais utilizados são o urânio e o plutónio: o urânio porque é o elemento natural mais pesado, e o plutónio porque, quando se desintegra espontaneamente, gera uma grande quantidade de energia de cisão.

No interior do reactor, estes núcleos são distribuídos de uma forma específica, seguindo uma determinada geometria para garantir o maior rendimento da reacção. Quando os neutrões são lançados no material nuclear, o núcleo quebra-se, produzindo, para além dos dois núcleos leves, uma grande quantidade de energia e outros neutrões. Estes neutrões saem a uma velocidade tão elevada que é provável que atinjam mais material, desencadeando outras reacções de cisão e dando início a uma reacção em cadeia.

A elevada energia, por sua vez, é uma consequência fundamental da equação de Einstein. Lembra-se da fórmula E=mc2? O que ela diz é que a massa e a energia podem ser transformadas uma na outra sem qualquer problema, ou seja, são equivalentes. Na nossa reacção, como o núcleo pesado tem mais massa do que os dois núcleos leves que são produzidos, a massa em excesso é transformada em energia, que é precisamente a que é emitida e utilizada para gerar o indispensável vapor de água.

Mesmo aqui ao lado, em Espanha, existem dois tipos de centrais eléctricas, que diferem apenas no facto de o vapor ser produzido no interior ou no exterior do reactor. Distinguem-se pelo nome dado ao mecanismo central. Assim, nos reactores de água pressurizada (a central de Almaraz, a cem quilómetros da fronteira com Portugal, tem dois deste tipo), a água circula através do reactor mas, quando aquecida, a sua transformação em vapor ocorre fora do reactor, num permutador de calor conhecido como gerador de vapor. Nos reactores de água em ebulição, o vapor é produzido directamente no interior da cuba de aço.

MECANISMOS DE CONTROLO

A energia gerada no reactor é realmente muito elevada. Por isso, as centrais eléctricas devem ter reactores de alta segurança com mecanismos que garantam o controlo adequado da reacção. Um desses mecanismos é, por exemplo, o accionamento de varetas de absorção de neutrões que permitem terminar a reacção de cisão a qualquer momento. As barras podem ser parcial ou totalmente inseridas, favorecendo a escolha entre parar todas ou apenas algumas das reacções.

Além disso, o reactor é normalmente rodeado por uma blindagem de betão que intercepta a radiação gama produzida durante a reacção de cisão. As instalações exteriores ao reactor, bem como as paredes da própria central, são normalmente construídas com materiais que limitam as radiações para evitar fugas em caso de acidente, o que se designa por "edifício de contenção".

AS DESVANTAGENS DA ENERGIA NUCLEAR

Apesar de ser uma fonte alternativa aos combustíveis fósseis, a energia nuclear não é renovável. A produção de resíduos radioactivos difíceis de acomodar e tratar, os problemas de saúde associados à contaminação radioactiva, os elevados custos da construção de usinas, o potencial uso indevido desta energia para fins bélicos ou o risco de acidentes nucleares, como os que ocorreram em Chernobyl, em 1986, ou em Fukushima, em 2011, são algumas das principais críticas assinaladas pelos detractores da produção da energia nuclear.

Portugal não tem nenhuma central nuclear. A maior do mundo em funcionamento localiza-se em Kori, Japão, e a da Europa fica em Zaporijia, na Ucrânia. A central nuclear de Almaraz tem autorização do Conselho de Segurança Nuclear para operar até 2028.

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