Nosso futuro com a Energia Nuclear

É possível gerar energia nuclear sem urânio? Há outro elemento que o substitua?

Em contos de ficção científica, o futuro é dominado pela energia nuclear. Ela produz muita energia com pouco combustível. Porém, seu grande viés são os resíduos gerados ao longo da sua operação.

Os resíduos gerados são radioativos, sendo que ainda não temos tecnologia suficiente para lidar com eles. Normalmente isolamos tais materiais e deixamos eles em depósitos por muito tempo (milhares de anos).

Nessas situações, estamos falando de reatores de fissão nuclear que utilizam Urânio 235. Mas se utilizarmos Tório 232?

Primeiramente, vamos abordar alguns conceitos básicos quando falamos de energia nuclear.

  • Energia nuclear: Energia gerada a partir de reações que ocorrem com átomos (núcleos), seja por meio da sua fissão (separação/divisão) ou fusão (união);
  • Urânio: É o principal combustível utilizado em reatores nucleares;
  • Tório:  De número atômico 90, o Tório (Th) é um metal radioativo de ocorrência natural. Comparando-o com o Urânio, ele é mais abundante na natureza.

Os reatores convencionais funcionam com a fissão do urânio, reação que então aquece a água do reator (por estar pressurizada, a água atinge até 320ºC), que posteriormente passa por um gerador de vapor. O vapor gerado irá movimentar uma turbina, consequentemente gerando energia. No fim do processo, o vapor entra em contato com um condensador, retornando a água ao estado líquido (todos os 3 sistemas são isolados um dos outros).

Processo de geração de energia nuclear.
Processo de Geração de Energia Nuclear (Eletrobras).

E como a energia nuclear é produzida com o tório?

O tório entra na classe dos reatores nucleares de combustível líquido (reatores de fluoreto e tório líquidos, para sermos mais específicos). Comparado aos reatores com combustível sólido, eles apresentam algumas vantagens como menos desgaste do reator, menor produção de resíduos radioativos (tal como o plutônio) e condições de operação a pressão atmosférica.

Reatores que utilizam tório têm em seu núcleo sais com urânio (233) na forma líquida como combustível da reação nuclear. Este núcleo é então envolvido por outro sistema contendo sais líquidos com tório, o qual também recebe nêutrons (que são utilizados para ativar a reação nuclear) e produz mais urânio (233), o qual é encaminhado para alimentar o núcleo.

Reator Nuclear com Tório-Urânio
Sistema de um Reator Nuclear com Tório-Urânio.

Todo esse processo produz energia na forma de calor, o qual é encaminhado à geradores de vapor para movimentar uma turbina e, novamente, gerar energia elétrica. Lembrando que nos reatores convencionais é utilizado água pressurizada, nestes reatores, utilizam-se sais líquidos (tais como Fluoreto de Lítio e Fluoreto de Berílio) e gás hélio.

Tratando-se de resíduos produzidos, os reatores nucleares com combustíveis líquidos produzem os mesmos resíduos que os reatores convencionais, porém, o decaimento radioativo é muito mais rápido, saindo da casa dos milhões de anos para 500 anos (tornando-se, inclusive, menos radioativos que o próprio minério de urânio).

Países como França, Republica Tcheca, Japão, Russia, Canada, Holanda e Estados Unidos da América têm investimentos na área de reatores nucleares com combustíveis líquidos, seja para pesquisas teóricas, modelagens, ou aperfeiçoamento dos combustíveis utilizados.

A produção de energia nuclear sempre foi mais difícil e custosa, diferente de outras fontes (como a energia eólica, onde instala-se diversos geradores lado a lado). Porém, sua utilização pode contribuir significativamente na redução de emissões de gases de efeito estufa. Além disso, os poluentes gerados durante sua operação ficam concentrados em um único local, não se dispersando na atmosfera.

Fontes consultadas:

Liquid Fluoride Thorium Reactor. Isaac’s Science Blog.

Liquid Fuel Nuclear Reactors. APS Physics.

Energia Nuclear. Eletrobras.



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Author: Fernando BS

Engenheiro Ambiental e de Segurança do Trabalho. Atua nas áreas de recuperação ambiental, geoprocessamento e ciência do solo. Busca soluções utilizando softwares como ArcGIS, R e MATLAB.

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