A Energia Nuclear na Europa

   Na Europa, a energia nuclear é empregue em diferentes quantidades nos vários países europeus. Certos países não a utilizam, enquanto que outros dependem grandemente desta.

A Chanceler Angela Merkel

   Na Alemanha a energia nuclear representa apenas 26.1% da energia produzida. No ano 2000, o governo da altura decretou o abandono gradual da energia nuclear, não podendo ser construídas novas instalações no país. Até 2021 todos os reactores tem de ser desactivados. No entanto, a Chanceler Angela Merkel e o seu partido já anunciaram que pretendem voltar atrás na medida.

   Na Espanha, a energia nuclear representa ainda menos que na Alemanha, cerca de 17.5% da energia produzida. Já na Suécia, significa 34.7% da energia, apesar de em 1980 se ter decidido que não se construiriam mais centrais nucleares. Desde então, as acções do primeiro ministro Fredrik Reinfeldt têm aberto caminho para a construção de várias novas centrais.

  

O Presidente Nicolas Sarkozy

    Tanto na França como na Lituânia, a energia nuclear representa cerca de 75% da energia, mas a diferença encontra-se na quantidade de energia produzida. Enquanto a França produziu cerca de 392 Terawatts em 2009, a Lituânia produziu 10 Terawatts. 

   A França é, portanto, um dos países que produz em maior quantidade a energia nuclear. Desde a crise do petróleo, em 1973, foram construídos numerosos novos reactores, com o objectivo de tornar o país auto-suficiente em termos energéticos. Actualmente os franceses dispõem de mais de 55 centrais nucleares. O presidente Nicolas Sarkozy é também completamente a favor da exportação da tecnologia termonuclear nacional.

   A Itália era o único país do G8 que tinha renunciado completamente à energia nuclear, há 20 anos atrás, mas agora, após as decisões do primeiro-ministro Silvio Berlusconi, estão a ser planeadas e construídas quatro a cinco novas centrais nucleares.

   No Reino Unido a energia nuclear representa cerca de 17.9% da energia produzida. Um dos pioneiros da energia nuclear, o Reino Unido colocou o seu primeiro reactor em funcionamento em 1956 . Devido à subida dos preços do petróleo e ao aquecimento global, o Reino Unido tem investido fortemente na energia nuclear.

   Em Portugal, não existem centrais nucleares nem se planeia construí-las no futuro próximo!

Maquete de uma central nuclear - em execução.

   Ao longo do 1º  e 2º período, temos estado a criar uma maquete de uma Central Nuclear, com o objectivo de ilustrar como são constituídas e como funcionam. Para dois dos edifícios estamos a utilizar papel de maquete, revestido a cartolina. O terceiro edifício, a torre de refrigeração, foi construído com rodelas de esferovite coladas e revestido de betume. Está neste momento a ser aparado para, em seguida, ser pintado.

   Algumas fotos desta fase de execução:

   Quando a maquete estiver terminada, colocaremos fotos aqui no blog!

Radioactividade

   Com certeza que já todos ouviram falar da radioactividade. Mas será que sabem o que significa ao certo?

   A radioactividade é o processo através do qual átomos instáveis vão emitindo neutrões, electrões, protões e/ou energia sob a forma de radiações, até adquirirem maior estabilidade. Os átomos de urânio no seu estado natural possuem 92 protões, e ao longo dos séculos vão emitindo protões até se tornarem em átomos de chumbo, com 82 protões.

   A radioactividade pode-se classificar como natural/espontânea ou artificial/induzida. A radioactividade natural manifesta-se nos elementos no seu estado natural, como é o caso do urânio e do rádio. A radioactividade artificial é a que se verifica quando, por exemplo, se provoca a fissão de um átomo de urânio num reactor.

   A radioactividade apresenta vários perigos, como é do conhecimento geral, mas é também utilizada em diversas áreas da ciência para efeitos benéficos.

   Na Medicina, é utilizada radiação para esterilizar eficazmente instrumentos e alimentos. Utilizam-se radioisótopos (réplicas radioactivas de isótopos normais) para marcar o trajecto de uma substância através do nosso organismo. Os raios-X são utilizados para visualizar e analisar diversas partes do nosso corpo. A radioterapia é uma forma de tratamento do câncro onde se utilizam radiações para controlar o crescimento de células cancerosas.

   Na Geologia, utilizam-se radioisótopos para determinar a idade de fósseis e de rochas. Na Agricultura, são empregues em estudos do crescimento das plantas. Na indústria, são aplicados para detectar fissuras e rupturas na maquinaria e para corrigir anomalias.

As aplicações da radioactividade são inúmeras!

Chernobyl

   Esta é a segunda das nossas duas entradas sobre acidentes nucleares. Neste artigo, apresentamos o acidente nuclear mais conhecido e falado na história, o acidente da central de Chernobyl.

   Esta central situa-se perto da cidade Pripyat na Ucrânia, que na altura fazia parte da União Soviética. O acidente ocorreu no dia 26 de Abril de 1986, no reactor nº 4, quando os cientistas que estavam presentes decidiram testar uma teoria num dos reactores. Como o cientista soviético Valery Legasov (chefe da comissão de investigação do acidente de Chernobyl) disse, “foi como pilotos de avião a experimentarem os motores a meio de um voo”. 

O teste envolveu alguns passos muito perigosos como a remoção de barras de controlo até ao ponto em que não era possível desligar o reactor rapidamente se necessário. Para além disso, os sistemas de segurança existentes para controlar situações como a que aconteceu eram muito arcaicas e nunca visavam uma destruição total de um reactor. Consequentemente, foi por uma combinação de deficiências da engenharia base no reactor e de procedimentos irresponsáveis dos operadores que resultou o acidente. O teste provocou uma vaga incontrolável de energia, causando o sobreaquecimento do combustível nuclear. Isto levou a uma série de explosões que danificaram severamente o reactor. Alguns gases radioactivos foram lançados para a atmosfera provocando a morte de muitos trabalhadores da central e de algumas crianças que acabariam por desenvolver cancro da tiróide. 

   Um relatório apresentado em 2005 pelo Fórum de Chernobyl estima que o acidente será a causa de 4,000 mortes, enquanto que a Greenpeace afirma que serão 93,000 mortes baseando-se em informação fornecida pela Academia Nacional de Ciências da Bielorrússia. Segundo a academia, 270,000 pessoas que viviam na região à volta do acidente vão desenvolver cancro como resultado da exposição à radiação sendo 93,000 desses casos provavelmente fatais. 

   Depois do acidente, o reactor nª4 foi selado, mas o governo ucraniano permitiu que os outros três reactores continuassem a funcionar porque o país precisava da energia que eles produziam. O reactor nº 2 foi fechado depois de um incêndio em 1991 e o reactor nº 1 foi desactivado em 1996. Em Novembro de 2000, o presidente ucraniano fechou o reactor nº 3 numa cerimonia oficial que encerrou definitivamente a central de Chernobyl.

Three Mile Island

   Desde o inicio da exploração da energia nuclear que houve acidentes e percalços, uns mais conhecidos que outros, mas todos com o seu grau de importância. Esta entrada vai ser a primeira de duas nas quais iremos contar-vos os factos sobre dois dos acidentes mais conhecidos e desmistificar aquilo que muitos pensam sobre centrais nucleares. Este primeiro artigo irá focar-se sobre o acidente na central nuclear em Three Mile Island. 

   Esta central ocupa uma ilha, a 3 quilómetros de Middletown, no estado da Pennsylvania. O acidente ocorreu no dia 28 de Março de 1979. O reactor presente em Three Mile Island usava um reactor a água pressurizada que, na altura, devido a um sobreaquecimento do sistema, activou o protocolo de segurança. Este consiste em abrir uma das válvulas que irá regular a pressão do reactor. Até aqui tudo bem. O problema ocorreu quando a pressão desceu e a válvula não fechou completamente, levando a uma pequena perda do líquido refrigerante. 

   Isto provocou uma interpretação incorrecta dos aparelhos e induziu os cientistas em erro, que terminaram a operação de arrefecimento. O reactor voltou a sobreaquecer mas desta vez o protocolo de segurança não se activou. Como consequência, parte do núcleo do reactor derreteu por ter entrado em contacto com materiais radioactivos, enviando gases radioactivos para a atmosfera. 

   No entanto, não há registo de lesões relacionadas com a radiação libertada, que acabou por ser contida. O reactor está encerrado por não ser seguro utilizá-lo (pode ainda haver vestígios de radiação). Quanto a lesões, embora não tenham sido registadas, há estudos que dizem que terá havido um aumento na percentagem de cancro do pulmão e leucemia na área circundante.

Factura de Energia

   Já alguma vez olharam para uma factura da EDP ? Se forem ver o verso de uma factura encontram, no canto inferior direito, um gráfico que mostra as várias fontes de energia que são utilizadas para fazer chegar a electricidade às nossas casas. Reparem neste exemplo que publicamos:

    

    5.9% da electricidade consumida foi proveniente de energia nuclear! Como não temos nenhuma central nuclear em Portugal, tivemos de importar esta electricidade, o que têm sempre custos acrescidos.

Urânio

   Já quase toda a gente ouviu falar do urânio, mas será que conhecem estes factos sobre o metal?

Minério de urânio

   No seu estado natural o urânio é um metal duro, de cor prateada e extremamente denso; é 18,7 vezes mais denso que a água. Foi descoberto em 1789 pelo químico alemão Martin Klaproth, e o seu nome foi dado como homenagem ao planeta Urano, que tinha sido descoberto recentemente no ano 1781.

    Os átomos de urânio possuem o núcleo mais pesado que existe naturalmente na Terra: têm 92 protões. Os dois isótopos principais do elemento são o urânio-235 (com 143 neutrões), que é instável e só ocupa cerca 0,71% das reservas mundiais, e o urânio-238 (com 146 neutrões), que é bastante estável e ocupa 99,29% das reservas de urânio, sendo muito mais comum.

   O isótopo U-235 é importante porque pode ser facilmente levado a separar-se, libertando grandes quantidades de energia. Este processo denomina-se fissão ou cisão nuclear, como já devem saber!

Exemplo de uma reacção de fissão do urânio

'Yellowcake'

   O urânio é o principal combustível utilizado nas centrais nucleares. Desde as minas até ao reactor, passa por uma série de processos, para ser utilizado eficientemente.

   Após ser retirado das minas, o minério é esmagado e concentrado. De seguida, é tratado com ácido para dissolver o urânio e retirá-lo sem impurezas. Segue-se a precipitação do urânio, originando um concentrado denominado ‘yellowcake’.

   Depois, para poder ser utilizado num reactor para produzir energia, este concentrado tem de ser enriquecido. É convertido num gás e é tratado de forma a aumentar a quantidade do isótopo 235 presente, o qual, como foi referido, é mais instável e susceptível de sofrer fissão. Este processo de enriquecimento aumenta a eficiência do processo de fissão.

Entrevista com a Dr. Ana Rita L. Ramos Wahl

Durante a nossa visita ao ITN, tivemos oportunidade de adquirir o contacto da investigadora que nos recebeu e acompanhou ao longo da visita, a Dr. Ana Rita Ramos. Desta forma, pudemos mais tarde entrevistá-la, após a visita. Aqui têm a sua resposta:


   1. Acha que é viável a criação de um programa nuclear em Portugal?

    Portugal é signatário do Tratado de Não Proliferação Nuclear. Isso significa que rejeitamos desenvolver qualquer utilização militar do nuclear e aceitamos o desenvolvimento da energia nuclear para fins pacíficos. Á partida, nada nos impede de desenvolver um programa de produção de energia eléctrica a partir do nuclear. Neste momento a aposta para a conquista da nossa independência energética é a eficiência energética, a utilização de fontes renováveis (eólica, solar, hídrica) e a microgeração. Não significa isto que, no futuro, caso os constrangimentos relativos à emissão de gases com efeito estufa se agravem, não tenhamos de encarar essa possibilidade.

   2. Quais as principais dificuldades na possível implementação? 

    Algumas das dificuldades são, por exemplo, o elevado investimento em capital, a dificuldade na escolha de uma localização (teria de ser tecnicamente correcta e aceite pela população) e o destino a dar aos resíduos.

   3. A existir um programa nuclear em Portugal, seria de cisão/fissão ou de fusão? 

    Por enquanto, qualquer programa de produção de energia eléctrica a partir do nuclear utilizaria necessariamente reactores de cisão.

 

   4. Quais são os centros de investigação em Portugal? E a nível mundial?

    A nível mundial temos, por exemplo, as instituições que integram o "Joint Research Center" da Comissão Europeia, como o "Institute for Energy" e o "Institute for TransUranium Elements", o Laboratório Nacional de OakRidge nos Estados Unidos e a Agência de Energia Atómica no Japão, entre muitos outros. Em Portugal temos, por exemplo, o Centro de Fusão Nuclear, no IST, ou o ITN.

   5. Quem são os principais investigadores actuais da energia nuclear?

   Os principais investigadores são os que constituem as equipas que trabalham nestas instituições.

 

   6. Para quem queira escolher uma carreira de investigação na área nuclear, quais são os seus conselhos/recomendações?

    Estudar com o maior afinco possível por forma a entrar na escola mais exigente e não ter medo de sair de Portugal em busca dos grupos de investigação/ universidades de excelência.

Uma vez mais, agradecemos à Dr. Ana Rita Ramos por nos ter cedido o seu contacto e ter dedicado o seu tempo a responder às nossas perguntas. Muito Obrigado!!! 

Investigação Nuclear no Instituto Superior Técnico (IST)

  Para além do Instituto Tecnológico e Nuclear, existe outro grande centro de investigação nuclear em Portugal no Instituto Superior Técnico em Lisboa: o Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN). Constitui uma das maiores instituições portuguesas de investigação em Física e tem o estatuto de Laboratório Associado nas áreas temáticas de Fusão Nuclear Controlada e Tecnologias de Plasmas e Lasers Intensos. 

  O IPFN está organizado em 2 áreas temáticas: Fusão Nuclear Controlada e Tecnologia de Plasmas e Lasers Intensos  e tem 8 grupos de investigação, onde trabalham mais de 170 pessoas. Promove a investigação fundamental e aplicada em física, engenharia e tecnologias, com ênfase especial nos Plasmas, Fusão Nuclear, Lasers Intensos, Espaço e Computação Avançada.

  Os futuros reactores de Fusão Nuclear representam uma alternativa limpa às actuais fontes energéticas. O seu estudo actual é efectuado em máquinas do tipo do ISTTOK denominadas TOKAMAKS, onde um gás rarefeito é aquecido a temperaturas elevadíssimas, convertendo-se num plasma. O ISTTOK tem permitido testar conceitos inovadores e desenvolver diagnósticos que mais tarde se aplicam a máquinas de grande porte.

  Um tokamak é um aparelho que utiliza um campo electro-magnético para confinar um plasma numa câmara toroidal (em forma de donut). O plasma tem de ser confinado desta forma porque nenhum material aguenta o contacto prolongado com a matéria nesse estado. O nome deriva do russo токамак, uma abreviatura para câmara magnética toroidal.

  O plasma é considerado o quarto estado da matéria pelos físicos. Se considerarmos os três estados - sólido, líquido e gasoso, o plasma insere-se após o estado gasoso. O aquecimento de um gás leva a que as moléculas que o constituem se dissociem em átomos, e o contínuo aquecimento (até atingir temperaturas de milhões de graus Celsius) leva a que estes átomos se ionizem. Forma-se uma massa electricamente neutra, formada por catiões (iões positivos) e electrões, o plasma. O plasma está presente nas estrelas, e é nestas condições que ocorre a fusão nuclear, daí a importância do seu estudo.

  Quem quiser conhecer melhor o IPFN pode visitar o site ou candidatar-se ao estágio que todos os anos o departamento de Física do Instituto Superior Técnico oferece a 4 alunos do Secundário. Um dos elementos do nosso grupo fez este estágio através do programa Ciência Viva, e atesta que é bem interessante e que é dada a possibilidade de conhecer os laboratórios, o ISTTOK e até produzir um plasma.