title: Energia nuclear

author:

- David Gonçalves - 2021218886

- Leonardo Sobral - 2021232637

date: 2024-02-28

Atualmente, a humanidade vive um momento de transição energética. A

necessidade de reduzir as emissões de gases de efeito estufa e mitigar

os impactos ambientais do uso de combustíveis fósseis tem impulsionado

investimentos em tecnologias limpas.

O futuro da energia depende do equilíbrio entre inovação,

sustentabilidade e acessibilidade. À medida que novas tecnologias são

desenvolvidas, o desafio será garantir que a transição para fontes

renováveis ocorra de forma justa e eficiente, assegurando que todas as

regiões do mundo tenham acesso a uma energia segura, confiável e

sustentável.

A energia nuclear é uma das formas mais poderosas de gerar eletricidade,

baseada na utilização da energia armazenada no núcleo dos átomos.

A utilização desta fonte de energia possui vantagens significativas,

como a capacidade de gerar grandes quantidades de eletricidade sem

emissões diretas de gases de efeito estufa e com um funcionamento

constante, ao contrário de fontes renováveis como a solar ou a eólica,

que dependem das condições climáticas. No entanto, também enfrenta

desafios importantes, como o risco de acidentes nucleares e o problema

do armazenamento dos resíduos radioativos, que podem permanecer

perigosos por milhares de anos.

Apesar da controvérsia, a energia nuclear continua a ser uma das

principais fontes de eletricidade do mundo, e os avanços tecnológicos

podem torná-la ainda mais segura e eficiente no futuro. Com o

desenvolvimento da fusão nuclear, há a possibilidade de uma nova

revolução energética, oferecendo uma fonte de energia limpa e

praticamente inesgotável.

Este tipo de energia pode ser libertado através de dois processos

principais: a fissão nuclear, que consiste na divisão do núcleo de um

átomo pesado, e a fusão nuclear, que consiste na união de núcleos

atómicos mais leves para formar um mais pesado. O aproveitamento da

energia atómica baseia-se na Teoria da Relatividade de Einstein que

define um intercâmbio entre matéria e energia, pela seguinte relação

^[1]:

E=m\*c2 (1)

Em que *E* representa a energia, *m* a matéria e *c* corresponde à

velocidade da luz, cujo valor é 3.8\*10⁸ m/s. Através desta

fórmula compreende-se que uma partícula que possua uma massa muito

pequena, ao ser multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz,

corresponde a um valor energético muito grande.

No contexto da utilização da energia nuclear, o que acontece é que o

somatório da massa das partículas que se formam durante a reação nuclear

é inferior ao somatório da massa das partículas que reagiram. Esta

diferença de massa é libertada na forma de energia, quantificada pela

equação 1.

Atualmente, todas as centrais nucleares em operação utilizam a fissão

nuclear, enquanto a fusão ainda está em fase de desenvolvimento.

O funcionamento das centrais nucleares baseia-se na fissão de elementos

como o urânio-235 ou o plutónio-239. Quando um neutrão atinge o núcleo

de um desses átomos, este divide-se em dois fragmentos menores,

libertando uma grande quantidade de energia térmica. Além disso, esta

reação também gera novos neutrões, que podem atingir outros núcleos e

manter uma reação em cadeia controlada dentro do reator. O calor

produzido é utilizado para aquecer água, transformando-a em vapor, que

aciona turbinas ligadas a geradores elétricos. Dessa forma, a energia

libertada pela fissão nuclear é convertida em eletricidade

^[2]. O funcionamento de uma central nuclear pode ser melhor

compreendido através do esquema da figura 1.


![Nuclear Power Plant Diagram: A Complete Guide 2023 |

Linquip](./image-04.jpg)

A participação nuclear na geração global de energia no mundo fixa-se em

2023 num valor de 9,1% de toda a energia produzida no mundo. Porém, esta

percentagem tem vindo a decrescer, muito por culpa dos acidentes em

centrais nucleares que ocorreram no século passado, nomeadamente

Chernobyl e Fukushima. mas também devido ao aparecimento de novos

métodos alternativos de obtenção de energia.

O pico máximo da percentagem de energia nuclear foi de 17,5% da energia

total produzida no mundo, atingido em 1996, mas desde então essa

percentagem sofreu uma grande queda como se pode verificar na Figura 2.


A utilização da energia nuclear não se contabiliza apenas a nível global

e podem-se realizar estudos estatísticos que permitam verificar a

distribuição geográfica da mesma, isto é, verificar quais são os países

que produzem mais e quais são aqueles que consomem mais eletricidade

proveniente de fontes nucleares.

Na figura seguinte podemos verificar que no topo da lista dos países que

mais produzem energia nuclear encontramos duas das maiores potências

económicas a nível mundial, os Estados Unidos da América em primeiro

lugar e a China em segundo lugar. Os Estados Unidos, possuem 94 reatores

ativos e a percentagem de eletricidade proveniente da mesma é de 19%, já

a China possui 57 reatores ativos e ainda 27 em construção, sendo a

percentagem de geração no país de 5%. De ressaltar ainda a França que

tem no seu território 56 reatores ativos, e a sua percentagem de energia

elétrica produzida por via nuclear é de 65%, representando mais de

metade da energia produzida do país, sendo, portanto, esta a fonte de

energia mais dominante no território francês.

Em Portugal não existe qualquer tipo de produção de energia nuclear,

sendo a central nuclear mais próxima de Portugal a central de Almaraz em

Espanha. A mesma possui uma data de encerramento prevista para novembro

de 2027 e outubro de 2028 ^[5].

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incorretos.](./image-07.jpg)

**Figura 3 -** Os dez países com o maior número de reatores nucleares em operação no mundo ^[6]

Como já referido anteriormente, a maior parte da energia consumida pela

França provém de centrais nucleares, e, portanto, esta encontra-se no

topo da tabela dos países, a nível mundial, que mais utilizam a mesma.

De seguida encontra-se a Ucrânia, com 55% de toda a energia consumida de

origem nuclear. A fechar o top 3 encontra-se a Eslováquia, com 52%.

Outro procedimento mais recente que faz uso da energia atómica é a fusão

nuclear, cujo princípio é semelhante ao da fissão nuclear. Neste caso

dois núcleos fundem-se para formar outro núcleo, de menor massa, em que

a massa perdida é convertida em energia.

![A screenshot of a video game AI-generated content may be

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Este é o processo responsável pela produção de energia no Sol e outros

estrelas, onde núcleos de hidrogénio (e respetivos isótopos) se fundem

para formar núcleos de hélio ^[7].


A fusão nuclear é vista por muitos como o “Santo Graal” da obtenção de

energia limpa ilimitada, sem qualquer produção de resíduos radioativos.

No entanto a sua utilização em larga escala ainda se encontra limitada

pelo facto de serem necessárias elevadas temperaturas para iniciar o

processo, na ordem dos 150 milhões de ºC, e métodos eficientes para

conter o plasma que se forma, tornando a sua eficiência muito baixa. De

facto, só recentemente é que se conseguiu obter um valor energético

superior àquele utilizado para a ocorrência do processo ^[9].

Vários países uniram recentemente forças para construir o maior reator

de fusão nuclear do mundo, na França, através de um projeto denominado

ITER, *“International Thermonuclear Experimental Reactor”.* O objetivo é

que um dia se possa tornar possível a obtenção de energia limpa e

ilimitada à escala industrial ^[9].

[1] [NOVA | Einstein's Big Idea | Library Resource Kit: E = mc2

PBS](https://www.pbs.org/wgbh/nova/einstein/lrk-hand-emc2expl.html)

Einstein

[2] L. Baratta, “Introduction to nuclear engineering textbook”,

3^rd edition

[3] [Nuclear Power Plant Diagram: A Complete Guide 2023 |

Linquip](https://www.linquip.com/blog/nuclear-power-plant-guide/)

[4]

<https://www.worldnuclearreport.org/A-energia-nuclear-no-mundo#&gid=1&pid=1>

[5]

<https://www.publico.pt/2024/06/26/azul/noticia/espanha-anuncia-inicio-processo-desmantelamento-central-nuclear-almaraz-2095448>

[6]

<https://exame.com/mundo/os-10-paises-do-mundo-mais-dependentes-de-energia-nuclear/>

[7] [Nuclear energy - Energy

Encyclopedia](https://www.energyencyclopedia.com/en/nuclear-energy)

[8] [Fusion in stars - Nuclear fusion - Energy

Encyclopedia](https://www.energyencyclopedia.com/en/nuclear-fusion/thermonuclear-fusion/fusion-in-stars)

[9] <https://www.iter.org/few-lines>