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17ef7d David Gonçalves 2025-02-28 10:43:15
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1 
Energia Nuclear
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3
David Gon¸calves e Leonardo Sobral
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February 2025
6
7
> **1 Introdu¸c˜ao**
8
9
Atualmente, a humanidade vive um momento de transi¸c˜ao energ´etica. A
10
necessidade de reduzir as
11
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emiss˜oes de gases de efeito estufa e mitigar os impactos ambientais do
13
uso de combust´ıveis f´osseis tem
14
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impulsionado investimentos em tecnologias limpas. O futuro da energia
16
depende do equil´ıbrio entre
17
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inova¸c˜ao, sustentabilidade e acessibilidade. \` A medida que novas
19
tecnologias s˜ao desenvolvidas, o de-
20
21
safio ser´a garantir que a transi¸c˜ao para fontes renov´aveis ocorra de
22
forma justa e eficiente, assegurando
23
24
> que todas as regi˜oes do mundo tenham acesso a uma energia segura,
25
> confi´avel e sustent´avel.
26
>
27
> **2 A Energia Nuclear como fonte de obten¸c˜ao de energia**
28
29
A energia nuclear ´e uma das formas mais poderosas de gerar
30
eletricidade, baseada na utiliza¸c˜ao da
31
32
energia armazenada no n´ucleo dos ´atomos A utiliza¸c˜ao desta fonte de
33
energia possui vantagens sig-
34
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nificativas, como a capacidade de gerar grandes quantidades de
36
eletricidade sem emiss˜oes diretas de
37
38
gases de efeito estufa e com um funcionamento constante, ao contr´ario
39
de fontes renov´aveis como
40
41
a solar ou a e´olica, que dependem das condi¸c˜oes clim´aticas. No
42
entanto, tamb´em enfrenta desafios
43
44
importantes, como o risco de acidentes nucleares e o problema do
45
armazenamento dos res´ıduos ra-
46
47
dioativos, que podem permanecer perigosos por milhares de anos. Apesar
48
da controv´ersia, a energia
49
50
nuclear continua a ser uma das principais fontes de eletricidade do
51
mundo, e os avan¸cos tecnol´ogicos
52
53
podem torn´a-la ainda mais segura e eficiente no futuro. Com o
54
desenvolvimento da fus˜ao nuclear, h´a a
55
56
possibilidade de uma nova revolu¸c˜ao energ´etica, oferecendo uma fonte
57
de energia limpa e praticamente
58
59
> inesgot´avel.
60
>
61
> **3 Princ´ıpio de utiliza¸c˜ao da Energia Nuclear**
62
63
Este tipo de energia pode ser libertado atrav´es de dois processos
64
principais: a fiss˜ao nuclear, que
65
66
consiste na divis˜ao do n´ucleo de um ´atomo pesado, e a fus˜ao nuclear,
67
que consiste na uni˜ao de n´ucleos
68
69
at´omicos mais leves para formar um mais pesado. O aproveitamento da
70
energia at´omica baseia-se na
71
72
Teoria da Relatividade de Einstein que define um intercˆambio entre
73
mat´eria e energia, pela seguinte
74
75
> rela¸c˜ao \[1\]:
76
>
77
> *E* = *mc*2 (1)
78
79
1
80
81
Em que E representa a energia, m a mat´eria e c corresponde \` a
82
velocidade da luz, cujo valor ´e 3*.*8 *∗*
83
84
> 108*m/s*. Atrav´es desta f´ormula compreende-se que uma part´ıcula que
85
> possua uma massa muito
86
87
pequena, ao ser multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz,
88
corresponde a um valor energ´etico
89
90
muito grande. No contexto da utiliza¸c˜ao da energia nuclear, o que
91
acontece ´e que o somat´orio da
92
93
massa das part´ıculas que se formam durante a rea¸c˜ao nuclear ´e
94
inferior ao somat´orio da massa das
95
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part´ıculas que reagiram. Esta diferen¸ca de massa ´e libertada na forma
97
de energia, quantificada pela
98
99
equa¸c˜ao 1. Atualmente, todas as centrais nucleares em opera¸c˜ao
100
utilizam a fiss˜ao nuclear, enquanto
101
102
> a fus˜ao ainda est´a em fase de desenvolvimento.
103
>
104
> **4 Funcionamento de uma central nuclear**
105
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O funcionamento das centrais nucleares baseia-se na fiss˜ao de elementos
107
como o urˆanio-235 ou o
108
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> plut´onio-239. Quando um neutr˜ao atinge o n´ucleo de um desses
110
> ´atomos, este divide-se em dois
111
112
fragmentos menores, libertando uma grande quantidade de energia
113
t´ermica. Al´em disso, esta rea¸c˜ao
114
115
tamb´em gera novos neutr˜oes, que podem atingir outros n´ucleos e manter
116
uma rea¸c˜ao em cadeia
117
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controlada dentro do reator. O calor produzido ´e utilizado para aquecer
119
´agua, transformando-a em
120
121
vapor, que aciona turbinas ligadas a geradores el´etricos. Dessa forma,
122
a energia libertada pela fiss˜ao
123
124
nuclear ´e convertida em eletricidade \[2\]. O funcionamento de uma
125
central nuclear pode ser melhor
126
127
> compreendido atrav´es do esquema da figura 1.
128
129
![](vertopal_d76e4c666f214e5f827aab22a7cf2082/media/image1.png){width="3.05in"
130
height="1.5930544619422573in"}
131
132
Figure 1: Esquema de uma central nuclear
133
134
> **5 Utiliza¸c˜ao da Energia Nuclear no Mundo**
135
136
A participa¸c˜ao nuclear na gera¸c˜ao global de energia no mundo fixa-se
137
em 2023 num valor de 9,1%
138
139
de toda a energia produzida no mundo. Por´em, esta percentagem tem vindo
140
a decrescer, muito por
141
142
culpa dos acidentes em centrais nucleares que ocorreram no s´eculo
143
passado, nomeadamente Chernobyl
144
145
e Fukushima. mas tamb´em devido ao aparecimento de novos m´etodos
146
alternativos de obten¸c˜ao de
147
148
energia. O pico m´aximo da percentagem de energia nuclear foi de 17,5%
149
da energia total produzida
150
151
no mundo, atingido em 1996, mas desde ent˜ao essa percentagem sofreu uma
152
grande queda como se
153
154
> pode verificar na Figura 2.
155
156
2
157
158
![](vertopal_d76e4c666f214e5f827aab22a7cf2082/media/image2.png){width="3.05in"
159
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160
161
Figure 2: Gera¸c˜ao de Energia Nuclear no Mundo \[4\]
162
163
A utiliza¸c˜ao da energia nuclear n˜ao se contabiliza apenas a n´ıvel
164
global e podem-se realizar estudos
165
166
estat´ısticos que permitam verificar a distribui¸c˜ao geogr´afica da
167
mesma, isto ´e, verificar quais s˜ao os
168
169
pa´ıses que produzem mais e quais s˜ao aqueles que consomem mais
170
eletricidade proveniente de fontes
171
172
nucleares. Na figura seguinte podemos verificar que no topo da lista dos
173
pa´ıses que mais produzem
174
175
energia nuclear encontramos duas das maiores potˆencias econ´omicas a
176
n´ıvel mundial, os Estados
177
178
Unidos da Am´erica em primeiro lugar e a China em segundo lugar. Os
179
Estados Unidos, possuem 94
180
181
reatores ativos e a percentagem de eletricidade proveniente da mesma ´e
182
de 19%, j´a a China possui 57
183
184
reatores ativos e ainda 27 em constru¸c˜ao, sendo a percentagem de
185
gera¸c˜ao no pa´ıs de 5%. De ressaltar
186
187
ainda a Fran¸ca que tem no seu territ´orio 56 reatores ativos, e a sua
188
percentagem de energia el´etrica
189
190
produzida por via nuclear ´e de 65%, representando mais de metade da
191
energia produzida do pa´ıs,
192
193
sendo, portanto, esta a fonte de energia mais dominante no territ´orio
194
francˆes. Em Portugal n˜ao existe
195
196
qualquer tipo de produ¸c˜ao de energia nuclear, sendo a central nuclear
197
mais pr´oxima de Portugal a
198
199
central de Almaraz em Espanha. A mesma possui uma data de encerramento
200
prevista para novembro
201
202
> de 2027 e outubro de 2028 \[5\].
203
204
![](vertopal_d76e4c666f214e5f827aab22a7cf2082/media/image3.png){width="3.05in"
205
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206
207
Figure 3: Os dez pa´ıses com o maior n´umero de reatores nucleares em
208
opera¸c˜ao no mundo \[6\]
209
210
Como j´a referido anteriormente, a maior parte da energia consumida pela
211
Fran¸ca prov´em de centrais
212
213
nucleares, e, portanto, esta encontra-se no topo da tabela dos pa´ıses,
214
a n´ıvel mundial, que mais utilizam
215
216
3
217
218
a mesma. De seguida encontra-se a Ucrˆania, com 55% de toda a energia
219
consumida de origem nuclear.
220
221
> A fechar o top 3 encontra-se a Eslov´aquia, com 52%.
222
223
4
224
225
> **6 Fus˜ao nuclear**
226
>
227
> **6.1 Princ´ıpio de funcionamento**
228
229
Outro procedimento mais recente que faz uso da energia at´omica ´e a
230
fus˜ao nuclear, cujo princ´ıpio
231
232
e semelhante ao da fiss˜ao nuclear. Neste caso dois n´ucleos fundem-se
233
para formar outro n´ucleo, de
234
235
menor massa, em que a massa perdida ´e convertida em energia. Este ´e o
236
processo respons´avel pela
237
238
produ¸c˜ao de energia no Sol e outros estrelas, onde n´ucleos de
239
hidrog´enio (e respetivos is´otopos) se
240
241
> fundem para formar n´ucleos de h´elio \[7\].
242
243
![](vertopal_d76e4c666f214e5f827aab22a7cf2082/media/image4.png){width="1.8305544619422571in"
244
height="2.629166666666667in"}
245
246
Figure 4: Rea¸c˜ao de fus˜ao nuclear \[8\]
247
248
> **6.2 Avan¸cos recentes**
249
250
A fus˜ao nuclear ´e vista por muitos como o "Santo Graal" da obten¸c˜ao
251
de energia limpa ilimitada,
252
253
sem qualquer produ¸c˜ao de res´ıduos radioativos. No entanto a sua
254
utiliza¸c˜ao em larga escala ainda se
255
256
encontra limitada pelo facto de serem necess´arias elevadas temperaturas
257
para iniciar o processo, na
258
259
ordem dos 150 milh˜oes de ºC, e m´etodos eficientes para conter o plasma
260
que se forma, tornando a
261
262
sua eficiˆencia muito baixa. De facto, s´o recentemente ´e que se
263
conseguiu obter um valor energ´etico
264
265
superior \` aquele utilizado para a ocorrˆencia do processo \[9\].
266
V´arios pa´ıses uniram recentemente for¸cas
267
268
para construir o maior reator de fus˜ao nuclear do mundo, na Fran¸ca,
269
atrav´es de um projeto denominado
270
271
ITER, "International Thermonuclear Experimental Reactor". O objetivo ´e
272
que um dia se possa tornar
273
274
> poss´ıvel a obten¸c˜ao de energia limpa e ilimitada \` a escala
275
> industrial \[9\].
276
277
5
278
279
> **7 Referˆencias Bibliogr´aficas**
280
>
281
> \[1\] NOVA --- Einstein's Big Idea --- Library Resource Kit: E = mc2
282
> Explained --- PBS Einstein \[2\] L. Baratta, "Introduction to nuclear
283
> engineering textbook", 3rd edition\
284
> \[3\] Nuclear Power Plant Diagram: A Complete Guide 2023 --- Linquip\
285
> \[4\]
286
> https://www.worldnuclearreport.org/A-energia-nuclear-no-mundogid=1pid=1\
287
> \[5\]
288
> https://www.publico.pt/2024/06/26/azul/noticia/espanha-anuncia-inicio-processo-desmantelamento-central-nuclear-almaraz-2095448\
289
> \[6\]
290
> https://exame.com/mundo/os-10-paises-do-mundo-mais-dependentes-de-energia-nuclear/\
291
> \[7\] Nuclear energy - Energy Encyclopedia\
292
> \[8\] Fusion in stars - Nuclear fusion - Energy Encyclopedia\
293
> \[9\] https://www.iter.org/few-lines
294
295
6