Energia Nuclear

David Gon¸calves e Leonardo Sobral

February 2025

1 Introdu¸c˜ao

Atualmente, a humanidade vive um momento de transi¸c˜ao energ´etica. A necessidade de reduzir as

emiss˜oes de gases de efeito estufa e mitigar os impactos ambientais do uso de combust´ıveis f´osseis tem

impulsionado investimentos em tecnologias limpas. O futuro da energia depende do equil´ıbrio entre

inova¸c˜ao, sustentabilidade e acessibilidade. ` A medida que novas tecnologias s˜ao desenvolvidas, o de-

safio ser´a garantir que a transi¸c˜ao para fontes renov´aveis ocorra de forma justa e eficiente, assegurando

que todas as regi˜oes do mundo tenham acesso a uma energia segura, confi´avel e sustent´avel.

2 A Energia Nuclear como fonte de obten¸c˜ao de energia

A energia nuclear ´e uma das formas mais poderosas de gerar eletricidade, baseada na utiliza¸c˜ao da

energia armazenada no n´ucleo dos ´atomos A utiliza¸c˜ao desta fonte de energia possui vantagens sig-

nificativas, como a capacidade de gerar grandes quantidades de eletricidade sem emiss˜oes diretas de

gases de efeito estufa e com um funcionamento constante, ao contr´ario de fontes renov´aveis como

a solar ou a e´olica, que dependem das condi¸c˜oes clim´aticas. No entanto, tamb´em enfrenta desafios

importantes, como o risco de acidentes nucleares e o problema do armazenamento dos res´ıduos ra-

dioativos, que podem permanecer perigosos por milhares de anos. Apesar da controv´ersia, a energia

nuclear continua a ser uma das principais fontes de eletricidade do mundo, e os avan¸cos tecnol´ogicos

podem torn´a-la ainda mais segura e eficiente no futuro. Com o desenvolvimento da fus˜ao nuclear, h´a a

possibilidade de uma nova revolu¸c˜ao energ´etica, oferecendo uma fonte de energia limpa e praticamente

inesgot´avel.

3 Princ´ıpio de utiliza¸c˜ao da Energia Nuclear

Este tipo de energia pode ser libertado atrav´es de dois processos principais: a fiss˜ao nuclear, que

consiste na divis˜ao do n´ucleo de um ´atomo pesado, e a fus˜ao nuclear, que consiste na uni˜ao de n´ucleos

at´omicos mais leves para formar um mais pesado. O aproveitamento da energia at´omica baseia-se na

Teoria da Relatividade de Einstein que define um intercˆambio entre mat´eria e energia, pela seguinte

rela¸c˜ao [1]:

E = mc2 (1)

1

Em que E representa a energia, m a mat´eria e c corresponde ` a velocidade da luz, cujo valor ´e 3.8 ∗

108m/s. Atrav´es desta f´ormula compreende-se que uma part´ıcula que possua uma massa muito

pequena, ao ser multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz, corresponde a um valor energ´etico

muito grande. No contexto da utiliza¸c˜ao da energia nuclear, o que acontece ´e que o somat´orio da

massa das part´ıculas que se formam durante a rea¸c˜ao nuclear ´e inferior ao somat´orio da massa das

part´ıculas que reagiram. Esta diferen¸ca de massa ´e libertada na forma de energia, quantificada pela

equa¸c˜ao 1. Atualmente, todas as centrais nucleares em opera¸c˜ao utilizam a fiss˜ao nuclear, enquanto

a fus˜ao ainda est´a em fase de desenvolvimento.

4 Funcionamento de uma central nuclear

O funcionamento das centrais nucleares baseia-se na fiss˜ao de elementos como o urˆanio-235 ou o

plut´onio-239. Quando um neutr˜ao atinge o n´ucleo de um desses ´atomos, este divide-se em dois

fragmentos menores, libertando uma grande quantidade de energia t´ermica. Al´em disso, esta rea¸c˜ao

tamb´em gera novos neutr˜oes, que podem atingir outros n´ucleos e manter uma rea¸c˜ao em cadeia

controlada dentro do reator. O calor produzido ´e utilizado para aquecer ´agua, transformando-a em

vapor, que aciona turbinas ligadas a geradores el´etricos. Dessa forma, a energia libertada pela fiss˜ao

nuclear ´e convertida em eletricidade [2]. O funcionamento de uma central nuclear pode ser melhor

compreendido atrav´es do esquema da figura 1.

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Figure 1: Esquema de uma central nuclear

5 Utiliza¸c˜ao da Energia Nuclear no Mundo

A participa¸c˜ao nuclear na gera¸c˜ao global de energia no mundo fixa-se em 2023 num valor de 9,1%

de toda a energia produzida no mundo. Por´em, esta percentagem tem vindo a decrescer, muito por

culpa dos acidentes em centrais nucleares que ocorreram no s´eculo passado, nomeadamente Chernobyl

e Fukushima. mas tamb´em devido ao aparecimento de novos m´etodos alternativos de obten¸c˜ao de

energia. O pico m´aximo da percentagem de energia nuclear foi de 17,5% da energia total produzida

no mundo, atingido em 1996, mas desde ent˜ao essa percentagem sofreu uma grande queda como se

pode verificar na Figura 2.

2

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Figure 2: Gera¸c˜ao de Energia Nuclear no Mundo [4]

A utiliza¸c˜ao da energia nuclear n˜ao se contabiliza apenas a n´ıvel global e podem-se realizar estudos

estat´ısticos que permitam verificar a distribui¸c˜ao geogr´afica da mesma, isto ´e, verificar quais s˜ao os

pa´ıses que produzem mais e quais s˜ao aqueles que consomem mais eletricidade proveniente de fontes

nucleares. Na figura seguinte podemos verificar que no topo da lista dos pa´ıses que mais produzem

energia nuclear encontramos duas das maiores potˆencias econ´omicas a n´ıvel mundial, os Estados

Unidos da Am´erica em primeiro lugar e a China em segundo lugar. Os Estados Unidos, possuem 94

reatores ativos e a percentagem de eletricidade proveniente da mesma ´e de 19%, j´a a China possui 57

reatores ativos e ainda 27 em constru¸c˜ao, sendo a percentagem de gera¸c˜ao no pa´ıs de 5%. De ressaltar

ainda a Fran¸ca que tem no seu territ´orio 56 reatores ativos, e a sua percentagem de energia el´etrica

produzida por via nuclear ´e de 65%, representando mais de metade da energia produzida do pa´ıs,

sendo, portanto, esta a fonte de energia mais dominante no territ´orio francˆes. Em Portugal n˜ao existe

qualquer tipo de produ¸c˜ao de energia nuclear, sendo a central nuclear mais pr´oxima 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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Figure 3: Os dez pa´ıses com o maior n´umero de reatores nucleares em opera¸c˜ao no mundo [6]

Como j´a referido anteriormente, a maior parte da energia consumida pela Fran¸ca prov´em de centrais

nucleares, e, portanto, esta encontra-se no topo da tabela dos pa´ıses, a n´ıvel mundial, que mais utilizam

3

a mesma. De seguida encontra-se a Ucrˆania, com 55% de toda a energia consumida de origem nuclear.

A fechar o top 3 encontra-se a Eslov´aquia, com 52%.

4

6 Fus˜ao nuclear

6.1 Princ´ıpio de funcionamento

Outro procedimento mais recente que faz uso da energia at´omica ´e a fus˜ao nuclear, cujo princ´ıpio

e semelhante ao da fiss˜ao nuclear. Neste caso dois n´ucleos fundem-se para formar outro n´ucleo, de

menor massa, em que a massa perdida ´e convertida em energia. Este ´e o processo respons´avel pela

produ¸c˜ao de energia no Sol e outros estrelas, onde n´ucleos de hidrog´enio (e respetivos is´otopos) se

fundem para formar n´ucleos de h´elio [7].

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Figure 4: Rea¸c˜ao de fus˜ao nuclear [8]

6.2 Avan¸cos recentes

A fus˜ao nuclear ´e vista por muitos como o "Santo Graal" da obten¸c˜ao de energia limpa ilimitada,

sem qualquer produ¸c˜ao de res´ıduos radioativos. No entanto a sua utiliza¸c˜ao em larga escala ainda se

encontra limitada pelo facto de serem necess´arias elevadas temperaturas para iniciar o processo, na

ordem dos 150 milh˜oes de ºC, e m´etodos eficientes para conter o plasma que se forma, tornando a

sua eficiˆencia muito baixa. De facto, s´o recentemente ´e que se conseguiu obter um valor energ´etico

superior ` aquele utilizado para a ocorrˆencia do processo [9]. V´arios pa´ıses uniram recentemente for¸cas

para construir o maior reator de fus˜ao nuclear do mundo, na Fran¸ca, atrav´es de um projeto denominado

ITER, "International Thermonuclear Experimental Reactor". O objetivo ´e que um dia se possa tornar

poss´ıvel a obten¸c˜ao de energia limpa e ilimitada ` a escala industrial [9].

5

7 Referˆencias Bibliogr´aficas

[1] NOVA --- Einstein's Big Idea --- Library Resource Kit: E = mc2 Explained --- PBS Einstein [2] L. Baratta, "Introduction to nuclear engineering textbook", 3rd edition
[3] Nuclear Power Plant Diagram: A Complete Guide 2023 --- Linquip
[4] https://www.worldnuclearreport.org/A-energia-nuclear-no-mundogid=1pid=1%5C [5] https://www.publico.pt/2024/06/26/azul/noticia/espanha-anuncia-inicio-processo-desmantelamento-central-nuclear-almaraz-2095448%5C [6] https://exame.com/mundo/os-10-paises-do-mundo-mais-dependentes-de-energia-nuclear/%5C [7] Nuclear energy - Energy Encyclopedia
[8] Fusion in stars - Nuclear fusion - Energy Encyclopedia
[9] https://www.iter.org/few-lines

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