A tecnologia nuclear na campanha contra as DSTs

Na época do Carnaval, as campanhas contra a AIDS e outras DSTs ganham força. Aproveitando, então, esse embalo carnavalesco, vamos falar um pouquinho do papel da tecnologia nuclear nessa causa.

Você sabia, caro leitor, que os preservativos masculinos, vulgo camisinhas, são esterelizados através da irradiação com raios gama? Para isso, utiliza-se um irradiador gama industrial com o Cobalto-60 como fonte da radiação.


Essa fonte é instalada em uma câmara de irradiação com grossas paredes de concreto, que funcionam como blindagem, atenuando o escape de radiação da câmara.

Os produtos a serem irradiados são colocados em caixas ou "containers" e através de um monotrilho são conduzidos para o interior da câmara de irradiação, onde recebem a dose programada de radiação gama (veja a imagem e o vídeo abaixo).

Operadores qualificados controlam e monitoram eletronicamente a fonte de radiação e o tratamento dos produtos, através de um console situado fora da câmara de irradiação.

Fonte: MDS Nordion, Canadá - empresa fabricante de irradiadores. Retirada do site do CENA.

É importante mencionar que devido ao alto poder de penetração dos raios gama, esse processo de esterilização é feito com as camisinhas já embaladas. Além disso, como esse processo não gera resíduos, não há a necessidade de quarentena: as camisinhas podem ser utilizadas logo após a esterilização!

Além das camisinhas, muitos outros produtos são esterelizados com a irradiação gama: alimentos, produtos médico-hospitalares (luvas, seringas, agulhas, gaze, máscaras cirúrgicas, etc.), cosméticos, fármacos e medicamentos (inclusive suas embalagens), produtos fitoterápicos (como os chás, por exemplo) e até as turfas (substrato utilizado no plantio da soja).

No Brasil, já existem empresas que possuem irradiador próprio para esterilizar seus produtos, como a Jhonson & Jhonson, e outras que prestam serviços, como a CBE EMBRARAD.

No vídeo abaixo (em inglês), há um esquema do funcionamento de uma planta industrial de irradiação gama multi-propósito.




Para saber mais:

Equipamentos Utilizados para Irradiação de Alimentos e/ou Outros Materiais

Irradiação de Outros Materiais

Game nuclear

Que tal controlar uma central nuclear? No jogo "Nuclear Power Plant Simulator", desenvolvido pela AE4RV, você pode! O objetivo é produzir o máximo de eletricidade possível, mantendo o reator dentro de seus limites operacionais e evitando o pior: o derretimento do núcleo!

Mas, antes de jogar, vamos a algumas informações úteis!

A geração de eletricidade: A planta nuclear que você irá controlar é do tipo PWR (Pressurized Water Reactor), ou reator à água pressurizada. Este é o tipo de reator mais comum no mundo e é do tipo que temos instalado em Angra dos Reis (RJ). Na figura abaixo há um esquema desse tipo de usina nuclear.

Esquema de uma usina nuclear. Adaptado do site da AE4RV.

Dentro do reator nuclear, os átomos de urânio são "divididos" (em termos técnicos, os núcleos dos átomos sofrem fissão), liberando energia (calor) e nêutrons. Esses nêutrons liberados podem induzir a fissão em outros átomos de Urânio, liberando mais energia e mais nêutrons, e assim sucessivamente, provocando uma reação em cadeia.

Nesse processo, há liberação de calor que é, então, usado para aquecer a água do circuito primário (Primary Coolant Loop, na figura). Essa água quente passa por um trocador de calor (Heat Exchanger, na figura), esquentando a água do circuito secundário (Secundary Coolant Loop) e transformando-a em vapor. A usina nuclear gera eletricidade forçando o vapor de água através de uma turbina (Steam Turbine) que, por sua vez, gira um gerador elétrico (Eletric Generator). Depois da turbina, o vapor de água passa por uma torre de resfriamento (Cooling Tower), onde se condensa, retornando como água para o trocador de calor.

Controlando a reação em cadeia: Felizmente, existem meios de controlar a reação de fissão dos átomos de Urânio. No jogo, usaremos as chamadas barras de controle para isso. O reator é equipado com barras de controle que são boas para absorver nêutrons, impedindo-os de induzirem novas fissões. Se as barras de controle são puxados para fora do núcleo do reator, há menos material absorvedor no núcleo e mais fissões podem ocorrer. Inserindo as barras no reator, gradualmente a reação em cadeia se desacelera, pois há cada vez menos nêutrons disponíveis para induzir novas fissões. Para simplificar, pense nas posições das barras de controle como o "acelerador" do reator. O reator é "desligado" quando as barras estão totalmente inseridas no núcleo.

Note que a geração de eletricidade é uma combinação de três fatores (pelo menos): a reação em cadeia no núcleo do reator, a taxa com a qual o circuito primario remove calor do núcleo e a taxa com a qual o circuito secundário remove calor do circuito primário. Assim, não adianta nada subir as barras de controle de uma vez, aumentando rapidamente a reação em cadeia, sem que o primário e o secundário consigam remover esse calorão liberado no núcleo! É preciso encontrar um equilíbrio entre o calor gerado no núcleo e o calor transportado até a turbina (em forma de vapor).

Jogando o Jogo

O "Nuclear Power Plant Simulator" é um jogo baseado em turnos. Você define a posição das barras de controle e a velocidade (ou melhor, o fluxo) de refrigerante primário e secundário uma vez por dia. Quando estiver satisfeito com suas escolhas, aperte o botão "Next Day" e verifique suas temperaturas e potência de saída. Depois, ajuste as barras de controle e as configurações de fluxo do refrigerante primário e do secundário novamente.

À medida que a planta gera eletricidade, o combustível (Urânio) vai sendo consumido. No jogo, a planta é operada até que o nível de combustível fique abaixo de 5%, momento em que o desempenho do jogador é avaliado.

Os displays: O visor principal apresenta a maioria dos dados necessários para monitorar a planta. Ele mostra as temperaturas do reator, do trocador de calor e da torre de resfriamento, os limites dessas temperaturas, a potência, o valor da energia produzida, os níveis de refrigerante e as taxas de vazamento das águas. Os medidores analógicos dão uma indicação alternativa (mais visual) das temperaturas (RT = do reator, HET = do trocador de calor e CTT= da torre de resfriamento) e da potência (PWR). As luzes de advertência na parte superior dizem se algo está errado ou passando dos limites operacionais.  

Manutenção da planta: Se ocorrer vazamentos, falhas das bombas de refrigerante, ou alguma outra falha grave e você precisar invocar o sistema de manutenção, é necessário, antes, desligar o reator inserindo totalmente as barras de controle (posição 0). Uma vez que a temperatura do reator fique abaixo de 100 graus Celsius, a planta será desligada e todos os sistemas passarão cuidadosamente pela manutenção. Você pode usar o refrigerante de emergência para acelerar o resfriamento do reator.

Dica: O refrigerante de emergência não é reciclado como os outros refrigerantes e sua oferta é limitada. Você vai ter um novo suprimento de refrigerante de emergência durante a manutenção. Além disso, não use manutenção se você não precisar dela - isso exige vários dias de tempo ocioso e vai diminuir a sua média de produção de energia.

O jogo é pago, mas sua versão "demo" pode ser acessada nesse link. Divirtam-se e me contem como foram!

Viagem na eletricidade: hidráulicos versus termoelétricos

Há tempos que me deparei com uma série de vídeos franceses bastante didáticos sobre eletricidade. Três vídeos, em especial, falam sobre as diferenças entre a geração de eletricidade através das hidroelétricas e das termoelétricas.

Vale lembrar que a energia nuclear pode ser englobada na categoria das termoelétricas, sendo diferente das termoelétricas convencionais principalmente na maneira como a água é aquecida para gerar o vapor de água que movimentará a turbina! No caso das usinas nucleares, o calor vem da fissão dos núcleos de Urânio ou Plutônio (veja mais aqui), enquanto que as termoelétricas convencionais queimam carvão ou gás natural para produzir o calor necessário.

Com esses vídeos bem humorados também é possível entender porque as usinas nucleares são instaladas próximas aos mares e rios. Confiram!

OBS.: Bom para as aulas de física no ensino médio!








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Um pouco de fissão nuclear

Como funcionam os reatores nucleares?

E se o Irã cruzar a linha?

"Armas nucleares por si só têm pouca valia; elas não fizeram Saddam se render, não levaram a Sérvia a abrir mão do Kosovo nem intimidaram vietnamitas."

LEONAM DOS SANTOS GUIMARÃES

Publicado Folha de São Paulo, 

27 janeiro 2012

O Irã já tem capacidade nuclear, mas a construção de armas nucleares não é uma consequência necessária dessa constatação. A Suécia, a Alemanha e o Japão também têm capacidade nuclear. Mas esses países nunca cruzaram a linha entre "ter capacidade nuclear" e "ter armas nucleares". No Brasil, a Constituição veta cruzar essa linha. Israel, Índia, Paquistão e Coreia do Norte, por outro lado, fizeram isso.

Se o Irã vier a cruzar essa linha nos próximos anos, irá descobrir rapidamente aquilo que todos os líderes das potências que possuem armas nucleares já sabem (ou deveriam saber): as armas por si só têm pouca valia.

Os países que têm armas nucleares não podem usá-las para forçar as suas demandas a outras nações. Se pudessem, os Estados nucleares e não nucleares nunca entrariam em um conflito armado convencional, como a Guerra das Malvinas.

A posse de armas nucleares não foi suficiente para obrigar a rendição de Saddam Hussein em 1991 ou em 2003. Também não conseguiu forçar a Sérvia a abrir mão do Kosovo em 1999. Nem as armas nucleares americanas, em 1965, nem as chinesas, em 1979, conseguiram intimidar os vietnamitas.

Paradoxalmente, existem casos em que Estados que não possuem armas nucleares se lançaram em conflitos contra Estados que possuem. As armas nucleares israelenses não impediram os ataques sírios e egípcios em 1973. As armas nucleares russas não intimidaram a Geórgia em 2008, assim como não intimidam aos tchetchenos até hoje.

A Coreia do Norte tem armas nucleares há cinco anos. Ainda assim, além de não conseguir intimidar a Coreia do Sul, o país nem sequer forçou outros países a fornecer, por exemplo, alimentos suficientes para afastar a desnutrição endêmica que grassa em seu país.

A posse de armas nucleares não garante que os vizinhos de um país se curvem a seus interesses. Elas também não podem resolver litígios fronteiriços. As armas nucleares não podem impedir ataques terroristas, assim como não podem derrubar governos estrangeiros.

De fato, como o Paquistão aprendeu recentemente, armas nucleares nem mesmo garantem a própria integridade territorial, tendo em vista as ações do Taleban afegão.

Muitos argumentam que o Irã esteja sendo dirigido por um culto messiânico e apocalíptico, que não pode ser contido nem dissuadido.

Essas mesmas acusações já foram feitas, com melhores justificativas, ao Partido Comunista da China sob Mao Tsé-tung. Mas, embora o Irã, sem dúvida, exerça uma influência negativa na região, não há, de forma alguma, indícios de que o país planeje realizar o suicídio nacional, dada a esmagadora superioridade nuclear ocidental.

O desafio que a comunidade internacional enfrenta é estabelecer estratégias estruturadas de dissuasão e de contenção de países potencialmente proliferantes. É necessário também evitar a tentação de revidar impensadamente sob motivação do medo exagerado ou de "objetivos maiores" não explicitamente declarados.

A história nos mostra que a busca pela posse de armas nucleares é muito mais uma resposta dissuasória a ameaças percebidas do que a preparação para uma agressão. Gaddafi deve ter se arrependido de ter abandonado esse objetivo em 2003.


LEONAM DOS SANTOS GUIMARÃES, Doutor em engenharia naval e mestre em engenharia nuclear, é membro do grupo de assessoria permanente em energia nuclear da Agência Internacional de Energia Atômica e assistente da Presidência da Eletronuclear S.A.

Top 9 mitos sobre energia nuclear

Fonte: Site da American Nuclear Society
Traduzido e adaptado por Pamela Piovezan.

Vários mitos cercam o tema "energia nuclear". Para ajudar a esclarecer alguns desses mitos, a American Nuclear Society, uma organização internacional com cerca de 11.000 membros da área nuclear entre cientistas, engenheiros, educadores e estudantes, preparou uma lista dos 10 mitos mais famosos nos Estados Unidos.

Como isso foi feito antes do acidente de Fukushima, traduzi e adaptei esse material para incluir algumas das consequências do acidente. Claro que cada um dos mitos, por si só, daria um texto imenso sobre o assunto. Por isso, lembre-se, esse post é apenas uma visão geral. Alguns dos temas já apareceram em outros posts aqui do blog e estão indicados no final desse post.


Mito #1. As pessoas recebem a maior parte da dose anual de radiação dos reatores nucleares.

Fato: Nós estamos cercados por radiação natural. No solo, nos alimentos e até no ar que respiramos existem elementos radioativos. No caso dos Estados Unidos, o país com o maior número de reatores nucleares do mundo, apenas 0,005% da dose média anual de radiação recebida pelas pessoas vem dos reatores nucleares. Essa dose é 100 vezes menor que aquela liberada na queima do carvão mineral pelas termoelétricas (devido a traços de Urânio, Bário, Tório e Potássio radioativos presentes nas cinzas) [1], 200 vezes menor que a que recebemos em um vôo transatlântico (devido aos raios cósmicos) e equivalente àquela que ingerimos ao comer uma banana por ano (devido ao Potássio-40) [2].

Mito #2: Um reator nuclear pode explodir como uma bomba nuclear.

Fato:É impossível que um reator exploda como uma bomba nuclear. Isso porque as bombas contêm materiais especias em configurações particulares que visam à explosão nuclear. Os reatores nucleares são projetados para que, mesmo no caso dos acidentes mais sérios, a reação em cadeia não se torne descontrolada por tempo suficiente para causar uma explosão nuclear. No caso do acidente de Fukushima, por exemplo, a explosão do prédio do reator foi ocasionada por uma reação química e não pela fissão nuclear descontrolada, como nas bombas atômicas.

Mito #3: A energia nuclear é prejudicial ao meio ambiente.

Fato: Reatores nucleares não emitem gases do efeito estufa durante sua operação. Durante toda a vida útil das usinas, a emissão total de gases do efeito estufa (nas fases de construção, do ciclo do combustível e do desaparelhamento da usina) é comparável à emissão de fontes renováveis de energia como a solar e a eólica [3]. Além disso, as usinas nucleares ocupam uma área menor de solo que as demais fontes energéticas para gerar a mesma quantidade de energia.

Mito #4: Energia nuclear não é segura.

Fato: Energia nuclear é  tão ou mais segura que qualquer outra forma de geração de energia disponível. Nos 50 anos de história das plantas comerciais dos Estados Unidos, por exemplo, nenhum membro do público foi machucado ou morto devido aos reatores nucleares. Um estudo de 2010 da Nuclear Energy Agency [4] compara o número de acidentes e mortos associados às diferentes formas de geração de energia (incluindo toda a cadeia energética). Entre 1969 e 2000, as termoelétricas a carvão ocasionaram, nos países não-membros da OECD (isto é, países em desenvolvimento e subdesenvolvidos), 1.044 acidentes com 18.017 mortes. As hidrelétricas causaram, no mesmo período, 10 acidentes com 29.924 fatalidades. Já a indústria nucleoelétrica resultou em 1 acidente (o de Chernobil) com cerca de 31 mortes imediatas.

Mito #5: Não existe nenhuma solução para a grande quantidade de lixo nuclear que está sendo gerado.

Fato: Todo o combustível nuclear usado nas usinas do mundo todo nos últimos 50 anos encheria um campo de futebol com uma altura menor que 10 metros! E mais, cerca de 95% desse "lixo" pode ser reciclado! [5]. A solução defendida pela comunidade científica internacional para o depósito final dos combustíveis usados são os repositórios geológicos nos quais o material radioativo ficaria armazenado indefinidamente [6]. Países que tem seus programas nucleares em estágio avançado já se ocupam da construção desses repositórios. A França e o Canadá, por exemplo, prevêem a operação de seus repositórios geológicos para 2025. Os Estados Unidos já têm um repositório pronto para receber os combustíveis usados em Yucca Mountain (Nevada). Entretanto, o país vive hoje um impasse político nessa questão e ainda não há autorização legal para seu funcionamento.

Mito #6: A maioria dos norte-americanos não apóiam a energia nuclear.

Fato: Em pesquisas de opinião realizadas em 2009 (e, portanto, antes de Fukushima), cerca de 70% dos norte-americanos apoiavam a energia nuclear [7]. Além disso, 84% dos americanos viam a energia nuclear como uma importante fonte de eletricidade para o futuro e 70% aceitariam um novo reator nas instalações da planta nuclear mais próxima. Seis meses após o acidente de Fukushima, cerca de 62% dos norte-americanos apoiavam a energia nuclear [8]. Além disso, 59% dos americanos apoiam a construção de novas usinas nucleares ecerca de 67% aceitariam um novo reator nas instalações da planta nuclear mais próxima.

Mito # 7: Um "Chernobil" brasileiro mataria milhares de pessoas.

Fato: Um acidente do tipo Chernobil não poderia ocorrer no Brasil porque esse tipo de reator nunca foi construído ou operado aqui. As fatalidades durante o acidente de Chernobil ocorreram nos profissionais que tomaram as ações de mitigação imediata do acidente [9]. No público que recebeu altas doses de radiação, o aumento da incidência de câncer é muito pequeno para ser medido (e associado exclusivamente à radiação) quando comparado às outras causas possíveis de câncer, tais como poluição do ar ou uso de cigarros.

Mito #8: O lixo radioativo não pode ser transportado de forma segura.

Fato: O combustível usado vem sendo transportado de forma segura nos Estados Unidos por caminhões, trens e navios cargueiros em cascos especialmente feitos pra isso. Estes cascos são testados contra vários tipos de batidas e incêndios, sobrevivendo intactos, sem liberar radioatividade. Milhares de cargas já foram transportadas sem vazamentos ou fraturas em tais cascos [10].

"Crash test" com uma locomotiva de um casco para transporte de material radioativo. O casco (vermelho) permanece inteiro após o impacto. Fonte: The Canadian Nuclear FAQ.

Mito #9: O combustível nuclear usado é mortal por 10.000 anos.

Fato: O combustível nuclear usado pode ser reciclado para fazer novos combustíveis ou subprodutos [11]. A maior parte dos rejeitos produzidos neste processo requer um tempo de armazenamento menor que 300 anos para que a atividade caia até níveis não prejudiciais à saúde. Menos de 1% desses rejeitos são radioativos por 10.000 anos e precisam ser armazenados indefinidamente (nos depósitos geológicos, por exemplo).


Para saber mais:

[1] National Council on Radiation Protection and Measurements No. 92 and 95.
[2] CDR Handbook on Radiation Measurement and Protection.
[3] P.J. Meier, "Life-Cycle Assessment of Electricity Generation Systems and Applications for Climate Change Policy Analysis," 2002.
[4] Comparing Nuclear Accident Risks with Those from Other Energy Sources, NEA, 2010.
[5] K.S. Krane, Introductory Nuclear Physics, John Wiley and Sons, 1988.
[6] Progress Towards Geologic Disposal of Radioactive Waste: Where do We Stand?, Nuclear Energy Agency, OECD report, 1999.
[7] Perspectives on Public Opinion, NEI publication, June 2008.
[8] Latest Trends in U.S. Public Opinion About Nuclear Energy, NEI, Sept. 2011.
[9] Chernobyl Forum reports 20-year findings, offers recommendations, Nuclear News, Oct-05.
[10] DOE Fact Shee.
[11] K.S. Krane, Introductory Nuclear Physics, John Wiley and Sons, 1988.

The Nuclear Energu Opinion, Bernard Cohen, 1990.


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Palestra na rede: "Acidente nuclear no Japão"

Usinas de Angra batem recorde de geração em 2011

Fonte: Site da Eletronuclear

As usinas nucleares Angra 1 e Angra 2 fecharam o ano de 2011 gerando, juntas, 15.644.251 megawatts-hora (MWh) – a melhor marca da história da central nuclear. Essa energia seria suficiente para abastecer Brasília, Belo Horizonte, Maceió, Curitiba e Angra dos Reis por aproximadamente 1 ano.

Segundo dados do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), no ano passado, a energia nuclear foi a segunda maior fonte de geração de eletricidade do país, só ficando atrás das hidroelétricas, responsáveis por 91% do total de energia fornecida ao Sistema Interligado Nacional (SIN).

Em 2011, a produção de Angra 1 e Angra 2 representou 3,17% da matriz elétrica brasileira. Particularmente, no que diz respeito ao Rio de Janeiro, a energia nuclear gerou o equivalente a um terço do consumo total de energia elétrica do estado.

Recordes individuais

No ano passado, Angra 1 e Angra 2, individualmente, também bateram recordes de produção. Angra 1 gerou 4.654.487 MWh – valor que supera os 4.263.040 MWh gerados em 2010, maior marca anterior. O desempenho torna-se ainda mais significativo quando se leva em conta que este recorde foi atingido num ano de parada para recarga de combustível.

A expectativa é que o resultado em 2012 seja ainda melhor, na medida em que Angra 1 vai estar disponível para operar o ano inteiro. Nesse ano, o ciclo de operação da unidade será mais longo, fazendo com que não seja necessária parada para reabastecimento e manutenção programada.

Angra 2, por sua vez, teve uma produção de 10.989.764 MWh em 2011 – superando o recorde anterior, obtido em 2008, de 10.488.289 MWh. O fator de disponibilidade da usina no ano passado (ou seja, o tempo em que ela esteve disponível para gerar 100% de sua capacidade) foi de 99,09% - o maior fator anual desde o inicio de sua operação comercial, em 2001.

Os desdobramentos do acidente de Fukushima no setor nuclear no mundo todo

Fonte: Site da Eletronuclear

Já está disponível a edição de novembro do Panorama da Energia Nuclear no Mundo, publicação da Gerência de Planejamento Estratégico da Eletrobras Eletronuclear. O informativo traz atualizações sobre o acidente de Fukushima e comenta os efeitos do episódio em países como os EUA, que está em processo de retomar a construção de usinas nucleares, e a Alemanha, que desligou vários reatores e estabeleceu uma data para o fechamento dos demais. Também comenta a situação em outras nações que, recentemente, tomaram decisões desfavoráveis à energia nuclear, como Bélgica, Itália e Suíça.

Segundo o texto, apesar do aumento do sentimento antinuclear após o acidente na central japonesa, a tecnologia nuclear permanece a mais barata e mais eficiente fonte de energia, segundo relatório de julho de 2011 da consultora financeira KPMG. A publicação também cita relatório da Agência Internacional de Energia (AIE) publicado em novembro que ressalta a importância da energia nuclear para mitigar os efeitos da mudança climática.

Essa edição traz ainda uma nova seção sobre os resíduos nucleares e, em especial, as radiações, buscando tratar de forma acessível conceitos como doses equivalentes, critérios, unidades de medição da radiação e seus efeitos nos seres vivos.

Além disso, aborda temas como acordos comerciais e cooperação nuclear; urânio; combustível irradiado, proliferação e riscos para a segurança; aplicações nucleares e descomissionamento.

Leia a nova edição do Panorama da Energia Nuclear no Mundo. Informe-se!