Reator nuclear não explode como uma bomba nuclear, artigo de Antonio Germano Gomes Pinto

Publicado em março 23, 2011 por

Tags: acidente nuclear, energia nuclear

Cidade fantasma de Pripyat com a usina nuclear de Chernobil ao fundo. Foto Wikipedia
Cidade fantasma de Pripyat com a usina nuclear de Chernobil ao fundo. Foto Wikipedia

[EcoDebate] Sim, de certa forma, isso serve de algum modo de consolo, pelo menos podemos nos tranqüilizar quanto a uma possível explosão nuclear. A possibilidade de uma explosão é completamente inviável.

Na verdade, os reatores nucleares e as armas nucleares dependem das reações em cadeia.

Essas reações dependem da presença de materiais nucleares, que são todos isótopos atômicos e podem quando submetidos a uma determinada reação nuclear, criar as matérias-primas necessárias para as mesmas reações se repetir seqüencialmente, em cadeia.

Existe somente um isótopo natural físsil útil para a energia nuclear, o urânio-235 que é raro em estado natural.

Os outros isótopos físseis, como isótopos de plutônio, têm de ser artificialmente criados a partir de isótopos naturais.

Vamos tomar como exemplo uma reação em cadeia, envolvendo o urânio-235, que é a reação em cadeia usada em reatores nucleares e muitas vezes em armas nucleares.

Um nêutron livre (parte do núcleo de um átomo) colide com o núcleo de outro átomo de urânio em movimento (de urânio-235) e é absorvido por ele. A fissão de urânio os transforma em dois isótopos mais ágeis e mais leves, recebendo normalmente os nomes de criptônio-92 e bário-141, além de produzir radiação gama.

O reator nuclear absorve essa energia, que é cerca de três milhões de vezes maior que a energia que o carvão pode produzir em uma queima convencional.

O resfriamento do reator é feito com água que, além de resfriar o reator, produz vapor para acionar as caldeiras geradoras de vapor que impulsionam as turbinas geradoras de energia elétrica.

Essa reação cria outros nêutrons livres, que são absorvidos por outros isótopos de urânio-235, dando inicio a todo o processo que se repede inúmeras vezes.

As reações vão se repetindo, entre os isótopos de urânio natural, mas somente o urânio-235 é físsil.

Os outros elementos radiativos não têm essa propriedade, não dão inicio as reações em cadeia.

Para evitar um acúmulo potencialmente perigoso de energia, os reatores nucleares possuem um grande número de dispositivos de segurança. Um dos métodos mais conhecidos é o uso de barras de controle, feitas de materiais como o boro, que absorvem nêutrons, mas não podem passar por reações nucleares.

O boro funciona como um depositário de nêutrons sem tornar-se radioativo.

No caso de um acúmulo de energia, essas barras de boro são manipuladas para cair sobre o núcleo do reator e absorver todos os nêutrons livres, interrompendo assim a reação em cadeia.

Possivelmente, o descuido ao manipular essas barras de segurança, foi a causa de um dos muitos fatores por trás do desastre de Chernobyl.

Se todas as medidas de segurança não interromperem o acúmulo de calor – como aconteceu em Chernobyl, e como pode acontecer no Japão – há efeitos bastante desagradáveis. A ameaça mais provável será a de fusão nuclear que acontece quando o acúmulo de energia (calor) faz com que o núcleo inteiro do reator derreta (entre em fusão), danificando as estruturas de proteção e liberando materiais radioativos no meio ambiente.

Caso isso aconteça, poderá provocar terríveis conseqüências. Felizmente, o reator jamais explodirá. A explosão nuclear num reator é impossível.

A tão falada “explosão” de Chernobyl foi apenas uma explosão de vapor.

Houve um super aquecimento, um aquecimento descontrolado do reator, coincidindo com uma refrigeração deficiente por falha humana e conseqüente pressão excessiva de vapor nas caldeiras que culminou com a explosão de vapor contaminado por radiação, espalhando a radioatividade no meio ambiente.

Há uma grande diferença entre reator nuclear e uma bomba nuclear.

O urânio natural é completamente inútil para reatores nucleares, mais ainda há, infelizmente, muito útil para fabricação das armas nucleares.

O urânio natural é representado por de cerca de 99,3% do isótopo urânio-238 e apenas 0,7% de urânio-235.

Só o urânio 235 é capaz de manter uma reação em cadeia e para tornar o urânio utilizável a reações em cadeia, ele precisa ser enriquecido.

Daí a necessidade separar cuidadosamente o urânio-235 do urânio-238, utilizando-se para isso complicada tecnologia.

Os reatores nucleares precisam de urânio pouco enriquecido, com uma concentração de até 20% de urânio-235.

Normalmente, as centrais nucleares só precisam de uma concentração de 3 a 4% de urânio 235.

As armas nucleares, por outro lado, exigem urânio altamente enriquecido para o tipo de reação em cadeia criar uma explosão nuclear. O ponto de médio para o alto enriquecimento é de apenas 20%, mas a grande maioria das armas nucleares de urânio chega a uma concentração de cerca de 80 a 95%. A bomba lançada sobre Hiroshima, por exemplo, usou 80% de urânio enriquecido.

A bomba nuclear é planejada para liberar toda a sua energia em uma única explosão, o que significa que o material tem que ser tão densamente embalado quanto for possível, e em uma esfera tão homogênea e compactada quanto possível.

Isso não se parece em absolutamente nada com o projeto dos núcleos de reatores, que se destinam a produzir uma versão estável e controlada de energia. Até mesmo o tipo de acúmulo de energia necessária para produzir uma fusão não pode nunca atingir a velocidade e intensidade de energia necessária para uma explosão nuclear.

O arranjo geométrico do urânio-235 em um reator nuclear não é um arranjo esférico necessário para uma reação em cadeia explosiva, e a quantidade de urânio-238 não-físsil também impede qualquer reação de fuga da radiação.

Porém, nada disto se destina a minimizar os perigos reais de acidentes em reatores nucleares. Como visto em Chernobyl, podem ter efeitos ambientais absolutamente devastadores. A cidade vizinha, Pripyat, permanece inabitável 25 anos após o acidente.

Ainda não podemos saber se a situação atual no Japão atingirá os níveis de Chernobyl, um fato é certo, mesmo em meio a desastres de proporções inimagináveis, o medo de uma explosão nuclear pode passar longe da cabeça dos japoneses porque esse perigo não existe!

Para fecharmos este comentário de forma bem explicita, podemos afirmar ainda:

A explosão de um reator mata lentamente, em maior ou menor tempo, dependendo da maior ou menor concentração do material radioativo e a explosão de uma bomba nuclear mata instantaneamente num determinado raio de ação, dependendo de seu poder destrutivo e os resíduos radioativos oriundo da explosão nuclear continuam matando por dezenas e até centenas de anos.

Antonio Germano Gomes Pinto – Engenheiro Químico, Químico Industrial, Bacharel em Química com Atribuições Tecnológicas, Licenciado em Química, Especialista em Recursos Naturais com ênfase em Geologia, Geoquímico, Especialista em Gestão e Tecnologia Ambiental, Perito Ambiental, Auditor Ambiental e autor de duas patentes registradas no INPI, no Merco Sul, na UE, na World Intellectual Property Organization e em grande número de países.

EcoDebate, 23/03/2011

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