A energia nuclear dos EUA é a resposta às mudanças climáticas?
(Os valores fora dos EUA são de 2014. Os números mais recentes não estão disponíveis)
A liderança do Estado Unidos veio de seu papel histórico como pioneiro do desenvolvimento da energia nuclear. O primeiro reator comercial de água pressurizada, Yankee Rowe, começou em 1960 e operou até 1992. (Fonte: "Energia Nuclear nos EUA", World Nuclear Association, abril de 2017.)
Estações de energia nuclear
Existem 99 usinas nucleares em operação em trinta estados. A maioria está localizada a leste do rio Mississippi (ver mapa). Eles geram entre US $ 40 e US $ 50 bilhões cada em vendas de eletricidade e criam mais de 100.000 empregos. Cada dólar gasto pelo reator médio gera US $ 1,87 na economia dos EUA. (Fonte: "Benefícios econômicos da energia nuclear", Instituto de Energia Nuclear, abril de 2014.)
As usinas nucleares dos EUA geraram 19,7% dos 4,079 trilhões de kWh da produção total de eletricidade dos EUA em 2016. Ela ficou em segundo lugar em carvão (30%) e gás natural (34%).
É maior que a hidroeletricidade (6,5%) e outras fontes alternativas, incluindo energia eólica (8,4%).
Existem também 36 reatores de teste em universidades de pesquisa (ver mapa). Eles são usados para criar pequenas quantidades de radiação para experimentos. É aqui que os cientistas estudam nêutrons e outras partículas subatômicas, examinam os componentes automotivos e médicos e aprendem como tratar melhor o câncer.
(Fonte: "Backgrounder on Research and Test Reactors", NRC, 18 de agosto de 2011.)
Como funciona a energia nuclear?
Todas as usinas de energia aquecem a água para produzir vapor, o que transforma um gerador em eletricidade. Nas centrais nucleares, esse vapor é produzido pelo calor gerado pela fissão nuclear. É quando um átomo é dividido, liberando enormes quantidades de energia na forma de calor.
O urânio 235 é usado como combustível porque quebra facilmente quando colide com um nêutron. Quando isso acontece, os nêutrons do próprio urânio começam a colidir com seus outros átomos. Isso inicia uma reação em cadeia. É por isso que as bombas nucleares são tão poderosas.
Em um gerador nuclear, a reação em cadeia é controlada por hastes especiais que absorvem o excesso de nêutrons sem causar danos. Essas hastes de controle são colocadas próximas às hastes de combustível, que contêm grânulos de combustível de urânio. Mais de 200 dessas barras são agrupadas no que é conhecido como montagem de combustível. Quando os engenheiros querem retardar o processo, eles abaixam mais barras de controle na montagem. Quando eles querem mais calor, eles levantam as varas. (Fonte: "Como funcionam as usinas nucleares?" Duke Energy.)
Os Estados Unidos possuem dois tipos de usinas nucleares. Existem 65 reatores de água pressurizada e 34 reatores de água fervente.
Eles diferem em como o calor é transferido do reator para o gerador.
Os reatores de água pressurizada usam alta pressão para evitar que a água no reator ferva. Isso permite que ele aqueça a níveis super altos. O calor é então transferido através de tubos para um recipiente separado de água no gerador. Cria o vapor que impulsiona a turbina elétrica. A água do reator volta a ser reaquecida. O vapor da turbina é resfriado em um condensador. A água resultante é enviada de volta ao gerador de vapor. Aqui está uma versão animada de um reator de água pressurizada.
Reatores de água fervente, por outro lado, usam água fervente para criar diretamente o vapor para acionar o gerador. Aqui está uma versão animada do reator de água fervente.
O mais importante é que todo o processo ocorra em um ambiente contido, a fim de proteger o mundo exterior de qualquer contaminação.
As usinas podem ser resfriadas e até mesmo paradas rapidamente. (Fonte: "Como funciona a energia nuclear?", UNAE.)
Vantagens
Usinas nucleares não emitem gases de efeito estufa, ao contrário do carvão e do gás natural.
Eles criam 0,5 empregos para cada megawatt hora (mWh) de eletricidade produzida. Isto é em comparação com 0,19 postos de trabalho no carvão, 0,05 postos de trabalho nas centrais a gás e 0,05 na energia eólica. A única outra fonte de energia que gera mais empregos / mWh é a solar fotovoltaica, com 1,06 empregos / mWh. (Fonte: "Benefícios econômicos da energia nuclear", Instituto de Energia Nuclear, abril de 2014. )
Por décadas, a energia nuclear teve os custos operacionais mais baratos. A 1,87 cent / kWh (números de 2008), é 68% do custo do carvão. E até recentemente, era apenas 25% do custo do gás natural.
Temores sobre o aquecimento global inibiram a construção de novas usinas a carvão. Como resultado, de 1992 a 2005, cerca de 270.000 megawatts de energia de novas usinas a gás foram construídos. Naquela época, essas usinas pareciam ter o menor risco de investimento. Como resultado, apenas 14.000 MWe de nova capacidade nuclear e de carvão entraram em operação. Isso ajudou a elevar os preços do gás natural, forçando grandes usuários industriais no exterior e elevando os custos de eletricidade a gás para 10 centavos / kWh.
Desvantagens
Há duas enormes desvantagens na energia nuclear, graças à natureza radioativa de sua fonte de combustível.
1. Um acidente na usina poderia liberar material radioativo no ambiente como uma nuvem (formação em nuvem) de gases e partículas radioativos. Essas partículas são inaladas ou ingeridas por pessoas e animais ou depositadas no solo. As partículas são compostas de átomos instáveis que emitem energia em excesso, chamada radiação, até se tornarem estáveis. Em doses baixas, a radiação é inofensiva. Depois de um colapso nuclear, porém, as grandes doses destroem as células vivas e podem causar mutações, doenças e morte.
O impacto potencial de um colapso nuclear pode ser catastrófico, como visto em Chernobyl e Fukushima , embora as chances de tal incidente acontecer sejam raras. O único desastre nuclear dos EUA foi em Three Mile Island, em 1979, quando as barras de combustível radioativo se fundiram parcialmente. Apenas uma pequena quantidade de gás radioativo foi liberada. Não houve efeitos na saúde mensuráveis. No entanto, nenhuma nova usina nuclear foi construída por 30 anos.
Quase três milhões de americanos vivem dentro de 10 milhas de uma usina operacional. Eles se arriscam a exposição direta à radiação em caso de acidente. Se você é uma dessas pessoas, veja como se preparar para um acidente.
2. A eliminação de resíduos nucleares é uma enorme desvantagem. Os resíduos de baixo nível vêm do contato com o combustível nuclear nas operações do dia-a-dia. Ele é descartado no local ou é enviado para uma instalação de resíduos de baixo nível em um dos 37 estados. (Fonte: "Low-Level Waste", Comissão Reguladora Nuclear dos EUA.)
Resíduos de alto nível consistem em combustível irradiado. Demora centenas de milhares de anos para desativar. No momento, 70.000 toneladas desse combustível são armazenadas nas próprias usinas. (Fonte: "Faff and Fallout", The Economist, 29 de agosto de 2015.)
Na Lei de Política de Resíduos Nucleares de 1982, o Congresso disse à Comissão Reguladora Nuclear dos EUA para projetar, construir, operar e no final desmantelar um repositório geológico permanente para o descarte de resíduos de alto nível em Yucca Mountain, Nevada.
As autoridades locais não querem o perigo em seu estado. Eles adiaram seu desenvolvimento até 2013, quando o NRC ganhou seu caso no Tribunal de Apelações dos EUA. Em 2015, o NRC concluiu uma avaliação de segurança e começou a trabalhar em uma Declaração de Impacto Ambiental. (Fonte: "High-Level Waste Disposal," Comissão Reguladora Nuclear dos EUA.)
O futuro da energia nuclear dos EUA
Estima-se que a demanda anual de eletricidade nos EUA aumente 28% até 2040. Com o aumento dos preços do petróleo e do gás e a preocupação com o aquecimento global, a energia nuclear começou a parecer atraente novamente. No final da década de 1990, a energia nuclear era vista como uma forma de reduzir a dependência de petróleo e gás importados. Essa mudança de política abriu o caminho para um crescimento significativo na capacidade nuclear.
A Lei de Política Energética de 2005 forneceu incentivos financeiros para a construção de usinas nucleares avançadas. Houve também três iniciativas regulatórias que facilitaram o caminho:
- Um processo de certificação de design simplificado.
- A provisão para autorizações antecipadas de site.
- A combinação do processo de licença de construção e operação.
Desde 2007, as empresas pediram 24 licenças para novos reatores nucleares. Existem quatro novas plantas em construção. A Westinghouse está construindo duas na Geórgia e duas na Carolina do Sul. (Fonte: "A Westinghouse compra a unidade nuclear da CB & I", The Wall Street Journal, 29 de outubro de 2015)
Por outro lado, o fracking do óleo de xisto doméstico e do gás natural tornou o gás uma alternativa acessível à modernização de antigas usinas nucleares. Como resultado, quatro fábricas fecharam nos últimos dois anos. Manter usinas nucleares antigas gastando mais do que construindo novas usinas a gás. É ainda mais caro do que recondicionar usinas a carvão antigas para o gás natural.
Portanto, o futuro da expansão da energia nuclear na América depende dos preços do gás natural. Se eles se levantarem novamente e permanecerem altos, esperem que a atenção retorne à geração de energia nuclear. (Fonte: "Outro Reactor Encerra, Pontuando Nova Realidade para a Energia Nuclear dos EUA", National Geographic, 1 de janeiro de 2015.)