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8 - Atlas Aneel-Carvão Mineral
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Parte III
Fontes não-renováveis
Energia Nuclear
8
Atlas de Energia Elétrica do Brasil 117
Capítulo 8 | Energia Nuclear
Box 8
O ciclo do combustível
nuclear
O valor do minério urânio está na característica do átomo A segunda etapa é a conversão. Nela, o yellowcake é dissol-
que o compõe: o átomo de urânio (U), primeiro elemento vido, purificado e convertido para o estado gasoso (gás UF6).
químico da natureza em que se descobriu a capacidade de A terceira fase, de enriquecimento, caracteriza-se pelo au-
radiação (ou emissão e propagação da energia de um ponto mento da concentração de átomos de urânio 235, dos natu-
a outro). Essa radiação, se descontrolada, pode provocar os rais 0,7% para algo como 4%. O urânio 235 é o combustível
acidentes nucleares. Se bem utilizada, é aplicada em ativida- das usinas nucleares. Para obter um quilo de produto são
des importantes e até mesmo vitais, como a medicina. necessários cerca de oito quilos de yellowcake.
A maior aplicação do átomo de urânio é em usinas térmi- O processo completo de utilização do urânio, também cha-
cas para a geração de energia elétrica – as chamadas usinas mado “ciclo do combustível nuclear”, abrange, ainda, a desti-
termonucleares. De uma maneira muito simplificada, neste nação do material utilizado. Há dois ciclos básicos: um aberto
caso o núcleo do átomo é submetido a um processo de fis- e um fechado. O primeiro envolve a deposição final do com-
são (divisão) para gerar a energia. Se a energia é liberada bustível utilizado. No segundo, o urânio residual e o plutô-
lentamente, manifesta-se sob a forma de calor. Se é liberada nio produzidos voltam a ser utilizados na geração de energia,
rapidamente, manifesta-se como luz. Nas usinas termonu- como óxido misto (MOx). Explicações detalhadas de todo o
cleares ela é liberada lentamente e aquece a água existente ciclo do urânio podem ser encontradas no site da World Nu-
no interior dos reatores a fim de produzir o vapor que movi- clear Association (www.world-nuclear.org) ou no site da In-
menta as turbinas. dústrias Nucleares do Brasil (www.inb.gov.br).
Reator
por, em circuito fechado, chamado de circuito primário. Esse Pressurizador
Vapor
circuito primário aquece uma outra corrente de água que
passa pelo gerador (circuito secundário) e se transforma em
vapor, acionando a turbina para a geração de energia elétrica. Vapor de
pressão
Os dois circuitos não têm comunicação entre si.
Barras de Turbina
controle
Bomba
O urânio extraído não chega à usina em estado puro. Pelo
água
contrário: passa por um processo bastante complexo de
Bomba principal de
processamento que, em resumo, pode ser dividido em três refrigeração do reator
Bomba
Energia Nuclear
8
8.1 INFORMAÇÕES GERAIS
A energia nuclear, produzida a partir do átomo de urânio, voltou à existência de abundantes reservas de urânio no planeta – o que, a
agenda internacional da produção de eletricidade como alterna- médio e longo prazos, garante a segurança no suprimento.
tiva importante aos combustíveis fósseis. Conhecida desde a dé-
cada de 40, nos últimos anos passou a ser considerada uma fonte Em 2006, a energia nuclear ocupou o penúltimo lugar entre
limpa, uma vez que sua operação acarreta a emissão de baixos as principais formas para produção de energia elétrica do
volumes de gás carbônico (CO2), principal responsável pelo efei- mundo, segundo a International Energy Agency (IEA). Como
to estufa e, em conseqüência, pelo aquecimento global. Além da mostra o Gráfico 8.1 abaixo, foi superada por hidreletricidade,
característica ambiental, contribui para a tendência à expansão a gás natural e carvão e superou apenas o petróleo.
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0
Carvão Gás Natural Hidrelétrica Nuclear Petróleo Outras
Ainda assim, as usinas nucleares têm participação importante produção de energia elétrica, sua participação no ranking
na matriz da energia elétrica. De acordo com as últimas es- global de fontes de energia primária (que também considera
tatísticas da IEA, em 2006 responderam por 14,8% da produ- outros usos da energia) é menor: 6,2% ou 727,94 milhões de
ção total, conforme destacado na Tabela 8.1 a seguir. Como toneladas equivalentes de petróleo (Mtep), segundo a IEA
a energia nuclear é usada quase que exclusivamente para a (Tabela 8.2 e Gráfico 8.2 a seguir).
Tabela 8.1 - Energia elétrica no mundo (2006) Tabela 8.2 - Oferta de energia primária (2006)
País % TWh* País % Mtep*
Carvão 41,0 7.761,3 Carvão 26,0 3.052,66
30
%
20
10
0
Carvão Petróleo Gás Natural Nuclear Hidrelétrica Outras
O urânio figura como fonte primária da matriz energética mun- quase trinta anos, os novos investimentos foram praticamente
dial desde meados dos anos 60. Entre este período e o final dos paralisados e a produção de energia nuclear sofreu forte oposi-
anos 70, o mercado das usinas nucleares viveu um vigoroso ção, principalmente por parte dos ambientalistas.
ciclo de crescimento. A interrupção ocorreu em função de ele-
mentos negativos que coincidiram no tempo: a ocorrência de Além da ocorrência dos acidentes, outro fator que motivou
dois acidentes (Three Mille Island e Chernobyl) e os elevados a oposição às nucleares foi o fato de que o processo de fis-
investimentos necessários à instalação de uma central. Durante são do átomo de urânio é o mesmo que dá origem à bomba
atômica. Assim, o país que domina a tecnologia de processa- Atômica (AIEA, organização autônoma constituída em 1957
mento e transformação do minério pode utilizá-la tanto para no âmbito das Nações Unidas) ampliou a sua esfera de atu-
a produção de energia elétrica quanto para fins bélicos. ação. Inicialmente se propunha a garantir o uso pacífico da
energia nuclear e contribuir com as pesquisas científicas. Atu-
Nos últimos anos, porém, essa oposição tornou-se mais mo- almente, com 137 países-membros, passou a inspecionar e
derada. Lado a lado com os riscos, passaram a ser enume- investigar suspeitas de violações do Tratado de Não-Prolifera-
rados os pontos favoráveis à instalação de novas centrais. ção Nuclear das Nações Unidas.
Entre eles, a disponibilidade de combustível (urânio) e a bai-
xa emissão de dióxido de carbono (CO2) ou qualquer outro O futuro da energia nuclear é difuso. A IEA projeta quatro cená-
gás que contribua para o efeito estufa – o que transforma a rios até 2025 (Gráfico 8.3 abaixo): referência, forte recuperação,
energia nuclear em energia limpa. Além disso, investimen- fraca recuperação e Tratado de Kyoto. No mais otimista, de for-
tos em desenvolvimento tecnológico buscam aumentar a te recuperação, a potência instalada passaria dos 361,2 GW (gi-
segurança das unidades, embora ainda não exista uma solu- gawatts) existentes no início dos anos 2000 para 570,1 GW. No
ção definitiva para os rejeitos produzidos – o elemento mais nuclear fraco, o mais pessimista, recuaria para 296,8 GW. Con-
perigoso do processo nuclear. forme registra o estudo sobre geração termonuclear, do Plano
Nacional de Energia 2030 produzido pela Empresa de Pesquisa
Finalmente, no âmbito da geopolítica internacional, países Energética (EPE), a configuração de qualquer um desses cená-
como a Rússia, após o final da Guerra Fria, comprometeram- rios dependerá de vários fatores. Entre eles: competitividade
se formalmente a desativar os artefatos bélicos e a utilizar do custo de geração, disponibilidade de urânio, segurança no
o urânio decorrente dessa iniciativa na produção de ener- fornecimento de outros combustíveis e aceitação pela socieda-
gia elétrica. Além disso, a Agência Internacional de Energia de da segurança das unidades nucleares.
600
570,1
498,0
500
449,6
441,8 450,7
394,6 414,2 421,8
400 395,6 411,0
GW
390,1 400,7
200
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030
A matéria-prima para a produção da energia nuclear é o miné- do país para investir na geração nuclear de energia elétrica. Se-
rio de urânio, um metal pouco menos duro que o aço, encon- gundo a International Energy Agency, os três maiores consumi-
trado em estado natural nas rochas da crosta terrestre. Desse dores são Estados Unidos, França e Japão. Em 2007, eles foram
minério é extraído o átomo de urânio utilizado na geração nu- também os maiores produtores, com participação de, respecti-
clear. Como mostra a Tabela 8.3 abaixo, em 2007 essas reservas vamente, 30,9%, 16% e 10,1% no ranking mundial, como mos-
totalizaram 4,6 milhões de toneladas distribuídas por 14 países, tra a Tabela 8.4 abaixo e a Figura 8.1 na página seguinte.
com destaque para a Austrália, Cazaquistão e Canadá que, jun-
tos, respondem por mais de 50% do volume total.
Tabela 8.4 - Maiores consumidores mundiais de energia nuclear
No Brasil, apenas 25% do território foi prospectado em busca (2007)
do minério. Ainda assim, o país ocupa o 7o lugar do ranking, País TWh %
com 278,7 mil toneladas em reservas conhecidas e correspon- Estados Unidos 848,9 30,9
dentes a cerca de 6% do volume total mundial. As jazidas es- França 440,4 16,0
tão localizadas principalmente na Bahia, Ceará, Paraná e Minas
Japão 279,0 10,1
Gerais, conforme informações da Indústrias Nucleares do Brasil
Rússia 159,8 5,8
(INB). A principal delas, em Caetité, Bahia, possui 100 mil tone-
Coréia do Sul 142,9 5,2
ladas, volume suficiente para abastecer o complexo nuclear de
Angra I, II e III por 100 anos. Alemanha 140,5 5,1
Cazaquistão 816.099
Canadá 443.800
Estados Unidos 342.000 A extração do urânio não é a única forma para obtenção do
África do Sul 340.596 combustível utilizado nas centrais nucleares. Existem também
Namíbia 282.359 as fontes secundárias, compostas por: material obtido com a de-
Brasil 278.700 sativação de artefatos bélicos; estoques civis e militares; repro-
Nigéria 225.459
cessamento do urânio já utilizado e sobra do material usado no
processo de enriquecimento. Em 2006, segundo a IEA, o urânio
Rússia 172.402
extraído das reservas respondeu por 54% da energia nuclear
Ubequistão 89.836
produzida no mundo. O restante veio de fontes secundárias.
Jordânia 78.975
Consumo de energia
nuclear 2007 (TWh)
2,4 a 13,2
13,3 a 27,0
27,1 a 100
100 a 850
O comportamento dos preços reflete a relação oferta/consumo, na década de 80 e se mantiveram em baixa durante quase 20
como demonstra o Gráfico 8.4 a seguir, referente ao yellowcake. anos, para registrar ligeira recuperação após o ano 2000 – período
Os preços subiram de maneira acentuada durante a fase de expan- em que se nota um aumento no número de unidades instala-
são da construção de usinas nucleares, recuaram bruscamente das e de MWh (megawatts-hora) produzidos.
$120
$100
$80
US$ / lb U3O8
$60
$40
$20
$0
69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99 01 03 05
Projeções da AIEA indicam que os estoques de urânio resul- 8.3 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL E NO MUNDO
tante da conversão de armas atômicas devem acabar entre
2020 e 2030, o que poderá implicar em aumento dos preços. A geração nuclear de energia elétrica vive um novo ciclo de
Outro fator de alta poderá ser a entrada em operação de no- expansão. Além de novas unidades em construção, aumenta
vos geradores, com licenciamento em curso nos Estados Uni- o número de países que buscam aderir a essa tecnologia ou
dos, que expandirá o consumo. expandir o parque já instalado.
A tendência, no entanto, poderá ser atenuada por outras va- Em 2007, um total de 439 reatores nucleares, distribuídos por
riáveis, como a configuração do cenário de fraca recupera- 31 países, estava em operação em todo o mundo, segundo da-
ção da IEA (ver Tópico 8.1), a exploração de novas reservas dos da AIEA reproduzidos no trabalho Panorama da Energia
ou o aumento da eficiência das usinas (produção de maior Nuclear da Eletronuclear, empresa de economia mista subsi-
quantidade de energia com a mesma quantidade de com- diária da Eletrobrás e responsável pela construção de usinas e
bustível) proporcionada por investimentos em tecnologia geração de energia nuclear no Brasil. Os Estados Unidos con-
realizados atualmente. centravam o maior número de unidades (104), mas foi a França,
com 59 reatores, que demonstrou maior dependência da pro-
No Brasil, apenas a Indústrias Nucleares Brasileiras (INB) é au- dução nuclear: 76,85% da energia total produzida, conforme
torizada pelo Governo Federal a extrair e processar o urânio e mostram a Tabela 8.5 e o Gráfico 8.5 a seguir.
demais minerais radioativos. A companhia é vinculada à Co-
missão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), uma autarquia
federal subordinada ao Ministério da Ciência e Tecnologia e Tabela 8.5 - Os dez países com maior número de centrais
constituída para, em nome da União, exercer o monopólio da nucleares e potência instalada em 2007
mineração de elementos radioativos e da produção e comércio País Unidades MW
de materiais nucleares. 1o Estados Unidos 104 100.582
2o
França 59 63.260
A INB também domina a tecnologia dos três principais ciclos 2o
Japão 55 47.587
de processamento do átomo de urânio. No entanto, o enri- 4o
Rússia 31 21.743
quecimento ainda é realizado em países como Holanda e Ale- 5o Alemanha 17 20.470
manha. Ao chegar ao Brasil em contêineres, o urânio 235 é 6o
Coréia 20 17.451
enviado à Fábrica de Combustível Nuclear (FCN), em Resen- 7o
Ucrânia 15 13.107
de (RJ), e, em seguida, às usinas nucleares Angra I e Angra 8o
Canadá 18 12.621
II, em Angra dos Reis (RJ). O projeto de expansão das linhas 9o
Reino Unido 19 10.222
de enriquecimento de urânio da INB está em andamento e 10 o
Suécia 10 9.014
tem conclusão da primeira fase prevista para 2009. Nesse ano, 23 o
Brasil 2 2.007
a capacidade instalada da companhia deverá suprir 60% do Total 439 372.100
combustível consumido em Angra I e II. Fonte: AIEA (Adaptado), 2008.
90
80
70
Participação %
60
50
40
30
20
10
0
França Lituânia Eslováquia Bélgica Ucrânia Suécia Armênia Eslovênia Suíça Hungria Coréia do Sul Japão
Gráfico 8.5 - Participação da energia nuclear na energia total produzida.
Fonte: AIEA, 2008.
No mesmo período, também, um total de 37 reatores encon- ou qualquer outro gás que contribua para o efeito estufa é
travam-se em construção em 14 países (Tabela 8.6 abaixo), muito baixo em toda a cadeia produtiva da energia nuclear
enquanto as obras de seis usinas tinham início na Coréia do (da extração do urânio à geração de energia elétrica).
Sul, Rússia, França e China. Além disso, três usinas entraram em
operação na Índia, China e Romênia. Os Estados Unidos reati-
varam outras duas unidades, paralisadas há vários anos.
Bulgária 2 1.906
China 6 5.220
Finlândia 1 1.600
França 1 1.600
Índia 6 2.910
Irã 1 915
Japão 2 2.191
Coréia 4 3.840
Paquistão 1 300
Rússia 7 4.724
Taiwan 2 2.600
Ucrânia 2 1.900
Total 37 31.563
Fonte: AIEA, 2008.
Brasil
No Brasil, a expansão do parque nuclear faz parte do Plano Angra I, com potência instalada de 657 MW, entrou em ope-
Decenal de Expansão de Energia Elétrica (2006/2015). O país ração comercial em 1985. Angra II, com potência instalada de
apresenta duas vantagens competitivas nesse segmento: as 1.350 MW, em 2000. A construção de Angra III, também com
boas reservas do mineral e o domínio da tecnologia de enri- 1.350 MW, por uma série de razões foi paralisada durante mui-
quecimento do urânio – que, no entanto, ainda não é aplicada tos anos. A construção foi inserida no Plano Decenal de Expan-
em escala comercial. são de Energia Elétrica (2006/2015) e, em julho de 2008, o Ins-
tituto Brasileiro do Meio Ambiente e Recursos Naturais (Ibama)
A instalação de usinas nucleares em território nacional foi deci- expediu licença prévia autorizando a retomada das obras. Em
dida no final da década de 60. Com elas, o Governo Federal pre- setembro de 2008, o o ministro de Minas e Energia, Edison Lo-
tendia adquirir conhecimento sobre a nova tecnologia que se bão, anunciou a intenção do governo de construir uma usina
expandia rapidamente pelo mundo e, ao mesmo tempo, resol- nuclear por ano ao longo dos próximos 50 anos, o que resulta-
ver um problema localizado: a necessidade de complementação ria em uma capacidade instalada total de 60 mil MW.
térmica para o suprimento de eletricidade ao Rio de Janeiro.
A operação de Angra III está prevista para ter início em 2014.
A construção de Angra I teve início em 1972, com tecnolo- Com isto, a participação da capacidade nuclear instalada no
gia da norte-americana Westinghouse adquirida em sistema Brasil deve passar de 1,98% (2,007 GW) para 2,5% (3,357 GW)
turn key (sem transferência tecnológica). Três anos depois, da capacidade instalada total, considerando que esta última
em 1975, o país assinou com a República Federal da Alema- terá um crescimento anual de 4% passando de 103 GW (2008)
nha o Acordo de Cooperação para o Uso Pacífico da Energia para 130 GW em 2014.
Nuclear. Em julho do mesmo ano, adquiriu as usinas de An-
gra II e Angra III da empresa Kraftwerk Union A.G. – KWU, Em 2007, Angra I e Angra II responderam por 2,5% da pro-
subsidiária da Siemens, também alemã. O contrato previa dução total de energia elétrica no país, que foi de 12,3 tera-
transferência parcial de tecnologia. watts-hora (TWh).
Das formas de produção de eletricidade, a usina nuclear é uma a outros materiais e solidificada, resultando em barras de vidro,
das menos agressivas ao meio ambiente. Ainda assim, a possi- também classificadas como de alta radioatividade. A vitrificação
bilidade de a unidade provocar grande impacto socioambien- facilita o transporte e a estocagem, mas apenas diminui – não
tal é um dos aspectos mais controversos de sua construção e extingue – os impactos potenciais sobre o meio ambiente.
operação. Isto porque toda a cadeia produtiva do urânio – da
extração à destinação dos dejetos derivados da operação da Alternativas para depósito desses dejetos estão em estudo no
usina – é permeada pela radioatividade. exterior. Uma das mais aceitas, atualmente, é o armazenamen-
to em uma estrutura geológica estável. Os Estados Unidos têm
Durante a fase de extração e processamento do minério e de um projeto pioneiro nesta opção. Além disso, ganha espaço
operação da usina, os níveis de radioatividade são permanen- no mercado mundial a preferência pela adoção do ciclo aber-
temente monitorados e controlados, de forma a não superar os to do urânio em detrimento do fechado que, ao reprocessar
limites previstos pelos órgãos reguladores. No entanto, ainda o material, produz novos dejetos radioativos. Finalmente, a
não se conseguiu encontrar uma solução definitiva para os de- evolução tecnológica das máquinas também aponta para a
jetos radioativos que, lado a lado com o risco de acidentes nas redução no volume de dejetos de alta atividade produzido:
usinas, se constituem nos elementos mais perigosos do pro- seja porque embutem ganhos de eficiência (exigindo menor
cesso de produção da energia nuclear. volume de combustível para a produção da mesma qualidade
de energia), seja porque conseguem reduzir o tempo de de-
Estes dejetos são classificados de baixa, média e alta atividade. caimento (redução da radioatividade) dos dejetos.
Para os dois primeiros, há o processamento e armazenagem.
Segundo o Plano Nacional de Energia 2030, no Brasil os dejetos Outra alternativa é um projeto inédito de armazenamento
de alta atividade ficam, temporariamente, estocados em piscinas desses dejetos em cápsulas de aço, sugestão apresentada pela
de resfriamento cheias de água. Depois, parte deles é misturada Eletronuclear quando obteve a licença prévia para a retomada
Central nuclear.
Fonte: Eletronuclear.
das obras de Angra III. O destino dos dejetos era uma das con-
dicionantes do licenciamento ambiental. Segundo a Eletro-
nuclear, essas cápsulas garantiriam a segurança dos dejetos
por 500 anos.
REFERÊNCIAS