Energia nuclear: o que deu errado?

Se tivessem sido bem sucedidas, milhares de termelétricas a energia nuclear estariam em operação pelo mundo

Nem sempre a imagem da energia nuclear foi tão negativa. Do início do século passado até a Segunda Guerra Mundial floresceu uma indústria nuclear baseada no rádio-226. O uso mais importante deste isótopo radioativo e do radônio (produto da desintegração do rádio-226) foi na medicina, permitindo novas formas de tratamento de tumores cancerosos. Na época os efeitos biológicos da radiação ionizante não eram bem conhecidos e substâncias radioativas foram adicionadas a fertilizantes - para estimular o crescimento das plantas - bem como a tônicos capilares, cremes para a pele, antissépticos bucais e colírios; estes usos revelam uma boa imagem associada à radioatividade.

No início de agosto de 1945 o Japão estava sem condições de continuar a guerra. A marinha americana impedia a entrada de matérias primas indispensáveis e sistematicamente destruía o que restava da máquina de guerra japonesa. Além disso, suas cidades estavam sendo incendiadas pelos bombardeiros que massacravam muitos civis inocentes. É neste contexto que em 6 de agosto explode em Hiroshima uma bomba nuclear; dias depois outra explode em Nagasaki. A bomba lançada em Hiroshima pesava 4400 kg, mas seus efeitos térmicos e mecânicos equivaliam à explosão de 16 mil toneladas de TNT. Este poder explosivo sem precedente não era tudo o que a bomba trazia; quando explodia ela emitia um intenso pulso de radiação ionizante e produzia material radioativo que emitia muita radiação. Parte do material radioativo presente na nuvem de detritos que se formou sobre Hiroshima caiu sobre a cidade e cercanias.

Os efeitos sobre aqueles visivelmente afetados pela radiação foram tais que se criou uma palavra para eles: hibakusha (pessoa afetada pela bomba). Estas pessoas eram evitadas e sentiam profunda angústia e vergonha. A divulgação dos efeitos das bombas nucleares mudou a imagem associada à radioatividade. Este foi um caso em que se utilizou uma arma militarmente desnecessária. O mundo soube que as armas nucleares existiam e podiam ser usadas sim.

Até agosto de 1949, apenas os Estados Unidos haviam detonado um artefato nuclear; seu arsenal nuclear havia crescido lentamente, as bombas não estavam prontas para uso e levava dias para serem montadas. Isto mudou com o surgimento do arsenal nuclear soviético. Em 1952 o governo americano cedeu e entregou aos seus militares o arsenal nuclear e a definição de suas necessidades. O resultado foi que todo o sistema foi preparado para a guerra nuclear total; a lista de alvos na URSS passou para 2 mil em 1959 e estava em 25 mil em 1968. Algo equivalente se deu na URSS; quando esta desapareceu em 1989, a soma do número de ogivas nucleares dos Estados Unidos e URSS passava de 70 mil. A situação complicou com o aparecimento de mais estados possuidores de armas nucleares.

Além das imagens em Hiroshima e Nagasaki destruídas, as imagens dos testes nucleares realizados na superfície causaram forte impacto no modo como a energia nuclear era vista; principalmente os realizados no atol de Bikini.

Atualmente os Estados Unidos possuem cerca de 7700 ogivas nucleares, das quais 3000 estão para serem desmontadas; a Rússia tem nos seus arsenais cerca de 4500 ogivas. O número de ogivas dos demais estados nucleares, declarados ou não, está entre 970 e 1140 ogivas. Parte das ogivas existentes, aquelas que estão nos mísseis ICBM e SLBM dos Estados Unidos e Rússia, totalizam um poder explosivo equivalente a 1088 milhões de toneladas de TNT. A probabilidade de a Terra ser atingida por um cometa com energia de impacto igual a este poder explosivo é estimada em um a cada 40 mil anos; não se imagina uma probabilidade tão baixa para uma guerra nuclear. Uma guerra nuclear, acidental ou não, total ou quase, significará o suicídio de sociedades inteiras. Este é o grande risco que o uso da energia nuclear hoje acarreta.

USS Nautilus 571 - lançado em 1952 com reator nuclear PWR

Em 1948 os Estados Unidos iniciaram o desenvolvimento de reatores a água leve para seu programa de submarinos nucleares. O programa resultou no lançamento ao mar em 1954 do Nautilus; este submarino possuía um reator tipo PWR. Outra versão de reator a água leve, o tipo BWR, em princípio mais simples porque permitia que a água fosse vaporizada no reator, também foi desenvolvida.

A ideia de substituir nas termelétricas a carvão ou óleo as fornalhas e caldeiras pelo sistema nuclear de geração de vapor usado no Nautilus (ou da versão BWR) se seguiu naturalmente. O reator do Nautilus produzia cerca de 30 megawatts (MW) quando operava a plena potência; já os reatores para as termelétricas necessitavam produzir potência térmica constante entre 1800 a 3600 MW. Ocorrendo no mar um acidente em um submarino nuclear que cause sua perda, ele ficará no fundo do oceano, isolado a centenas ou milhares de metros da superfície; este não é o caso de uma termelétrica a energia nuclear. A solução adotada para evitar, em caso de acidente, a perda total de controle do material altamente radioativo produzido no reator (produtos de fissão e actinídeos) foi encerrar o sistema nuclear de geração de vapor em um edifício reforçado e hermeticamente fechado.  Apenas a existência deste prédio não é suficiente. Quando um reator de potência que vem operando a plena potência é desligado, seu material radioativo produz por dias e dias calor suficiente para fundir o reator se este calor não for removido pelo refrigerante que o resfria. Por isso foram adicionados no prédio do reator, e em outros prédios da instalação, tanques de água, bombas, motores, válvulas e mais equipamentos para impedir a fusão do reator. Outros tipos de reatores foram desenvolvidos além do PWR e do BWR, mas estes predominaram em número.

Em 1968 metade das termelétricas encomendadas nos Estados Unidos era a energia nuclear; todavia, quando ocorreu o acidente de Three Mile Island em 1979 (houve a fusão do núcleo do reator, perda da instalação, mas o material radioativo foi contido no prédio do reator) os adiamentos e cancelamentos já havia reduzido substancialmente o crescimento da indústria nuclear naquele país. A principal razão foi a constatação que a tecnologia nuclear não estava madura para este uso.  À medida que as falhas de projeto e construção eram identificadas, crescia a incerteza quanto à segurança e aumentavam os custos para correção das deficiências. Certas soluções de engenharia adotadas, posteriormente tidas como inadequadas, foram mantidas sob a alegação que corrigi-las implicava no fim da indústria nuclear; a contenção do reator de Fukushima I é um exemplo. Apesar do revés, países como o Japão e a França persistiram na expansão das termelétricas a energia nuclear.

Um problema escamoteado desde o início da operação de grandes reatores nucleares é o do chamado lixo radioativo produzido nos reatores. Parte deste lixo é formada pelos actinídeos; estes são os 15 elementos químicos a partir do actínio, são todos radioativos, alguns de meia-vida extremamente longa. São tidos como a parte do lixo que constitui risco para as gerações futuras. Uma solução é destruí-los em reatores nucleares. Há um processo, denominado pirometalúrgico, que extrai o urânio e demais actinídeos do combustível gasto e os adiciona ao combustível fresco para serem queimados em reatores rápidos. Embora conhecido, sua tecnologia não foi desenvolvida no passado. Retirado do combustível gasto os actinídeos, o lixo radioativo restante pode, com a tecnologia disponível, ser armazenado em repositórios. Haja vista a meia-vida relativamente curta destes produtos de fissão, sua atividade praticamente cessaria depois de alguns séculos no repositório. Um componente importante desse lixo é o césio-137. Após 668 anos no repositório a quantidade de césio-137 será 4 bilhões de vezes menor do que a inicial; este tempo é a idade da catedral de Notre-Dame em Paris desde sua conclusão.

Os 4 reatores da Usina Nuclear de Fukushima

Quando o reator de Chernobyl explodiu em 1986, o que se constatou foi o descaso do estado soviético com a segurança de seus súditos. No Ocidente e no Japão houve certa complacência diante do acidente: aqui estas coisas não aconteceriam. Então em 2011 acontece a fusão em três reatores em Fukushima com vazamento de grande quantidade de material radioativo. Não foi o maremoto a causa para que a magnitude da catástrofe tenha sido o que foi e é, mas o projeto, que expôs ao mar o sistema de geração de energia elétrica de emergência da central nuclear; sistema indispensável após o terremoto. Deu-se algo comparável ao que causou o desastre do ônibus espacial Challenger em 1986, alguns engenheiros esqueceram de que eram engenheiros e foi o bastante.

Há ainda algo que pesa sobre as centrais nucleares e outras instalações não subterrâneas que armazenam grandes quantidades de material altamente radioativo: o terrorismo.

Um modo de aumentar a confiabilidade das termelétricas a energia nuclear é utilizar sistemas passivos (não usar bombas acionadas a motores, mas a força da gravidade, por exemplo) para manter o reator resfriado em caso de acidente. Hoje dois tipos de reatores da chamada geração III estão sendo construídos: o AP1000 e o EPR. O primeiro incorpora componentes passivos; o segundo requer mais equipamentos de segurança, é mais complexo e caro. Quanto à segurança estes reatores PWR são evoluções dos modelos antigos.

Se tivessem sido bem sucedidas, milhares de termelétricas a energia nuclear estariam em operação pelo mundo. Com esta quantidade de termelétricas operando, é admissível que um reator seja perdido por acidente a cada quarenta anos, mas não há razão para aceitar que qualquer quantidade significativa de material radioativo vaze do prédio de um reator para o meio ambiente. Os acidentes ocorridos nos últimos quarenta anos desmentem a afirmação de que os reatores já construídos são suficientemente seguros. Se o problema do lixo radioativo for solucionado e todas as instalações nucleares do ciclo de combustível forem realmente seguras, então o uso da fissão nuclear para fins pacíficos é seguro. Se isto não for viável, então melhor é utilizar a energia nuclear que foi produzida no Sol e está sendo irradiada para a Terra e pesquisar a viabilidade do uso da fusão nuclear deutério-deutério para geração de energia elétrica.

Jailton da Costa Ferreira é engenheiro. A opinião apresentada é do autor e não necessariamente da Comissão Nacional de Energia Nuclear onde trabalha.

Carta Capital