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| No século 17, a ciência começou a se questionar do que é feita a luz |
A luz é feita de ondas ou partículas?
Questão que parecia resolvida, foi reaberta por Max Planck e Albert Einstein.
No início do século 17, questionando velhas ideias de Aristóteles, a ciência começou a se perguntar de
que é feita a luz: pequenas partículas (teoria corpuscular), ou ondas vibrando ( ondulatória)?
Apesar do apoio de Newton, três séculos depois a teoria
corpuscular estava em apuros: ela não explicava fenômenos como a refração, e
também era desabonada pelos avanços no eletromagnetismo.
A descoberta empírica da eletricidade
(eletricidade
estática) e do
magnetismo (ímãs) remonta à antiguidade, mas seu
estudo científico também começou no século 17.
Foi ficando claro que os dois estão diretamente relacionados: ímãs em movimento
geram corrente elétrica - é assim que
hidroelétricas transformam movimento de água em eletricidade -, e
corrente elétrica gera magnetismo.
Isso culminou na unificação realizada
em 1865 pelo britânico James Clerk Maxwell, 1831–1879. Sua teoria matemática explica
eletricidade e magnetismo como faces de uma única entidade, chamada campo
eletromagnético, que se move no espaço à velocidade da luz sob a forma de ondas
(dependendo do comprimento, são ondas de rádio, micro-ondas, luz visível, raios
X, raios gama etc.). Foi por meio das
equações de Maxwell que a divindade proclamou ‘Faça-se a luz!’
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Uma década depois, o jovem físico Max Planck, 1858–1947, começava a pós-graduação em Munique, mas seu orientador recomendou que não estudasse física pois ‘praticamente tudo já foi descoberto, só falta tapar alguns buracos’. Planck persistiu assim mesmo.
Um desses ‘buracos’ dizia respeito à
radiação eletromagnética emitida pelos chamados corpos negros. Desesperado para
obter uma teoria compatível com as observações, em 1900 Planck adotou uma suposição estranha: existiriam
quantidades mínimas (‘quanta’) de energia eletromagnética, que não podem ser subdivididas.
Um pouco como o dinheiro, cuja quantidade mínima é um centavo.
Isso ia contra tudo o que se sabia
sobre energia e eletromagnetismo, mas funcionava... E a ideia bizarra foi logo
aproveitada por outro jovem alemão. Albert Einstein, 1879–1955. Ele a usou, em 1905, para explicar a criação de corrente elétrica quando
luz incide em certos metais (efeito fotoelétrico). A luz seria formada por partículas indivisíveis (fótons) que, ao colidir com o metal, poriam
seus elétrons em movimento.
Planck e Einstein ganharam o prêmio
Nobel de Física, em 1918 e 1922, respectivamente. Mas tinham reaberto a questão que parecia resolvida:
ondas ou partículas? O mistério só iria se adensar...
Geração de eletricidade
A geração de eletricidade é o
primeiro processo na entrega da eletricidade aos consumidores. Outros três
processos são transmissão, distribuição, e a venda de eletricidade.
A importância da geração, da
transmissão e da distribuição seguras de eletricidade ganhou destaque quando se
tornou aparente que a eletricidade era útil para fornecer o calor, a luz, e a
energia em geral para as atividades humanas.
A geração de energia
descentralizada tornou-se altamente atrativa quando se reconheceu que as linhas
de energia elétrica em corrente alternada, podiam transportar a eletricidade com
baixos custos por grandes distâncias.
O sistema de energia elétrica foi
concebido com a finalidade de alimentar as tecnologias humanas. As primeiras
centrais geradoras de energia utilizavam madeira como combustível. Atualmente, são
utilizados, principalmente, o petróleo, o gás natural, o carvão, o potencial
hidroelétrico e nuclear - ainda em pequena escala, o hidrogênio, a energia solar, e a energia eólica
Métodos de gerar
eletricidade
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| Gerador hidroelétrico |
As turbinas girando unidas aos geradores elétricos produzem a eletricidade. As turbinas podem ser movidas usando o vapor, a água, o vento ou outros líquidos como um portador de energia intermediário.
As fontes de energia mais comuns são as térmicas, combustíveis fosseis, reatores nucleares, para a geração de vapor, e da energia potencial gravitacional das barragens das usinas hidroelétricas. As pilhas produzem a eletricidade pelas reações de óxido-redução com uma variedade de produtos químicos.
O mundo confia principalmente no
carvão e no gás natural para fornecer energia. As exigências elevadas da
Energia nuclear em termos de segurança devido aos altos riscos envolvidos
impediram a proliferação desse tipo de estrutura na América do Norte desde 1970 .
As turbinas de vapor podem produzir
energia usando o vapor produzido das fontes geotérmicas, da energia solar, dos
reatores nucleares - que usam a energia criada pela fissão do plutônio ou do
urânio radioativo, ou de qualquer fonte de energia térmica para gerar o calor.
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| Barragem de uma usina hidroelétrica |
A usina hidroelétrica usa a água que
flui diretamente através das turbinas para converter a energia potencial
gravitacional em energia elétrica. As turbinas do vento (eólicas) usam o
vento para girar as pás das turbinas, que são conectadas em um gerador, e assim
converter a energia armazenada nas correntes de ar em energia elétrica.
A geração de energia pela fusão
termonuclear foi sugerida como uma maneira possível de gerar a eletricidade.
Atualmente, um número de obstáculos técnicos e de interesses ambientais
existem, mas, como foi demonstrado tratar-se de uma fonte de geração de energia
elétrica relativamente limpa e segura, iniciou-se a construção de reatores experimentais.
Energia Nuclear no
Brasil
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| Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto em Angra dos Reis, Rio de Janeiro, Brasil |
Anos iniciais, 1930 – 1960
No Brasil, a pesquisa teórica sobre
energia nuclear teve início na Universidade de São Paulo (USP), no final dos anos de 1930. Na década seguinte, o Brasil tornou-se fornecedor de recursos minerais
(monazita, tório e urânio) para projetos nucleares experimentais nos
Estados Unidos, como o Projeto Manhattan.
Em 1947, Álvaro Alberto da
Mota e Silva,
oficial da marinha e entusiasta da energia nuclear, escreveu a primeira
política nuclear a ser aprovada pelo Conselho de Segurança Nacional - CSN.
A implementação do plano teve início em 1951, com o estabelecimento do Conselho Nacional de
Pesquisas- CNPq e a indicação de Alberto a sua
presidência. Embora o objetivo geral da instituição fosse promover pesquisas
científicas e tecnológicas em todas as áreas do conhecimento, o CNPq tinha responsabilidades específicas quanto ao
desenvolvimento da energia nuclear, como estimular pesquisas sobre recursos
minerais relevantes e expandir a industrialização da energia nuclear.
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| Álvaro Alberto da Mota e Silva, presidente do CNPq, 1951 |
Na perspectiva de Alberto, o
desenvolvimento do setor nuclear no Brasil incluía a nacionalização das
atividades nucleares e compensações específicas para a exportação de matéria prima
estratégica. Desse modo, o Brasil tentou obter acordos comerciais que, em troca
das matérias primas nacionais, incluíssem disposições que facilitassem o acesso
a tecnologias sensíveis, e a treinamento para engenheiros nucleares brasileiros.
O êxito dessa política foi visivelmente limitado, mas forneceu oportunidades de
intercâmbio acadêmico e treinamento nos Estados Unidos para cientistas e
engenheiros brasileiros.
O CNPq buscou obter tecnologia nuclear dos Estados Unidos e de outros países. Alberto solicitou a compra de um ciclotron da General Electric, o que permitiria ao Brasil conduzir experimentos avançados em física nuclear. Washington, porém, rejeitou o pedido. Alberto também iniciou negociações para a aquisição de ultra centrifugas da Alemanha Ocidental.
Em meados da década de 1950, o programa nuclear brasileiro não havia avançado
muito, exceto pela compra, por 80000 dólares, de
três centrífugas da Alemanha Ocidental. Embora as centrífugas tenham chegado ao
Brasil em 1956, entraram em funcionamento apenas na
década de 1970. Orçamentos limitados e
instabilidade política causaram os atrasos.
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| Juarez Távora, Chefe gabinete militar governo Café Filho, 1954 |
Uma Comissão Parlamentar de Inquérito - CPI, estabelecida em 1956, descobriu que materiais atômicos haviam sido exportados de modo ilegal para os Estados Unidos. Também revelou que Juarez Távora, chefe do gabinete militar no início do governo Café Filho, em 1954, havia agido de acordo com as solicitações dos EUA, e adotado uma nova política nuclear, a qual considerava os EUA parceiro privilegiado do Brasil no âmbito da energia nuclear.
Após o fim da investigação, a CPI defendeu uma abordagem mais nacionalista para a
política nuclear, retomando os planos defendidos por Alberto e pelo CNPq.
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| O presidente JK em visita à CNEN |
O novo plano nuclear, adotado por Juscelino Kubitschek, pouco depois de sua eleição, criou
a Comissão Nacional de Energia Nuclear - CNEN, sob
supervisão presidencial. Além disso, cancelou todos os contratos relacionados à
exportação de minerais atômicos.
Em 1957, o Brasil obteve seu primeiro reator para pesquisa, por meio do programa
norte-americano ‘Átomos para a Paz’. O IEA-R1,
como se tornou conhecido quando chegou ao Instituto de Energia Atômica - IEA, em São Paulo, foi o primeiro reator a entrar em
funcionamento no hemisfério sul.
Em 1960, foi adquirido o reator de pesquisa TRIGA
Mark 1, localizado no Instituto de
Pesquisas Radioativas - IPR da Universidade Federal de Minas
Gerais - UFMG, o qual foi usado em atividades de
treinamento e de pesquisa associadas à produção de radioisótopos.
1961 – 1972
Em 1965, entrou em funcionamento no Instituto de Engenharia Nuclear - IEN, sediado no Rio de Janeiro, o Argonauta, primeiro
reator de pesquisa feito no país, cuja construção terminara em 1962. O Argonauta foi uma adaptação de um reator elaborado
pelo Laboratório Nacional de Argonne, nos Estados Unidos.
Após a revolução de 1964, que depôs um governo eleito pelo voto popular, o
regime militar, estabeleceu uma política nuclear baseada na aquisição de usinas
nucleares, para gerar eletricidade, e criar condições para o estabelecimento de
um complexo industrial nuclear autônomo no Brasil.
Segundo o plano, o Brasil
deveria, no longo prazo, procurar adquirir todas as tecnologias necessárias
para o domínio do ciclo de produção do combustível nuclear. Com relação aos
padrões internacionais que limitavam as explosões nucleares pacíficas (Peaceful Nuclear Explosions, PNE), a política nuclear dos militares
afirmava que renunciar ao direito de condução independente das PNE representava ‘um preço demasiado alto a pagar’, pois:
1. O projeto de tratado mundial não representa um
compromisso de desarmamento para os países já detentores de armas nucleares.
2.
A França e a China não participam das negociações.
3. São grandes perspectivas de utilização de explosivos
nucleares em mineração, abertura de portos, canais e terraplanagem, como
comprovam as experiências levadas a efeito pelos EUA no programa ‘Plowshare’.
4. O conhecimento da técnica que leva à fabricação de
explosivos nucleares, desde que sujeita à fiscalização internacional, e
limitada a objetivos específicos de desenvolvimento econômico, não constituem
proliferação de armas nucleares, nem a estimulam necessariamente.
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| Presidente Costa e Silva, 1967 |
Consequentemente, numa reunião do CSN, o presidente Costa e Silva expôs argumentos a favor da condução
de ‘pesquisa, mineração e construção de artefatos que possam explodir’ e
adicionou: ‘Não vamos chamar de bomba, vamos chamar de artefatos que possam
explodir’.
Em 1968, uma nova CPI avaliou os recursos minerais
existentes no Brasil para o programa nuclear. Dois anos depois, a comissão
parlamentar completou seu trabalho, e concluiu que o grande crescimento da
indústria brasileira implicava aumento na demanda por eletricidade no país,
confirmando que a energia nuclear era necessária.
Também em 1968, o governo formulou secretamente o ‘Conceito
Estratégico Nacional’, argumentando que a aquisição da ciência e da tecnologia
nuclear, era um meio para a superação da posição periférica do Brasil nas
questões internacionais.
De acordo com essa perspectiva, o Brasil não poderia
aceitar o Tratado de Não-Proliferação Nuclear - TNP, um acordo internacional percebido pelo Brasil como um instrumento para
cercear o desenvolvimento da energia nuclear, em países não nuclearmente
armados, não resolvendo o problema das armas nucleares.
Impulsionado por seu grande
crescimento econômico, o Brasil convidou diferentes empresas e consórcios a
apresentarem projetos para a construção de sua primeira usina nuclear. Após
receber cinco propostas diferentes, optou-se pela oferta feita pela empresa
baseada nos EUA Westinghouse Electric Company, envolvendo reatores de água
pressurizada (PWR).
Simultaneamente, o Brasil dialogou
com a Alemanha Ocidental, e um acordo de cooperação nuclear entre Brasília e
Bonn foi assinado. Enquanto a CNEN finalizava os
detalhes do contrato com a Westinghouse, entre maio de 1971 e abril de 1972,
a Comissão de Energia Atômica dos Estados Unidos - USAEC aprovou o fornecimento de combustível nuclear para a
primeira usina nuclear do Brasil, Angra 1. O contrato entre a CNEN e a Westinghouse foi assinado em abril de 1972, e logo começou a construção de Angra 1.
1973 – 1978
Os militares continuaram estimulando
o desenvolvimento do setor nuclear. A ambição do governo era adquirir todas as
fases do ciclo nuclear por meio de cooperação internacional. Com isso em mente,
em 1974, a Companhia Brasileira de
Tecnologia Nuclear - CBTN foi fortalecida e tornou-se Empresas
Nucleares Brasileiras S/A - Nuclebrás.
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| Paulo Nogueira Batista |
Chefiada por Paulo Nogueira Batista, um diplomata de carreira, a Nuclebrás foi encarregada de implementar o programa nuclear, promovendo a criação de empresas autônomas para a construção de partes e o fornecimento de serviços para as usinas nucleares.
Enquanto a Nuclebrás cuidava da
implementação e do financiamento, a CNEN
era responsável pela inspeção, regulação e planejamento nuclear. Além disso, a CNEN continuou sendo o órgão de assessoramento do
Ministério das Minas e Energia para assuntos nucleares nacionais e
internacionais.
Após a Índia testar um artefato
nuclear em 1974, no entanto, os EUA reduziram e, logo, suspenderam, a cooperação nuclear
com o Brasil.
Além disso, na sequência da crise
energética de 1973, a USAEC sujeitou o fornecimento de combustível para outros países à
disponibilidade interna. Desse modo, o Brasil privilegiou as negociações com a
França e com a Alemanha Ocidental, tendo assinado com esta um acordo em 27 de junho de 1975, o qual
previa a transferência de conhecimento operacional sobre reatores.
O acordo representou a mais ampla
transferência de tecnologia estabelecida, entre um país desenvolvido e um país
em desenvolvimento. Bonn se comprometeu a exportar entre quatro e oito
reatores, ao longo de 15 anos. Da mesma forma, empresas da
Alemanha Ocidental concordaram em estabelecer o ciclo completo do combustível
nuclear no Brasil: prospecção e mineração de urânio; enriquecimento de urânio (usando o processo jet-nozzle); produção de rods de combustível
nuclear e reprocessamento de rods usados.
Para a indústria nuclear da Alemanha
Ocidental, esse foi o contrato mais importante a ser assinado, cujo valor
estimado chegaria a 10 bilhões de marcos (cerca de 4 bilhões de dólares). Além disso, esse foi o maior pedido
individual de exportação na história da Alemanha.
O acordo motivou intensas reações
internacionais. Um dos aspectos mais controversos era o fato de a Alemanha,
signatária do TNP, comprometer-se a transferir
tecnologia nuclear para o Brasil, à época governado por uma ditadura militar, e
não signatário do TNP.
Nos anos seguintes ao acordo, o
Brasil e a Alemanha Ocidental enfrentaram fortes pressões, vindas não só dos EUA, como também do Reino Unido, Canadá, França e União
Soviética—países que apoiavam a restrição à venda de materiais nucleares, e que
se opunham fortemente à exportação de tecnologia nuclear avançada, como usinas
de reprocessamento de combustíveis.
Para superar as crescentes suspeitas
e após várias negociações, foi estabelecido um acordo tripartite sobre
salvaguardas nucleares, entre o Brasil, a Alemanha Ocidental, e a Agência
Internacional de Energia Atômica - AIEA.
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Presidente Ernesto Geisel
Pouco depois, o presidente (General) Ernesto Geisel anunciou o Livro Branco sobre a
política nuclear brasileira. O documento que tinha por objetivo esclarecer ao
público aspectos das decisões nucleares do Brasil, afirmava a natureza pacífica
do programa e justificava a opção nuclear, com base na crescente demanda por
energia no país.
Em cooperação com a Alemanha
Ocidental, a construção do reator de Angra 2 teve
início em 1976. No entanto, o projeto enfrentou
atrasos na construção e aumentos de custos, os quais motivaram profundas
críticas no Brasil, ensejando a criação de outra CPI em 1978, a qual investigou o acordo nuclear
entre o Brasil e a Alemanha Ocidental.
Atualmente e energia nuclear
corresponde a cerca de 3% da matriz energética do Brasil, e cerca de 40% da matriz energética do Estado do Rio de Janeiro, sendo
produzida por dois reatores de água pressurizada na Central Nuclear Almirante
Álvaro Alberto, em Angra dos Reis.
A construção de um terceiro reator
teve início em junho de 2010, estava previsto para entrar em
funcionamento em maio de 2018, porém, em decorrência de
interrupção das obras, o início das operações foi adiado para 2024.
A empresa brasileira encarregada de
produzir energia nuclear é a Eletronuclear.
Fonte: Marcelo Viana, diretor-geral
do Instituto de Matemática Pura e Aplicada, ganhador do Prêmio Louis D, Institut de France , FSP
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(JA, Jan20)