Muito se tem falado sobre o acidente nuclear no Japão, porém pouca informação concreta é repassada aos espectadores leigos dessa situação infortuna. Espero, por meio deste texto, consolidar alguns conceitos básicos necessários para uma melhor compreensão do ocorreu e o que ainda se passa com os reatores da usina nuclear Fukushima Daiichi.
Os reatores utilizados nessa usina são do tipo BWR (Boilling Watter Reactor). No núcleo fica o elemento combustível (235U) que é físsil. Esse núcleo é bombardeados por neutrons causando a fissão do combustível, este, por sua vez, emite mais neutrons nesse processo iniciando uma reação em cadeia. Quando essa reação é capaz de se auto-sustentar fala-se que a massa crítica foi atingida. A partir desse momento é necessário gerenciá-la para que não seja gerado mais energia do que é possível resfriar. Essa gerência é feita regulando os neutrons que causam a fissão, e existem duas maneiras de se fazer isso. A primeira é colocar tubos feitos de materiais capazes de absorver neutrons entre as pastilhas de elemento combustível, chamados de bastões de controle. A outra é com água, que também é capaz de absorver neutrons. Aumentando ou diminuido o fluxo da água é possível acelerar ou reduzir o processo de geração de calor do núcleo. Nas usinas BWR essa agua usada para moderar os neutrons é fervida devido á alta temperatura do núcleo e o vapor gera uma turbina, responsável pela geração de eletricidade. A água que entra em contato diretamente com o núcleo do reator fica dentro de um circuito primário, que é isolado do resto devido ao fato de ser radioativa. Essa água passa um condensador que, no caso de Fukushima, usa a água do mar para realizar o resfriamento da água no circuito primário.
Figura 1: Reação em cadeia de fissões nucleares.
Figura 2: Representação de um BWR.
Quando o terremoto atingiu o Japão os bastões de controle foram acionados e isso deveria ter acabado com a produção de calor, certo? Na verdade não. Quando ocorre a fissão são gerados um conjunto de subprodutos radioativos que continuam decaindo até um estado estável ser atingido. Então, mesmo tendo parado a fissão do material combustível, ainda existe calor sendo produzido, portanto, ainda é necessário o fluxo de água dentro do reator. Para tal existem geradores elétricos de emergência para manter as bombas de água rodando em caso de interrupção de energia não programado. O grande problema no Japão foi que o Tsunami que veio após o terremoto destruiu os sistemas de emergência e, além disso, houve vazamento de água do circuito primário, deixando o núcleo do reator esposto ao ar, fazendo-o aquecer com maior velocidade.
A partir desse momento a situação ficou séria. O calor dentro do reator aumentava e, com isso, a pressão interna. Para evitar a explosão do reator, como aconteceu em Chernobyl*, a pressão dentro no primeiro nível de contenção foi liberada para um segundo nível de contenção. No meio desses gases liberados, porém, há a presença de hidrogênio, que quando misturado com oxigênio é altamente inflamável. Uma faísca qualquer causou o explosão desse nível de contenção expelindo gases radioativos na atmosfera.
Caso o sistema não fosse logo refrigerado, havia risco de acontecer um "Nuclear Meltdown", em que o núcleo do reator derrete devido à grande temperatura. Ocorrendo isso, seria muito mais difícil de recuperar o controle, aumentando drasticamente a possibilidade de todo os sistema falhar e uma grande concentração de partículas radioativas serem expelidas para a atmosfera. Para evitar isso os responsáveis pela usina injetaram água do mar com ácido bórico, que é regulador de neutrons, dentro dos reatores. Isso decretou o fim dessa usina devido ao alto poder corrosivo da água salina.
A Agência Internacional de Energia Atômica afirma que, apesar da gravidade da situação, ela está razoavelmente controlada. Em 18 de março de 2011, ela publicou em seu site que todos os reatores estão em "cold shutdown conditions", em que o liquido refrigerante está a pressão atmosférica e a temperatura está abaixo de 90º C.
O próximo artigo será explicando os efeitos da radiação no ser humano e os níveis de radiação necessários para esses efeitos. Tudo comparado com os níveis de radiação divulgado pelas autoridades japonesas.
*O reator de Chernobyl não era BWR.
Fontes:
http://www.economist.com/node/18398734
http://www2.jnes.go.jp/atom-db/en/general/atomic/ke02a13/info_f.html
http://www.iaea.org/newscenter/news/tsunamiupdate01.html
http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/glossary/cold-shutdown.html
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