O Desastre de Chernobyl - Dublado-96
Uma data importante na história
moderna, quinta-feira 26 de abril de 1986 que esse documentário retrata
e analisa, quando um dos reatores da central nuclear de Chernobyl no
norte da Ucrânia, explodiu. Foi o fracasso reator mais significativo na
história da energia nuclear, a máxima credível Acidentes (MCA). A
planta, apenas a 20 km do centro da cidade, foi composta por quatro
reactores de cada um gerando uma produção de 1.000 megawatts. O reator
em questão explodiu devido a erros operacionais e medidas de segurança
inadequadas eo colapso era diretamente ligado à atual rotina de
geradores da unidade reator da turbina.
moderna, quinta-feira 26 de abril de 1986 que esse documentário retrata
e analisa, quando um dos reatores da central nuclear de Chernobyl no
norte da Ucrânia, explodiu. Foi o fracasso reator mais significativo na
história da energia nuclear, a máxima credível Acidentes (MCA). A
planta, apenas a 20 km do centro da cidade, foi composta por quatro
reactores de cada um gerando uma produção de 1.000 megawatts. O reator
em questão explodiu devido a erros operacionais e medidas de segurança
inadequadas eo colapso era diretamente ligado à atual rotina de
geradores da unidade reator da turbina.
*
Cidade fantasma de Pripyat com a usina nuclear de Chernobil ao fundo.
Localização da Usina Nuclear de Chernobil, na Ucrânia.
Mapa mostrando o avanço da radiação após o acidente.
O Sarcófago da Usina Nuclear de Chernobil que abriga o reator 4, construído para conter a radiação liberada pelo acidente.
O que foi o acidente de
Chernobyl? Como ocorreu?
Quais foram/são suas consequências?
Este artigo irá esclarecer
estas e outras questões
fundamentais sobre o maior
desastre nuclear da história.
A fim de tornar compreensível
este acidente, são necessários
alguns conhecimentos
fundamentais. Para isto, é
importante saber o que é a radioatividade,
como funciona
uma usina nuclear, para posteriormente
compreendermos o
que aconteceu em Chernobyl e
quais as consequências para a
humanidade.
***
O que é radioatividade?
A radioatividade é um
fenômeno que ocorre nos átomos,
mais especificamente no
núcleo de alguns tipos de átomos.
Estes „tipos de átomos‟
que tem seu centro instável são
átomos geralmente ditos „pesados‟
(com um grande número
de prótons no núcleo e, consequentemente,
elevada massa –
daí a expressão „pesados‟). O
fenômeno da radioatividade
emitida pelo urânio, tório, actínio,
polônio e rádio foi descoberto
e estudado por grandes
nomes da ciência, como Roentgen,
Becquerel, Marie e Pierre
Curie (estes dois últimos, marido
e mulher), entre o final e
início dos séculos IX e XX.
Desde então, o homem
dedica-se aplicando este conhecimento
para fins nobres e
para outros não tão nobres
assim. Surgiram usinas nucleares,
que produzem energia
elétrica. Há também aplicações
na medicina. Porém, também
existiram as duas bombas nucleares
na segunda guerra
mundial e a guerra fria que nos
deixou com um grande medo
de uma possível guerra nuclear
entre EUA e URSS. Felizmente
ela não ocorreu.
Voltando ao átomo, esta
„instabilidade nuclear‟ citada
anteriormente se deve, em
grande parte, a uma „competição
entre a força de repulsão
próton x próton (papo de cientista:
força de repulsão de Coulomb)
com a interação nuclear
chamada „força forte‟, que faz
com que as partículas do núcleo
estejam „coladas‟ umas nas
outras. Esta competição de
forças é ganha pela força de
atração (força forte) quando há
poucos prótons no núcleo, tornando
o átomo estável. Mas, a
medida que o número de prótons
aumenta, a força de repulsão
(interação de Coulomb)
também aumenta, tornando o
átomo instável.
Todos os átomos acima
de 82 prótons no núcleo são
instáveis (radioativos). Esta
instabilidade é aliviada pela
emissão de, essencialmente,
três tipos de radiação: (alfa),
(beta) e (gama). Vejamos os
detalhes de cada uma destas
radiações.
A radiação (núcleos de hélio) é emitida e proporciona ao átomo emissor (no exemplo, o
urânio) transformar-se em outro átomo (tório) com um número atômico (que é igual ao
número de prótons) duas unidades menor e com uma massa atômica (que é a somo dos prótons
e nêutrons) quatro unidades menor.
A radiação , ao contrário das
radiações e , não é constituída
de matéria, mas sim uma
onda eletromagnética com
grande frequência. Como tal,
não altera o número de prótons
e neutrons do átomo produto
em relação ao átomo emissor.
Trata-se de uma espécie de
„acomodação‟ das partículas.
Esta radiação ocorre no átomo
de bário, conforme o exemplo,
quando este é resultado da
emissão de radiação do átomo
de césio 137.
Cs Ba 137m
56
0
1
137
55
Este bário, metaestável
(137mBa), adquire estabilidade
emitindo radiação . Perceba,
portanto, que o bário emite
radiação devido a uma instabilidade
adquirida em uma
transformação radioativa (papo
de cientista: transmutação),
que tem como origem o isótopo
radioativo do elemento césio, já
tratado nesta série quando falou-
se do acidente com 137Cs
em Goiânia, Brasil.
Esta emissão do bário é
utilizada, por exemplo, em tratamentos
contra o câncer. Mas,
quando nos submetemos a este
tipo de radiação de forma indevida,
como veremos mais adiante,
as consequências podem
ser fatais.
***
O que é fissão nuclear?
Em 1938, dois cientistas
alemães, Otto Hahn e Fritz Strassmann, descobriram acidentalmente que o urânio, ao
ser bombardeado com nêutrons, dava origem a átomos com metade de sua massa, 1 Há também a possibilidade de um próton transformar-se num nêutron, emitindo uma partícula denominada pósitron, constituindo a radiação +. como o bário. Surgia, então, a descoberta que iria transformar
o mundo: a fissão nuclear.
Como vimos anteriormente, há uma „competição de forças‟ das partículas que existem
no núcleo (papo de cientista: núcleons). Geralmente a força forte vence (talvez seja
por isto que chamam ela de „forte‟), mas há casos que há um equilíbrio tênue. É o caso
do urânio 235 (235U), um tipo de átomo (papo de cientista: isótopo) do elemento urânio que possui potencial de fissão.
Quando ele é bombardeado com um nêutron, este causa uma desestabilização no núcleo,
como se fosse o „empurrão‟ necessário para que um núcleo, já instável, se desintegre.
Na fissão, temos a força de repulsão vencendo a força de atração. Mas, como isto ocorre?
Acompanhe a explicação com base na figura a seguir:
O núcleo do 235U e o nêutron absorvido (a) formam o „núcleo composto‟ (b), que constitui o estado excitado e com energia de excitação colocada em modos coletivos de vibração. Estes modos de vibração são capazes de „esticar‟ o núcleo. Caso a energia de excitação é suficientemente
grande, em uma dessas vibrações coletivas, o núcleo composto pode assumir uma forma
com dois blocos de núcleons separados por uma estreita ponte (c).
Bem, isto em particular não é útil (interessante para alguns, mas útil para poucos). O mais
fantástico nesta história de destruição de átomos é a energia que a fissão nuclear proporciona.
Isto sim é útil!
O 235U é um isótopo com
uma abundância de 0,7 %, ou
seja, uma parte em 140 partes
de urânio natural em média é o
de massa 235 (veja Figura 1).
Então, para tornar uma amostra de urânio um combustível nuclear, é necessário realizar
um procedimento chamado „enriquecimento de urânio‟.
Esta etapa consiste basicamente e aumentar a concentração de 235U para um valor adequa-
do para que este seja utilizável na fissão. Na seção „para saber mais‟ há detalhes destes processo e não vamos aqui detalhá-lo.
O problema da fissão é que, uma vez que os átomos são partidos, novos nêutrons são formados e outros átomos são partidos, e assim por dian-te, fazendo disso uma reação em cadeia. Quando a fissão ocorre de forma desenfreada, temos a bomba atômica! Mas, quando controlamos este processo, temos o que chamamos de usina nuclear.
A fissão nuclear essencialmente tem duas aplicações: armas nucleares e usinas nucleares. Nas armas, deseja-se uma reação em cadeia, a qual necessita de uma concentração grande de 235U. Já a usina nu-clear não necessita de uma alta concentração de 235U. Mesmo assim, com baixa concentra-ção, as energias envolvidas no processo em uma usina nuclear são grandes. Será que uma usina pode explodir como uma bomba? Vejamos o próximo capítulo deste artigo para respondermos a esta pergunta.
***
Como funciona uma usina nuclear?
O esquema simplificado de uma usina nuclear está ilus-trado na Figura 2. Em essên-cia, a fissão nuclear libera energia. Esta, por sua vez, aquece a água líquida que transforma-se em vapor. Este vapor gira a turbina que possui a capacidade de gerar eletrici-dade, a qual é transportada por uma série de etapas intermedi-árias até chegar na sua casa. As barras de controle ficam próximas ao combustível nu-clear, evitando que o processo de fissão ocorra desenfreada-mente. Estas barras são geral-mente feitas de boro ou cád-mio, elementos que absorvem nêutrons e impedem que estes promovam a fissão de outros átomos de 235U.
Como vimos anterior-mente, o urânio extraído da natureza tem apenas 0,7 % de 235U, o qual é potencialmente fissível. Então, se faz necessá-ria o enriquecimento do urânio para que ele seja aplicado a em reatores nucleares. Este enri-quecimento nada mais é que aumentar a concentração de 235U para um valor em torno de 3 %. Já para se fazer uma bomba atômica, a concentração de 235U deve ser em torno de 90 %, logo, em tese, é pouco pro-vável uma explosão atômica no funcionamento de uma usina nuclear. Mas, como tratamos com vapor em altas temperatu-ras, se algo na operação der errado, acidentes podem acon-tecer. E aconteceram. O de Chernobyl é o exemplo mais trágico, mas outros acidentes ocorreram (como o de Three Mile Island, em 1979 nos EUA).
Além do combustível e das barras moderadoras, temos uma peça fundamental que é o agente refletor. Um refletor possível é o grafite (no reator utilizado em Chernobyl). Ele desacelera os nêutrons oriundo da fissão de um átomo de 235U, que sai a aproximadamente 1600 km/s, velocidade que é reduzida a 1,6 km/s, a qual é mais eficaz para quebrar o pró-ximo átomo de 235U.
***
O que houve de errado em Chernobyl?
Ainda hoje o acidente de Chernobyl causa desconfiança quando falamos das usinas nucleares para geração de energia elétrica. Sabe-se que é uma fonte de energia limpa, pelo menos quando comparada com os combustíveis fósseis, com sistemas de segurança avançados (hoje), mas o aciden-te de 1986 faz com que fique-mos „com um pé atrás‟ quando falamos em usinas nucleares. Vejamos o que aconteceu e, ao final desta exposição, pondera-remos a respeito da racionali-dade deste „medo‟.
Na madrugada do dia 26 Abril de 1986, operadores estavam testando o reator qua-tro da estação nuclear de Chernobyl, Ucrânia, na época pertencente a URSS. Esta usi-na era responsável por 10 % da geração de energia elétrica uti-lizada na Ucrânia naquele ano. Desejava-se realizar testes as-sociados a uma das maiores e mais recentes conquistas do regime comunista. Documentá-rios e relatórios oficiais dizem que houve falha humana ao
Figura 2 – Diagrama do funcionamento simplificado de uma usina nuclear.
4
realizar os testes em uma po-ência baixa (< 700 MW), fato previsto como perigoso nos manuais de procedimentos. O teste foi exigido do comitê estatal para o uso de energia atô-mica. Os governantes temiam a necessidade de utilizar o reator em caso de ataques por causa da guerra fria. No entanto, o engenheiro chefe (Anatoly Syat-lov) desejava realizar o teste a 200 MW, a fim de preservar a água para resfriamento do rea-tor. Por erros de operação, o reator teve sua potência abai-xada até zero. Impaciente, o engenheiro chefe toma uma decisão fatal: o reator seria reativo sem que os sistemas de segurança (barras de controle) estivessem ativados (veja Figu-ra 3). Estas barras de controle funcionam como se fossem os aceleradores e os freios do rea-tor. A presença ou não delas faz o reator funcionar com me-nor ou maior potência. No reator de Chernobyl, eram 211 barras feitas de boro que en-contravam-se espalhadas entre as barras de urânio, o combus-tível nuclear.
Diante da situação de perigo, os operadores alertaram o engenheiro chefe, o qual prosseguiu com a operação. Sem as barras de controle, a potência aumentou mais rapi-damente, conforme o engenhei-ro chefe desejava. No entanto, esta mudança nos parâmetros de operação iria revelar falhas no projeto de construção do reator.
A usina de Chernobyl utilizava reatores do tipo RBMK (em russo, “Reator de Alta Po-tência no Canal”), atualmente obsoletos, que apresentavam instabilidade e usavam como combustível urânio não enri-quecido. A tecnologia, em uso desde a década de 1950, utiliza a própria água que resfriava o reator para formar o vapor para mover as turbinas, num circuito unificado. Já nos rea-tores do modelo PWR, os mais utilizados no ocidente, como nas usinas de Angra 1 e 2 aqui no Brasil, existem três circuitos independentes, sendo que o líquido radioativo circula em um circuito independente e isolado.
O modelo soviético, em-bora menos seguro, foi adotado por ser mais barato tanto na construção quanto no abaste-cimento por combustível de baixo enriquecimento. Havia, ainda, um fator estratégico: a grande quantidade de plutônio formada pelo funcionamento do reator RBMK poderia ser usada na fabricação de armas nuclea-res. Devemos lembrar o contex-to histórico do acidente: guerra fria entre URSS e EUA. Alias, há quem diga que acidente tenha sido o primeiro passo para a queda do regime comu-nista.
É importante salientar as implicações políticas que rodeavam o funcionamento dos reatores em Chernobyl. A ex-pansão nuclear era um dos grandes objetivos do regime comunista. Para tanto, priori-zou-se a implantação mais rá-pida dos reatores, sem no en-tanto dar a devida atenção aos aspectos de segurança. Houve um apressamento na inaugu-ração do reator número quatro em Chernobyl por questões políticas. A segurança ficou em segundo plano. Alias, o teste aqui narrado deveria ter sido feito antes que o reator fosse inaugurado. Mas não foi (infe-lizmente) o que aconteceu.
Devido ao pequeno nú-mero de barras de controle, a radiatividade concentrou-se na parte inferior do reator. O teste consistia em desligar as turbi-nas que alimentavam água, a fim de testar os geradores de emergência a diesel. Se algo desse errado, a água no reator seria insuficiente para capturar o calor gerado pelo reator e um acidente era possível. Ao serem desligadas as turbinas, menos água foi enviada ao reator e, consequentemente, mais vapor se formou. De forma repentina, a potência do reator começou a aumentar rapidamente. Para freá-la, acionou-se as barras de controle. O problema é que as barras de boro possuíam car-bono grafite em suas pontas. No instante em que entraram no reator, o grafite causou au-mento na potência (centenas de vezes), não uma redução como era de se esperar das barras de controle. Elas nunca deveriam ter sido retiradas durante a operação do reator.
Houve uma série de fa-lhas humanas e do reator que resultaram na explosão do mesmo, conforme já relatado (veja Figura 4). Antecipamos que não houve, neste trágico episódio, uma explosão nucle-ar, como as que ocorreram nas bombas atômicas da segunda guerra, mas somente uma ex-plosão não nuclear resultante da alta pressão de vapor de
Figura 3 – Detalhes das partes principais que constituem um reator nuclear.
Figura 4 – Foto aérea dos destroços da explosão do reator número quatro da usina de Chernobyl, Ucrânia.
5
água existente no reator. A radioatividade deriva do mate-rial radioativo que saiu do rea-tor e foi arremessado para fora. Este material radioativo, por sua vez, foi levado pelo vento para boa parte da Europa.
Algumas parte do reator (varetas que dão suporte ao combustível nuclear) são feitas de uma liga de zircônio (zirca-loy). Da mesma forma que o alumínio, o zircônio forma uma fina camada de óxido de zircô-nio que o protege contra a oxi-dação. Porém, em temperatu-ras elevadas, esta camada de óxido se decompõe, possibili-tando a seguinte reação:
Zr(s) + 2 H2O(v)
ZrO2(s) + 2 H2(g)
Gás hidrogênio é extremamente explosivo. Na usina de Three Mile Island, nos EUA, em 1979, formou-se 1000 m³ de gás hi-drogênio no reator. Felizmente neste caso, o hidrogênio pode ser removido antes de uma possível explosão.
Ainda contribuindo para a grande explosão em Cher-nobyl, temos a água que, na temperatura em que foi aqueci-da (em torno de 1000 ºC) e sob pressão, reage com o carbono grafite formando uma mistura explosiva conhecida como gás d‟água, conforme a equação abaixo:
C(graf.) + H2O(v) H2(g) +CO(g)
Esta mistura de gases junta-mente com a pressão de vapor de água que estava sendo gera-da, foi responsável pela grande explosão que espedaçou a tam-pa do reator que tinha uma massa de mil e duzentas tone-ladas! O grafite do reator, quando aquecido, pega fogo, o que gerou um grande incêndio. E pior: 50 toneladas de com-bustível nuclear foram lança-dos na atmosfera, dez vezes mais que a bomba de Hiroshi-ma! As consequências disto, como veremos a seguir, são catastróficas.
***
Quais as consequências da radiação?
Todos conhecem o incrí-vel Hulk, certo? Bem, na even-tual hipótese de alguém não conhecer este herói da ficção, vamos a um pequeno resumo de sua história.
Um físico nuclear, em um experimento que dá errado (como o de Chernobyl), é bom-bardeado por radiação gama. Após este evento, ele passa a adquirir super poderes, oriun-dos da mutação genética que a radiação gama gerou, que in-cluem uma força fora do co-mum, com músculos que ras-gam as roupas do físico duran-te a sua transformação no In-crível Hulk, nome como ficou conhecido o monstro da cor verde que lhe caracteriza. O que há de verdade e de mentira nesta fantasiosa história de ficção? Vejamos neste último capítulo do artigo os efeitos da radioatividade no ser humano.
A radioatividade está em todo lugar e somos afetados por ela desde o momento que so-mos concebidos até a nossa morte. O ar que você respira, o chão que você pisa, a água que você bebe, o lugar que você vive, essencialmente, todo o ambiente ao seu redor contém a radioatividade. A medicina usa a radioatividade em alguns exames e tratamentos (confor-me mostra a Tabela 1). Será a radioatividade benéfica ou vilã? Vejamos algumas considera-ções.
A radiação que estamos expostos por toda a nossa vida compreende o que é chamado de „radiação de fundo‟. A maior parte dessa radiação é natural e surge a partir de três fontes. Radiação que se origina a par-tir do sol e do espaço é chama-da „radiação cósmica‟. A radia-ção cosmogênica é aquela que vem de radioisótopos forma-dos/presentes na atmosfera, que podem surgir a partir da interação da radiação cósmica com as substâncias e elemen-tos presentes. A terceira fonte de radiação natural é proveni-ente de radionuclídeos primor-diais (elementos radioativos, que sempre estiveram presen-tes na terra) e é chamada de radiação terrestre (veja Tabela 2). Dos 340 isótopos encon-trados na natureza, apenas cerca de 70 são radioativos, incluindo todos os isótopos com números atômicos maiores que 83. Muitos destes radionu-clídeos não contribuem signifi-cativamente para a nossa ex-posição à radiação devido a sua baixa abundância.
Um RBE de 20 para partículas pode levar a con-clusão de que estas constituem a maior ameaça à saúde quan-do falamos em radioatividade. Mas isto não é verdade, pois as partículas são tão grandes que têm pouco poder de pene-tração. Elas são interrompidas por uma folha de papel, a sua roupa, ou mesmo uma camada de pele morta. Por outro lado, se você ingerir ou respirar um emissor de radiação , os da-nos no tecido podem ser gra-ves, porque as partículas , pesada, não precisa viajar mui-to longe para causar dano celu-lar. Raios são considerados a forma mais perigosa de radia-ção que emana de uma fonte fora do corpo, porque eles têm o maior poder de penetração entre as principais formas de radiação, conforme ilustra a Figura 6.
Os moradores do assen-tamento de Pripyat, onde esta-va localizada a usina de Cher-nobyl, começaram a ser retira-dos do local somente no dia seguinte, as 14 h (cerca de 36 horas após o acidente). Foi pre-ciso uma semana para retirar os 135 mil habitantes e criar uma zona de exclusão de 30 km da usina. Este tempo, no entanto, foi mais do que sufici-ente para contaminar boa parte da população desinformada.
Estima-se que a explo-são da usina liberou para a atmosfera cerca de 200 vezes mais radioatividade que as bombas atômicas de Hiroshima e Na-gasaki juntas. Muitos dos bombeiros e trabalhadores da usina foram expostos a mais de 1 Sv de radiação. Pelo menos 30 deles morreram nas sema-nas após o acidente. Muitos dos mais de 600.000 trabalhadores que limparam a área ao redor do reator apresentaram sintomas de „doença da radia-ção‟, e cerca de 5 milhões de pessoas na Ucrânia, Bielorrús-sia e Rússia foram expostas à precipitação nos dias seguintes ao acidente. A nuvem de radio-atividade libertada por Cher-nobyl espalhou-se rapidamente por toda a Europa do Norte (veja Figura 7). Dentro de duas semanas, o aumento dos níveis de radioatividade foram detectados ao longo de todo o He-misfério Norte. O acidente produziu um aumento global da exposição à radiações ionizan-tes estimada entre 0,05 e 0,5 mSv / ano. Considerando que a exposição anual natural a radi-atividade fica em uma faixa de 1,5 a 6 mSv/ano, trata-se de uma fração significativa.
Estudos dos efeitos bio-lógicos da radiação do acidente de Chernobyl indicou um au-mento de 200 vezes no incidência de câncer de tireóide em crianças.
Os números oficiais di-zem que 4000 pessoas deverão morrer de câncer devido a ex-posição à radiação. Porém, há outros cientistas que dizem que o acidente pode ser responsável por 25 mil casos em todo o mundo, 10 mil só na Rússia, num período de 70 anos. Mui-tos soldados, na tentativa de evitar mais contaminação, fo-ram expostos a altas doses de radiação (veja Figura 8)
Novamente temos lados positivos nesta história. De lá para cá, não houve nenhum acidente nuclear significativo, graças talvez as cinco conven-ções internacionais de segu-rança que foram realizadas nestes quase vinte e cinco anos após Chernobyl. Hoje, os reato-res nucleares possuem regras mais rígidas de segurança, mas o risco nunca é zero.
Figura 8 - Liquidatários (ou „bio-robôs‟ como assim ficaram sendo conhecidos) limpando o teto do reator. No início, as autoridades tentaram limpar os restos radioativos usando robôs japoneses e russos, mas eles não funcionaram adequadamente com a extrema radiação. Por isto, as autoridades decidiram utilizar seres huma-nos para o trabalho. Os soldados não podiam ficar geralmente mais de 40 segundos cada vez que subiam no teto do reator, tama-nha era a radioatividade naquele local. Muitos já morreram ou sofrem de problemas de saúde graves. Observem as „nuvens bran-cas‟ intercaladas na foto, resultado da radiação no local
Desastre de Chernobyl - Channel - 47min.
Chernobyl - BBC - 49min
2012 - Dentro de Chernobyl - 38min
Documentário: Chernobyl - 93min.
Acidente nuclear de Chernobil
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
51° 23′ N 30° 06′ E
O acidente nuclear de Chernobil ocorreu dia 26 de abril de 1986, na Usina Nuclear de Chernobil (originalmente chamada Vladimir Ilyich Lenin) na Ucrânia (então parte da União Soviética). É considerado o pior acidente nuclear da história, produzindo uma nuvem de radioatividade que atingiu a União Soviética, Europa Oriental, Escandinávia e Reino Unido, com a liberação de 400 vezes mais contaminação que a bomba que foi lançada sobre Hiroshima.1 Grandes áreas da Ucrânia, Bielorrússia e Rússia foram muito contaminadas,2 resultando na evacuação e reassentamento de aproximadamente 200 mil pessoas.
Cerca de 60% de radioatividade caiu em território bielorrusso.
O acidente fez crescer preocupações sobre a segurança da indústria nuclear soviética, diminuindo sua expansão por muitos anos, e forçando o governo soviético a ser menos secreto. Os agora separados países de Rússia, Ucrânia e Bielorrússia
têm suportado um contínuo e substancial custo de descontaminação e
cuidados de saúde devidos ao acidente de Chernobil. É difícil dizer com
precisão o número de mortos causados pelos eventos de Chernobil, devido
às mortes esperadas por câncer, que ainda não ocorreram e são difíceis de atribuir especificamente ao acidente. Um relatório da Organização das Nações Unidas de 2005 atribuiu 56 mortes até aquela data – 47 trabalhadores acidentados e nove crianças com câncer de tireoide – e estimou que cerca de 4000 pessoas morrerão de doenças relacionadas com o acidente.2 O Greenpeace, entre outros, contesta as conclusões do estudo.
O governo soviético procurou esconder o ocorrido da comunidade mundial, até que a radiação em altos níveis foi detectada em outros países. Segue um trecho do pronunciamento do líder da União Soviética, na época do acidente, Mikhail Gorbachev, quando o governo admitiu a ocorrência:
 |
Boa tarde, meus camaradas. Todos vocês sabem que houve um inacreditável erro – o acidente na usina nuclear de Chernobil. Ele afetou duramente o povo soviético, e chocou a comunidade internacional. Pela primeira vez, nós confrontamos a força real da energia nuclear, fora de controle. |  |
A instalação
A Usina nuclear de Chernobil está situada no assentamento de Pripyat, Ucrânia, 18 km a noroeste da cidade de Chernobil, 16 quilômetros da fronteira com a Bielorrússia, e cerca de 110 km a norte de Kiev. A usina era composta por quatro reatores, cada um capaz de produzir um gigawatt de energia elétrica
(3,2 gigawatts de energia térmica). Em conjunto, os quatro reatores
produziam cerca de 10% da energia elétrica utilizada pela Ucrânia na
época do acidente.
A construção da instalação começou na década de 1970,
com o reator nº 1 comissionado em 1977, seguido pelo nº 2 (1978), nº 3
(1981), e nº 4 (1983). Dois reatores adicionais (nº 5 e nº 6, também
capazes de produzir um gigawatt cada) estavam em construção na época do
acidente. As quatro unidades geradoras usavam um tipo de reator chamado RBMK-1000.3
O acidente
Sábado, 26 de abril de 1986, à 1:23:58 a.m. hora local, o quarto reator da usina de Chernobil - conhecido como Chernobil-4 - sofreu uma catastrófica explosão de vapor que resultou em incêndio, uma série de explosões adicionais, e um derretimento nuclear.
Causas
Há duas teorias oficiais, mas contraditórias, sobre a causa do
acidente. A primeira foi publicada em agosto de 1986, e atribuiu a
culpa, exclusivamente, aos operadores da usina. A segunda teoria foi
publicada em 1991 e atribuiu o acidente a defeitos no projeto do reator
RBMK, especificamente nas hastes de controle.
Ambas teorias foram fortemente apoiadas por diferentes grupos,
inclusive os projetistas dos reatores, pessoal da usina de Chernobil, e o
governo. Alguns especialistas independentes agora acreditam que nenhuma
teoria estava completamente certa. Na realidade o que aconteceu foi uma
conjunção das duas, sendo que a possibilidade de defeito no reator foi
exponencialmente agravado pelo erro humano.
Porém o fator mais importante foi que Anatoly Dyatlov, engenheiro
chefe responsável pela realização de testes nos reatores, mesmo sabendo
que o reator era perigoso em algumas condições e contra os parâmetros de
segurança dispostos no manual de operação, levou a efeito
intencionalmente a realização de um teste de redução de potência que
resultou no desastre. A gerência da instalação era composta em grande
parte de pessoal não qualificado em RBMK: o diretor, V.P. Bryukhanov,
tinha experiência e treinamento em usina termoelétrica a carvão. Seu
engenheiro chefe, Nikolai Fomin, também veio de uma usina convencional. O
próprio Anatoli Dyatlov, ex-engenheiro chefe dos Reatores 3 e 4,
somente tinha "alguma experiência com pequenos reatores nucleares".
Em particular:
- O reator tinha um fração de vazio positivo perigosamente alto. Dito de forma simples, isto significa que se bolhas de vapor se formam na água de resfriamento, a reação nuclear se acelera, levando à sobrevelocidade se não houver intervenção. Pior, com carga baixa, este coeficiente a vazio não era compensado por outros fatores, os quais tornavam o reator instável e perigoso. Os operadores não tinham conhecimento deste perigo e isto não era intuitivo para um operador não treinado.
- Um defeito mais significativo do reator era o projeto das hastes de controle. Num reator nuclear, hastes de controle são inseridas no reator para diminuir a reação. Entretanto, no projeto do reator RBMK, as pontas das hastes de controle eram feitas de grafite e os extensores (as áreas finais das hastes de controle acima das pontas, medindo um metro de comprimento) eram ocas e cheias de água, enquanto o resto da haste - a parte realmente funcional que absorve os nêutrons e portanto pára a reação - era feita de carbono-boro. Com este projeto, quando as hastes eram inseridas no reator, as pontas de grafite deslocavam uma quantidade do resfriador (água). Isto aumenta a taxa de fissão nuclear, uma vez que o grafite é um moderador de nêutrons mais potente. Então nos primeiros segundos após a ativação das hastes de controle, a potência do reator aumenta, em vez de diminuir, como desejado. Este comportamento do equipamento não é intuitivo (ao contrário, o esperado seria que a potência começasse a baixar imediatamente), e, principalmente, não era de conhecimento dos operadores.
- Os operadores violaram procedimentos, possivelmente porque eles ignoravam os defeitos de projeto do reator. Também muitos procedimentos irregulares contribuíram para causar o acidente. Um deles foi a comunicação ineficiente entre os escritórios de segurança (na capital, Kiev) e os operadores encarregados do experimento conduzido naquela noite.
É importante notar que os operadores desligaram muitos dos sistemas
de proteção do reator, o que era proibido pelos guias técnicos
publicados, a menos que houvesse mau funcionamento.
De acordo com o relatório da Comissão do Governo, publicado em agosto
de 1986, os operadores removeram pelo menos 204 hastes de controle do
núcleo do reator (de um total de 211 deste modelo de reator). O mesmo
guia (citado acima) proibia a operação do RBMK-1000 com menos de 15
hastes dentro da zona do núcleo.
Cronologia
Dia 25 de abril de 1986, o reator da Unidade 4 estava programado para
ser desligado para manutenção de rotina. Foi decidido usar esta
oportunidade para testar a capacidade do gerador do reator para gerar
energia suficiente para manter seus sistemas de segurança (em
particular, as bombas de água) no caso de perda do suprimento externo de
energia. Reatores como o de Chernobil têm um par de geradores diesel
disponível como reserva, mas eles não são ativados instantaneamente – o
reator é portanto usado para partir a turbina, a um certo ponto a
turbina seria desconectada do reator e deixada a rodar sob a força de
sua inércia rotacional, e o objetivo do teste era determinar se as
turbinas, na sua fase de queda de rotação, poderiam alimentar as bombas
enquanto o gerador estivesse partindo. O teste foi realizado com sucesso
previamente em outra unidade (com as medidas de proteção ativas) e o
resultado foi negativo (isto é, as turbinas não geravam suficiente
energia, na fase de queda de rotação, para alimentar as bombas), mas
melhorias adicionais foram feitas nas turbinas, o que levou à
necessidade de repetir os testes.
A potência de saída do reator 4 devia ser reduzida de sua capacidade nominal de 3,2 GW para 700 MW
a fim de realizar o teste com baixa potência, mais segura. Porém,
devido à demora em começar a experiência, os operadores do reator
reduziram a geração muito rapidamente, e a saída real foi de somente 30
MW. Como resultado, a concentração de nêutrons absorvendo o produto da fissão, xenon-135,
aumentou (este produto é tipicamente consumido num reator em baixa
carga). Embora a escala de queda de potência estivesse próxima ao máximo
permitido pelos regulamentos de segurança, a gerência dos operadores
decidiu não desligar o reator e continuar o teste. Ademais, foi decidido
abreviar o experimento e aumentar a potência para apenas 200 MW. A fim
de superar a absorção de neutrons do excesso de xenon-135, as hastes de
controle foram puxadas para fora do reator mais rapidamente que o
permitido pelos regulamentos de segurança. Como parte do experimento, à
1:05 de 26 de abril, as bombas que foram alimentadas pelo gerador da
turbina foram ligadas; o fluxo de água gerado por essa ação excedeu o
especificado pelos regulamentos de segurança. O fluxo de água aumentou a
1:19 – uma vez que a água também absorve nêutrons. Este adicional
incremento no fluxo de água requeria a remoção manual das hastes de
controle, produzindo uma condição de operação altamente instável e
perigosa.
À 1:23, o teste começou. A situação instável do reator não se
refletia, de nenhuma maneira, no painel de controle, e não parece que
algum dos operadores estivesse totalmente consciente do perigo. A
energia para as bombas de água foi cortada, e como elas foram conduzidas
pela inércia do gerador da turbina, o fluxo de água decresceu. A
turbina foi desconectada do reator, aumentando o nível de vapor no
núcleo do reator. À medida que o líquido resfriador aquecia, bolsas de
vapor se formavam nas linhas de resfriamento. O projeto peculiar do
reator moderado a grafite RBMK
em Chernobil tem um grande coeficiente de vazio positivo, o que
significa que a potência do reator aumenta rapidamente na ausência da
absorção de nêutrons da água, e nesse caso a operação do reator torna-se
progressivamente menos estável e mais perigosa.
À 1:23 os operadores pressionaram o botão AZ-5 (Defesa Rápida de
Emergência 5) que ordenou uma inserção total de todas as hastes de
controle, incluindo as hastes de controle manual que previamente haviam
sido retiradas sem cautela. Não está claro se isso foi feito como medida
de emergência, ou como uma simples método de rotina para desligar
totalmente o reator após a conclusão do experimento (o reator estava
programado para ser desligado para manutenção de rotina). É usualmente
sugerido que a parada total foi ordenada como resposta à inesperada
subida rápida de potência. Por outro lado Anatoly Syatlov, engenheiro chefe da usina Nuclear de Chernobil na época do acidente, escreveu em seu livro:
|
Antes de 01:23, os sistemas do controle central... não registravam nenhuma mudança de parâmetros que pudessem justificar a parada total. A Comissão...juntou e analisou grande quantidade de material, e declarou em seu relatório que falhou em determinar a razão pela qual a parada total foi ordenada. Não havia necessidade de procurar pela razão. O reator simplesmente foi desligado após a conclusão do experimento. | |
Devido à baixa velocidade do mecanismo de inserção das hastes de
controle (20 segundos para completar), as partes ocas das hastes e o
deslocamento temporário do resfriador, a parada total provocou o aumento
da velocidade da reação. O aumento da energia de saída causou a
deformação dos canais das hastes de controle. As hastes travaram após
serem inseridas somente um terço do caminho, e foram portanto incapazes
de conter a reação. Por volta de 1:23:47, o a potência do reator
aumentou para cerca de 30GW, dez vezes a potência normal de saída. As
hastes de combustível começaram a derreter e a pressão de vapor
rapidamente aumentou causando uma grande explosão de vapor, deslocando e destruindo a cobertura do reator, rompendo os tubos de resfriamento e então abrindo um buraco no teto.
Para reduzir custos, e devido a seu grande tamanho, o reator foi
construído com somente contenção parcial. Isto permitiu que os
contaminantes radioativos escapassem para a atmosfera depois que a
explosão de vapor queimou os vasos de pressão primários. Depois que
parte do teto explodiu, a entrada de oxigênio – combinada com a
temperatura extremamente alta do combustível do reator e do grafite
moderador – produziu um incêndio da grafite. Este incêndio contribuiu
para espalhar o material radioativo e contaminar as áreas vizinhas.
Há alguma controvérsia sobre a exata sequência de eventos após
1:22:30 (hora local) devido a inconsistências entre declaração das
testemunhas e os registros da central. A versão mais comumente aceita é
descrita a seguir. De acordo a esta teoria, a primeira explosão
aconteceu aproximadamente à 1:23:47, sete segundos após o operador
ordenar a parada total. É algumas vezes afirmado que a explosão
aconteceu antes ou imediatamente em seguida à parada total (esta é a
versão do Comitê Soviético que estudou o acidente). Esta distinção é
importante porque, se o reator tornou-se crítico vários segundos após a
ordem de parada total, esta falha seria atribuída ao projeto das hastes
de controle, enquanto a explosão simultânea à ordem de parada total
seria atribuída à ação dos operadores. De fato, um fraco evento sísmico
foi registrado na área de Chernobil à 1:23:39. Este evento poderia ter
sido causado pela explosão ou poderia ser coincidente. A situação é
complicada pelo fato de que o botão de parada total foi pressionado mais
de uma vez, e a pessoa que o pressionou morreu duas semanas após o
acidente, envenenada pela radiação.
Sequência de eventos
- 26 de abril de 1986 - Acidente no reator 4, da Central Elétrica Nuclear de Chernobil. Aconteceu à noite, entre 25 e 26 de abril de 1986, durante um teste. A equipe operacional planejou testar se as turbinas poderiam produzir energia suficiente para manter as bombas do líquido de refrigeração funcionando, no caso de uma perda de potência, até que o gerador de emergência, a óleo diesel, fosse ativado. Para prevenir o bom andamento do teste do reator, foram desligados os sistemas de segurança. Para o teste, o reator teve que ter sua capacidade operacional reduzida para 25%. Este procedimento não saiu de acordo com planejado. Por razões desconhecidas, o nível de potência de reator caiu para menos de 1% e por isso a potência teve que ser aumentada. Mas 30 segundos depois do começo do teste, houve um aumento de potência repentina e inesperada. O sistema de segurança do reator, que deveria ter parado a reação de cadeia, falhou.
- Em frações de segundo, o nível de potência e temperatura subiram em demasia. O reator ficou descontrolado. Houve uma explosão violenta. A cobertura de proteção, de 1000 toneladas, não resistiu. A temperatura de mais de 2000°C, derreteu as hastes de controle. A grafite que cobria o reator incendiou-se. Material radiativo começou a ser lançado na atmosfera.
- de 26 de abril até 4 de maio de 1986 - a maior parte da radiação foi emitida nos primeiros dez dias. Inicialmente houve predominância de ventos norte e noroeste. No final de abril o vento mudou para sul e sudeste. As chuvas locais frequentes fizeram com que a radiação fosse distribuída local e regionalmente.
- de 27 de abril a 5 de maio de 1986 - aproximadamente 1800 helicópteros jogaram cerca de 5000 toneladas de material extintor, como areia e chumbo, sobre o reator que ainda queimava.
- 27 de abril de 1986 - os habitantes da cidade de Pripyat foram evacuados.
- 28 de abril de 1986, 23 horas - um laboratório de pesquisas nucleares da Dinamarca anunciou a ocorrência do acidente nuclear em Chernobil.
- 29 de abril de 1986 - o acidente nuclear de Chernobil foi divulgado como notícia pela primeira vez, na Alemanha.
- até 5 de maio 1986 - durante os 10 dias após o acidente, 130 mil pessoas foram evacuadas.
- 6 de maio de 1986 - cessou a emissão radioativa.
- de 15 de maio a 16 de maio de 1986 - novos focos de incêndio e emissão radioativa.
- 23 de maio de 1986 - o governo soviético ordenou a distribuição de solução de iodo à população.
- Novembro de 1986 - o "sarcófago" que abriga o reator foi concluído. Ele destina-se a absorver a radiação e conter o combustível remanescente. Considerado uma medida provisória e construído para durar de 20 a 30 anos, seu maior problema é a falta de estabilidade, pois, como foi construído às pressas, há risco de ferrugem nas vigas.
- 1989 - o governo russo embargou a construção dos reatores 5 e 6 da usina.
- 12 de dezembro de 2000 - depois de várias negociações internacionais, a usina de Chernobil foi desativada.
Chernobyl: a luta contra um inimigo ‘invisível’
Conheça os detalhes sobre
a radioatividade e suas
consequências no maior
acidente nuclear da história.
EMILIANO CHEMELLO
chemelloe@yahoo.com.br
Conheça os detalhes sobre
a radioatividade e suas
consequências no maior
acidente nuclear da história.
EMILIANO CHEMELLO
chemelloe@yahoo.com.br
Ao assistir um documentário sobre o acidente de Chernobyl, o que mais chamou
a minha atenção foi a declaração de uma das vítimas, um senhor que havia lutado na
segunda guerra mundial. Na entrevista, ele disse que preferia estar novamente na guerra
que participou ao invés de enfrentar o acidente de Chernobyl pois, diferentemente da
situação que passou, em que via o inimigo, os tanques, os mísseis, no desastre de Chernobyl
o inimigo demonstrava-se „invisível‟.
a minha atenção foi a declaração de uma das vítimas, um senhor que havia lutado na
segunda guerra mundial. Na entrevista, ele disse que preferia estar novamente na guerra
que participou ao invés de enfrentar o acidente de Chernobyl pois, diferentemente da
situação que passou, em que via o inimigo, os tanques, os mísseis, no desastre de Chernobyl
o inimigo demonstrava-se „invisível‟.
O que foi o acidente de
Chernobyl? Como ocorreu?
Quais foram/são suas consequências?
Este artigo irá esclarecer
estas e outras questões
fundamentais sobre o maior
desastre nuclear da história.
A fim de tornar compreensível
este acidente, são necessários
alguns conhecimentos
fundamentais. Para isto, é
importante saber o que é a radioatividade,
como funciona
uma usina nuclear, para posteriormente
compreendermos o
que aconteceu em Chernobyl e
quais as consequências para a
humanidade.
***
O que é radioatividade?
A radioatividade é um
fenômeno que ocorre nos átomos,
mais especificamente no
núcleo de alguns tipos de átomos.
Estes „tipos de átomos‟
que tem seu centro instável são
átomos geralmente ditos „pesados‟
(com um grande número
de prótons no núcleo e, consequentemente,
elevada massa –
daí a expressão „pesados‟). O
fenômeno da radioatividade
emitida pelo urânio, tório, actínio,
polônio e rádio foi descoberto
e estudado por grandes
nomes da ciência, como Roentgen,
Becquerel, Marie e Pierre
Curie (estes dois últimos, marido
e mulher), entre o final e
início dos séculos IX e XX.
Desde então, o homem
dedica-se aplicando este conhecimento
para fins nobres e
para outros não tão nobres
assim. Surgiram usinas nucleares,
que produzem energia
elétrica. Há também aplicações
na medicina. Porém, também
existiram as duas bombas nucleares
na segunda guerra
mundial e a guerra fria que nos
deixou com um grande medo
de uma possível guerra nuclear
entre EUA e URSS. Felizmente
ela não ocorreu.
Voltando ao átomo, esta
„instabilidade nuclear‟ citada
anteriormente se deve, em
grande parte, a uma „competição
entre a força de repulsão
próton x próton (papo de cientista:
força de repulsão de Coulomb)
com a interação nuclear
chamada „força forte‟, que faz
com que as partículas do núcleo
estejam „coladas‟ umas nas
outras. Esta competição de
forças é ganha pela força de
atração (força forte) quando há
poucos prótons no núcleo, tornando
o átomo estável. Mas, a
medida que o número de prótons
aumenta, a força de repulsão
(interação de Coulomb)
também aumenta, tornando o
átomo instável.
Todos os átomos acima
de 82 prótons no núcleo são
instáveis (radioativos). Esta
instabilidade é aliviada pela
emissão de, essencialmente,
três tipos de radiação: (alfa),
(beta) e (gama). Vejamos os
detalhes de cada uma destas
radiações.
A radiação (núcleos de hélio) é emitida e proporciona ao átomo emissor (no exemplo, o
urânio) transformar-se em outro átomo (tório) com um número atômico (que é igual ao
número de prótons) duas unidades menor e com uma massa atômica (que é a somo dos prótons
e nêutrons) quatro unidades menor.
A radiação , ao contrário das
radiações e , não é constituída
de matéria, mas sim uma
onda eletromagnética com
grande frequência. Como tal,
não altera o número de prótons
e neutrons do átomo produto
em relação ao átomo emissor.
Trata-se de uma espécie de
„acomodação‟ das partículas.
Esta radiação ocorre no átomo
de bário, conforme o exemplo,
quando este é resultado da
emissão de radiação do átomo
de césio 137.
Cs Ba 137m
56
0
1
137
55
Este bário, metaestável
(137mBa), adquire estabilidade
emitindo radiação . Perceba,
portanto, que o bário emite
radiação devido a uma instabilidade
adquirida em uma
transformação radioativa (papo
de cientista: transmutação),
que tem como origem o isótopo
radioativo do elemento césio, já
tratado nesta série quando falou-
se do acidente com 137Cs
em Goiânia, Brasil.
Esta emissão do bário é
utilizada, por exemplo, em tratamentos
contra o câncer. Mas,
quando nos submetemos a este
tipo de radiação de forma indevida,
como veremos mais adiante,
as consequências podem
ser fatais.
***
O que é fissão nuclear?
Em 1938, dois cientistas
alemães, Otto Hahn e Fritz Strassmann, descobriram acidentalmente que o urânio, ao
ser bombardeado com nêutrons, dava origem a átomos com metade de sua massa, 1 Há também a possibilidade de um próton transformar-se num nêutron, emitindo uma partícula denominada pósitron, constituindo a radiação +. como o bário. Surgia, então, a descoberta que iria transformar
o mundo: a fissão nuclear.
Como vimos anteriormente, há uma „competição de forças‟ das partículas que existem
no núcleo (papo de cientista: núcleons). Geralmente a força forte vence (talvez seja
por isto que chamam ela de „forte‟), mas há casos que há um equilíbrio tênue. É o caso
do urânio 235 (235U), um tipo de átomo (papo de cientista: isótopo) do elemento urânio que possui potencial de fissão.
Quando ele é bombardeado com um nêutron, este causa uma desestabilização no núcleo,
como se fosse o „empurrão‟ necessário para que um núcleo, já instável, se desintegre.
Na fissão, temos a força de repulsão vencendo a força de atração. Mas, como isto ocorre?
Acompanhe a explicação com base na figura a seguir:
O núcleo do 235U e o nêutron absorvido (a) formam o „núcleo composto‟ (b), que constitui o estado excitado e com energia de excitação colocada em modos coletivos de vibração. Estes modos de vibração são capazes de „esticar‟ o núcleo. Caso a energia de excitação é suficientemente
grande, em uma dessas vibrações coletivas, o núcleo composto pode assumir uma forma
com dois blocos de núcleons separados por uma estreita ponte (c).
Caso, entre esses blocos, a repulsão de Coulomb de longo alcance entre os prótons
for mais intensa do que a interação nuclear atrativa de curto alcance, o núcleo composto
se fragmenta (d). Até aqui você pode estar se perguntando onde esta história de quebrar átomos vai
chegar.
for mais intensa do que a interação nuclear atrativa de curto alcance, o núcleo composto
se fragmenta (d). Até aqui você pode estar se perguntando onde esta história de quebrar átomos vai
chegar.
O que tem de interessante em quebrar átomos?
Bem, isto em particular não é útil (interessante para alguns, mas útil para poucos). O mais
fantástico nesta história de destruição de átomos é a energia que a fissão nuclear proporciona.
Isto sim é útil!
Para você poder ter uma ideia, apenas dez gramas de 235U fornecem a mesma energia produzida na explosão de 300 toneladas de TNT! Isto é muito útil em tempos modernos em que a demanda de energia é cada vez maior.
O 235U é um isótopo com
uma abundância de 0,7 %, ou
seja, uma parte em 140 partes
de urânio natural em média é o
de massa 235 (veja Figura 1).
Então, para tornar uma amostra de urânio um combustível nuclear, é necessário realizar
um procedimento chamado „enriquecimento de urânio‟.
Esta etapa consiste basicamente e aumentar a concentração de 235U para um valor adequa-
do para que este seja utilizável na fissão. Na seção „para saber mais‟ há detalhes destes processo e não vamos aqui detalhá-lo.
O problema da fissão é que, uma vez que os átomos são partidos, novos nêutrons são formados e outros átomos são partidos, e assim por dian-te, fazendo disso uma reação em cadeia. Quando a fissão ocorre de forma desenfreada, temos a bomba atômica! Mas, quando controlamos este processo, temos o que chamamos de usina nuclear.
A fissão nuclear essencialmente tem duas aplicações: armas nucleares e usinas nucleares. Nas armas, deseja-se uma reação em cadeia, a qual necessita de uma concentração grande de 235U. Já a usina nu-clear não necessita de uma alta concentração de 235U. Mesmo assim, com baixa concentra-ção, as energias envolvidas no processo em uma usina nuclear são grandes. Será que uma usina pode explodir como uma bomba? Vejamos o próximo capítulo deste artigo para respondermos a esta pergunta.
***
Como funciona uma usina nuclear?
O esquema simplificado de uma usina nuclear está ilus-trado na Figura 2. Em essên-cia, a fissão nuclear libera energia. Esta, por sua vez, aquece a água líquida que transforma-se em vapor. Este vapor gira a turbina que possui a capacidade de gerar eletrici-dade, a qual é transportada por uma série de etapas intermedi-árias até chegar na sua casa. As barras de controle ficam próximas ao combustível nu-clear, evitando que o processo de fissão ocorra desenfreada-mente. Estas barras são geral-mente feitas de boro ou cád-mio, elementos que absorvem nêutrons e impedem que estes promovam a fissão de outros átomos de 235U.
Como vimos anterior-mente, o urânio extraído da natureza tem apenas 0,7 % de 235U, o qual é potencialmente fissível. Então, se faz necessá-ria o enriquecimento do urânio para que ele seja aplicado a em reatores nucleares. Este enri-quecimento nada mais é que aumentar a concentração de 235U para um valor em torno de 3 %. Já para se fazer uma bomba atômica, a concentração de 235U deve ser em torno de 90 %, logo, em tese, é pouco pro-vável uma explosão atômica no funcionamento de uma usina nuclear. Mas, como tratamos com vapor em altas temperatu-ras, se algo na operação der errado, acidentes podem acon-tecer. E aconteceram. O de Chernobyl é o exemplo mais trágico, mas outros acidentes ocorreram (como o de Three Mile Island, em 1979 nos EUA).
Além do combustível e das barras moderadoras, temos uma peça fundamental que é o agente refletor. Um refletor possível é o grafite (no reator utilizado em Chernobyl). Ele desacelera os nêutrons oriundo da fissão de um átomo de 235U, que sai a aproximadamente 1600 km/s, velocidade que é reduzida a 1,6 km/s, a qual é mais eficaz para quebrar o pró-ximo átomo de 235U.
***
O que houve de errado em Chernobyl?
Ainda hoje o acidente de Chernobyl causa desconfiança quando falamos das usinas nucleares para geração de energia elétrica. Sabe-se que é uma fonte de energia limpa, pelo menos quando comparada com os combustíveis fósseis, com sistemas de segurança avançados (hoje), mas o aciden-te de 1986 faz com que fique-mos „com um pé atrás‟ quando falamos em usinas nucleares. Vejamos o que aconteceu e, ao final desta exposição, pondera-remos a respeito da racionali-dade deste „medo‟.
Na madrugada do dia 26 Abril de 1986, operadores estavam testando o reator qua-tro da estação nuclear de Chernobyl, Ucrânia, na época pertencente a URSS. Esta usi-na era responsável por 10 % da geração de energia elétrica uti-lizada na Ucrânia naquele ano. Desejava-se realizar testes as-sociados a uma das maiores e mais recentes conquistas do regime comunista. Documentá-rios e relatórios oficiais dizem que houve falha humana ao
Figura 2 – Diagrama do funcionamento simplificado de uma usina nuclear.
4
realizar os testes em uma po-ência baixa (< 700 MW), fato previsto como perigoso nos manuais de procedimentos. O teste foi exigido do comitê estatal para o uso de energia atô-mica. Os governantes temiam a necessidade de utilizar o reator em caso de ataques por causa da guerra fria. No entanto, o engenheiro chefe (Anatoly Syat-lov) desejava realizar o teste a 200 MW, a fim de preservar a água para resfriamento do rea-tor. Por erros de operação, o reator teve sua potência abai-xada até zero. Impaciente, o engenheiro chefe toma uma decisão fatal: o reator seria reativo sem que os sistemas de segurança (barras de controle) estivessem ativados (veja Figu-ra 3). Estas barras de controle funcionam como se fossem os aceleradores e os freios do rea-tor. A presença ou não delas faz o reator funcionar com me-nor ou maior potência. No reator de Chernobyl, eram 211 barras feitas de boro que en-contravam-se espalhadas entre as barras de urânio, o combus-tível nuclear.
Diante da situação de perigo, os operadores alertaram o engenheiro chefe, o qual prosseguiu com a operação. Sem as barras de controle, a potência aumentou mais rapi-damente, conforme o engenhei-ro chefe desejava. No entanto, esta mudança nos parâmetros de operação iria revelar falhas no projeto de construção do reator.
A usina de Chernobyl utilizava reatores do tipo RBMK (em russo, “Reator de Alta Po-tência no Canal”), atualmente obsoletos, que apresentavam instabilidade e usavam como combustível urânio não enri-quecido. A tecnologia, em uso desde a década de 1950, utiliza a própria água que resfriava o reator para formar o vapor para mover as turbinas, num circuito unificado. Já nos rea-tores do modelo PWR, os mais utilizados no ocidente, como nas usinas de Angra 1 e 2 aqui no Brasil, existem três circuitos independentes, sendo que o líquido radioativo circula em um circuito independente e isolado.
O modelo soviético, em-bora menos seguro, foi adotado por ser mais barato tanto na construção quanto no abaste-cimento por combustível de baixo enriquecimento. Havia, ainda, um fator estratégico: a grande quantidade de plutônio formada pelo funcionamento do reator RBMK poderia ser usada na fabricação de armas nuclea-res. Devemos lembrar o contex-to histórico do acidente: guerra fria entre URSS e EUA. Alias, há quem diga que acidente tenha sido o primeiro passo para a queda do regime comu-nista.
É importante salientar as implicações políticas que rodeavam o funcionamento dos reatores em Chernobyl. A ex-pansão nuclear era um dos grandes objetivos do regime comunista. Para tanto, priori-zou-se a implantação mais rá-pida dos reatores, sem no en-tanto dar a devida atenção aos aspectos de segurança. Houve um apressamento na inaugu-ração do reator número quatro em Chernobyl por questões políticas. A segurança ficou em segundo plano. Alias, o teste aqui narrado deveria ter sido feito antes que o reator fosse inaugurado. Mas não foi (infe-lizmente) o que aconteceu.
Devido ao pequeno nú-mero de barras de controle, a radiatividade concentrou-se na parte inferior do reator. O teste consistia em desligar as turbi-nas que alimentavam água, a fim de testar os geradores de emergência a diesel. Se algo desse errado, a água no reator seria insuficiente para capturar o calor gerado pelo reator e um acidente era possível. Ao serem desligadas as turbinas, menos água foi enviada ao reator e, consequentemente, mais vapor se formou. De forma repentina, a potência do reator começou a aumentar rapidamente. Para freá-la, acionou-se as barras de controle. O problema é que as barras de boro possuíam car-bono grafite em suas pontas. No instante em que entraram no reator, o grafite causou au-mento na potência (centenas de vezes), não uma redução como era de se esperar das barras de controle. Elas nunca deveriam ter sido retiradas durante a operação do reator.
Houve uma série de fa-lhas humanas e do reator que resultaram na explosão do mesmo, conforme já relatado (veja Figura 4). Antecipamos que não houve, neste trágico episódio, uma explosão nucle-ar, como as que ocorreram nas bombas atômicas da segunda guerra, mas somente uma ex-plosão não nuclear resultante da alta pressão de vapor de
Figura 3 – Detalhes das partes principais que constituem um reator nuclear.
Figura 4 – Foto aérea dos destroços da explosão do reator número quatro da usina de Chernobyl, Ucrânia.
5
água existente no reator. A radioatividade deriva do mate-rial radioativo que saiu do rea-tor e foi arremessado para fora. Este material radioativo, por sua vez, foi levado pelo vento para boa parte da Europa.
Algumas parte do reator (varetas que dão suporte ao combustível nuclear) são feitas de uma liga de zircônio (zirca-loy). Da mesma forma que o alumínio, o zircônio forma uma fina camada de óxido de zircô-nio que o protege contra a oxi-dação. Porém, em temperatu-ras elevadas, esta camada de óxido se decompõe, possibili-tando a seguinte reação:
Zr(s) + 2 H2O(v)
ZrO2(s) + 2 H2(g)
Gás hidrogênio é extremamente explosivo. Na usina de Three Mile Island, nos EUA, em 1979, formou-se 1000 m³ de gás hi-drogênio no reator. Felizmente neste caso, o hidrogênio pode ser removido antes de uma possível explosão.
Ainda contribuindo para a grande explosão em Cher-nobyl, temos a água que, na temperatura em que foi aqueci-da (em torno de 1000 ºC) e sob pressão, reage com o carbono grafite formando uma mistura explosiva conhecida como gás d‟água, conforme a equação abaixo:
C(graf.) + H2O(v) H2(g) +CO(g)
Esta mistura de gases junta-mente com a pressão de vapor de água que estava sendo gera-da, foi responsável pela grande explosão que espedaçou a tam-pa do reator que tinha uma massa de mil e duzentas tone-ladas! O grafite do reator, quando aquecido, pega fogo, o que gerou um grande incêndio. E pior: 50 toneladas de com-bustível nuclear foram lança-dos na atmosfera, dez vezes mais que a bomba de Hiroshi-ma! As consequências disto, como veremos a seguir, são catastróficas.
***
Quais as consequências da radiação?
Todos conhecem o incrí-vel Hulk, certo? Bem, na even-tual hipótese de alguém não conhecer este herói da ficção, vamos a um pequeno resumo de sua história.
Um físico nuclear, em um experimento que dá errado (como o de Chernobyl), é bom-bardeado por radiação gama. Após este evento, ele passa a adquirir super poderes, oriun-dos da mutação genética que a radiação gama gerou, que in-cluem uma força fora do co-mum, com músculos que ras-gam as roupas do físico duran-te a sua transformação no In-crível Hulk, nome como ficou conhecido o monstro da cor verde que lhe caracteriza. O que há de verdade e de mentira nesta fantasiosa história de ficção? Vejamos neste último capítulo do artigo os efeitos da radioatividade no ser humano.
A radioatividade está em todo lugar e somos afetados por ela desde o momento que so-mos concebidos até a nossa morte. O ar que você respira, o chão que você pisa, a água que você bebe, o lugar que você vive, essencialmente, todo o ambiente ao seu redor contém a radioatividade. A medicina usa a radioatividade em alguns exames e tratamentos (confor-me mostra a Tabela 1). Será a radioatividade benéfica ou vilã? Vejamos algumas considera-ções.
A radiação que estamos expostos por toda a nossa vida compreende o que é chamado de „radiação de fundo‟. A maior parte dessa radiação é natural e surge a partir de três fontes. Radiação que se origina a par-tir do sol e do espaço é chama-da „radiação cósmica‟. A radia-ção cosmogênica é aquela que vem de radioisótopos forma-dos/presentes na atmosfera, que podem surgir a partir da interação da radiação cósmica com as substâncias e elemen-tos presentes. A terceira fonte de radiação natural é proveni-ente de radionuclídeos primor-diais (elementos radioativos, que sempre estiveram presen-tes na terra) e é chamada de radiação terrestre (veja Tabela 2). Dos 340 isótopos encon-trados na natureza, apenas cerca de 70 são radioativos, incluindo todos os isótopos com números atômicos maiores que 83. Muitos destes radionu-clídeos não contribuem signifi-cativamente para a nossa ex-posição à radiação devido a sua baixa abundância.
Um RBE de 20 para partículas pode levar a con-clusão de que estas constituem a maior ameaça à saúde quan-do falamos em radioatividade. Mas isto não é verdade, pois as partículas são tão grandes que têm pouco poder de pene-tração. Elas são interrompidas por uma folha de papel, a sua roupa, ou mesmo uma camada de pele morta. Por outro lado, se você ingerir ou respirar um emissor de radiação , os da-nos no tecido podem ser gra-ves, porque as partículas , pesada, não precisa viajar mui-to longe para causar dano celu-lar. Raios são considerados a forma mais perigosa de radia-ção que emana de uma fonte fora do corpo, porque eles têm o maior poder de penetração entre as principais formas de radiação, conforme ilustra a Figura 6.
Os moradores do assen-tamento de Pripyat, onde esta-va localizada a usina de Cher-nobyl, começaram a ser retira-dos do local somente no dia seguinte, as 14 h (cerca de 36 horas após o acidente). Foi pre-ciso uma semana para retirar os 135 mil habitantes e criar uma zona de exclusão de 30 km da usina. Este tempo, no entanto, foi mais do que sufici-ente para contaminar boa parte da população desinformada.
Estima-se que a explo-são da usina liberou para a atmosfera cerca de 200 vezes mais radioatividade que as bombas atômicas de Hiroshima e Na-gasaki juntas. Muitos dos bombeiros e trabalhadores da usina foram expostos a mais de 1 Sv de radiação. Pelo menos 30 deles morreram nas sema-nas após o acidente. Muitos dos mais de 600.000 trabalhadores que limparam a área ao redor do reator apresentaram sintomas de „doença da radia-ção‟, e cerca de 5 milhões de pessoas na Ucrânia, Bielorrús-sia e Rússia foram expostas à precipitação nos dias seguintes ao acidente. A nuvem de radio-atividade libertada por Cher-nobyl espalhou-se rapidamente por toda a Europa do Norte (veja Figura 7). Dentro de duas semanas, o aumento dos níveis de radioatividade foram detectados ao longo de todo o He-misfério Norte. O acidente produziu um aumento global da exposição à radiações ionizan-tes estimada entre 0,05 e 0,5 mSv / ano. Considerando que a exposição anual natural a radi-atividade fica em uma faixa de 1,5 a 6 mSv/ano, trata-se de uma fração significativa.
Estudos dos efeitos bio-lógicos da radiação do acidente de Chernobyl indicou um au-mento de 200 vezes no incidência de câncer de tireóide em crianças.
Os nascidos nesta região oito anos após o acidente
tinham o dobro do número de mutações em seu DNA.
Os números oficiais di-zem que 4000 pessoas deverão morrer de câncer devido a ex-posição à radiação. Porém, há outros cientistas que dizem que o acidente pode ser responsável por 25 mil casos em todo o mundo, 10 mil só na Rússia, num período de 70 anos. Mui-tos soldados, na tentativa de evitar mais contaminação, fo-ram expostos a altas doses de radiação (veja Figura 8)
Novamente temos lados positivos nesta história. De lá para cá, não houve nenhum acidente nuclear significativo, graças talvez as cinco conven-ções internacionais de segu-rança que foram realizadas nestes quase vinte e cinco anos após Chernobyl. Hoje, os reato-res nucleares possuem regras mais rígidas de segurança, mas o risco nunca é zero.
O Emiliano Che-mello é licenciado em química pela Universidade de Caxias do Sul e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela mesma instituição. Leciona em escolas de ensino médio e pré-vestibular na Serra Gaúcha.
Visite o site: www.quimica.net/emiliano
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Figura 8 - Liquidatários (ou „bio-robôs‟ como assim ficaram sendo conhecidos) limpando o teto do reator. No início, as autoridades tentaram limpar os restos radioativos usando robôs japoneses e russos, mas eles não funcionaram adequadamente com a extrema radiação. Por isto, as autoridades decidiram utilizar seres huma-nos para o trabalho. Os soldados não podiam ficar geralmente mais de 40 segundos cada vez que subiam no teto do reator, tama-nha era a radioatividade naquele local. Muitos já morreram ou sofrem de problemas de saúde graves. Observem as „nuvens bran-cas‟ intercaladas na foto, resultado da radiação no local
Referências
- Ir para cima ↑ Chernobyl’s Legacy: Health, Environmental and Socio-Economic Impacts and Recommendations to the Governments of Belarus, the Russian Federation and Ukraine (em inglês). IAEA - International Atomic Energy Agency. Página visitada em 28 de setembro de 2009.
- ↑ Ir para: a b Stone, Richard. Inside Chernobyl (em inglês). National Geographic. Página visitada em 28 de setembro de 2009.
- Ir para cima ↑ Chernobyl - A nuclear disaster (em inglês). Oracle Think Quest Education Foundation. Página visitada em 28 de setembro de 2009.
Ver também
- Acidente nuclear de Fukushima I
- Acidente nuclear de Three Mile Island
- Acidente nuclear
- Chernobil
- Pripyat
- União das Repúblicas Socialistas Soviéticas
- Usina nuclear
- Energia nuclear
Ligações externas
- VEJA de 7/5/1986: Perigo nuclear
- Reportagem da revista VEJA: A explosão vermelha
- Chernobyl, o maior acidente nuclear da história - Brasil Escola
- Chernobyl - o que houve afinal?
- Reportagem no site da BBC sobre os vinte anos da tragédia
- Infográfico no site da UOL
- Pictures of a visit to Pripyat and Chernobylin April 2006 by a German TV team joint by Reserch Center Juelich
- Pictures from Chernobyl och Pripyat by Hans Fredriksson Sweden
- Chernobyl: a luta contra um inimigo invisível
- Folha de São Paulo de 29 de Abril de 1986: Vazamento nuclear na URSS atinge 4 países
- Jornal do Brasil de 29 de Abril de 1986: Acidente na URSS leva radiação à Suécia
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quinta-feira, 28 de abril de 2011
Causas e Consequências de Chernobyl
Para o acidente nuclear de Chernobyl, existem duas teorias oficiais: a primeira foi publicada em agosto de 1986, e atribuiu a culpa, exclusivamente, aos operadores da usina. A segunda teoria foi publicada em 1991, e atribuiu o acidente a defeitos no projeto das hastes de controle do reator. Ambas teorias foram fortemente apoiadas por diferentes grupos e o governo. Mas a realidade é que aconteceu a conjunção das duas, sendo que a possibilidade de defeito no reator foi exponencialmente agravado pelo erro humano.
O fator mais importante foi que engenheiro chefe, sabia que os reatores eram perigosos quando submetidos a algumas condições e não observando os parâmetros de segurança dispostos no manual de operação. A negligência levou á realização de um teste de redução de potência que resultou no desastre. Os funcionários envolvidos no episódio interromperam a circulação do sistema hidráulico que controlava as temperaturas do reator. Com isso, mesmo operando com uma capacidade inferior, o reator entrou em um processo de superaquecimento incapaz de ser revertido. Em poucos instantes a formação de uma imensa bola de fogo, que anunciava a explosão do reator rico em Césio-137, elemento químico de grande poder radioativo. A gerência da instalação era composta em grande parte por um pessoal não qualificado em radioatividade.
Com o ocorrido, a usina de Chernobyl liberou uma quantidade letal de material radioativo que contaminou toda região atmosférica. Em termos comparativos, o material radioativo disseminado naquela ocasião era assustadoramente quatrocentas vezes maior que o das bombas utilizadas no bombardeio às cidades japonesas Hiroshima e Nagasaki, no fim da Segunda Guerra Mundial. Por fim, uma nuvem de material radioativo tomava conta da cidade ucraniana de Pripyat.
A nuvem de radioatividade que surgiu depois da explosão na usina, contaminou os solos e águas de 137 mil quilômetros quadrados de territórios na Ucrânia, Bielorússia e Rússia. Chernobyl inutilizou ainda 114 mil hectares de terra e 492 mil hectares de floresta, forçando 400 mil pessoas a abandonarem as suas habitações.Mas o maior legado pelo vazamento da radiação em Chernobyl foi mesmo a morte de aproximadamente 4 mil pessoas, segundo dados da Organização das Nações Unidas, a ONU. Atualmente, a radioatividade libertada é associada a aproximadamente dois mil casos de câncer na tiróide. Cientistas israelitas e ucranianos também descobriram evidências de que pequenas doses de radiação podem provocar mudanças no DNA humano e que estas passam para futuras gerações. As análises a crianças, que nasceram depois da explosão de Chernobyl - descendentes de pais que limparam o reator da central nuclear russa - registraram um grande aumento de mutações, que poderão ser de longa duração, revelou o estudo.
O mesmo estudo também aponta que mais de 500 mil pessoas nas próximas gerações podem continuar a ser afetadas pelo maior acidente do gênero da história da humanidade.
Enviado em 01/12/2011-Licença padrão do YouTube
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