Submarino nuclear: como funciona veículo que tentaram vazar ao Brasil

Os submarinos nucleares voltaram a ganhar atenção recentemente, quando o jornal americano The New York Times revelou que um casal dos Estados Unidos tentou vender para o Brasil segredos militares acerca do seu funcionamento.

Após a divulgação da notícia, a Folha de S.Paulo afirmou que um dos temas que o governo de Jair Bolsonaro levou à Rússia, em sua visita ao país no mês passado, foi a discussão de cooperação entre brasileiros e russos para avançar no programa da Marinha nacional no seu projeto de desenvolvimento de um submarino nuclear.

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Desde 2009, a Marinha tem planos de desenvolver submarinos com essa tecnologia. Atualmente, apenas seis países possuem algum tipo de submarino militar nuclear. Além da Rússia, são eles: os EUA, o Reino Unido, a França, a China e a Índia. No final do ano passado, a Austrália anunciou que havia chegado a um acordo com americanos e britânicos para desenvolver os seus próprios submarinos. Outros países, como a Argentina, têm projetos na área, mas nada de concreto ainda.

Mas o que é, afinal, um submarino nuclear e como ele funciona?

Não é uma arma nuclear

A primeira confusão que se faz ao ouvir o termo "submarino nuclear" é pensar que se trata de uma arma nuclear. Por isso, talvez o termo mais correto a ser utilizado para falar desse veículo seja "submarino de propulsão nuclear".

Ou seja, a diferença entre esse tipo de submarino e um submarino comum é apenas o combustível utilizado para sua locomoção. Não tem nada a ver com o seu poder de destruição.

A partir do momento em que os cientistas descobriram que a fissão nuclear poderia gerar grande quantidade de energia, buscou-se utilizar essa tecnologia para gerar eletricidade. É por isso que existem, por exemplo, usinas nucleares. Mesmo no Brasil, onde há predomínio de usinas hidrelétricas para geração de eletricidade, há também algumas usinas com matriz energética nuclear, em Angra dos Reis (RJ).

Na prática, o mesmo princípio que se aplica à geração de energia nas usinas nucleares é encontrado nestes submarinos. Como as usinas, eles possuem seus próprios reatores, só que menores.

Para entender o seu funcionamento, precisamos voltar às aulas de química da época do colégio: todo átomo tem um núcleo, onde se encontram prótons e nêutrons. O número de prótons no núcleo define a qual elemento químico aquele átomo pertence. Os núcleos com o mesmo número de prótons, mas com variação de nêutrons, são chamados de isótopos daquele elemento.

Alguns núcleos bastante pesados são suscetíveis a um processo chamado de fissão nuclear. Por meio dele, há uma divisão do núcleo de um elemento químico pesado em outros dois elementos, mais leves. O que resta desse processo é convertido em energia — que é liberada em quantidade muito grande.

Por isso, o processo de fissão nuclear para gerar energia é aproveitado em diversas indústrias nas últimas décadas. Isso vale até mesmo para a propulsão de um veículo, como um submarino.

Diferença de escala

O elemento mais utilizado na fissão é o urânio. Este elemento natural, extraído em mineração, consiste normalmente no isótopo chamado de urânio-238. Em quantidades muito menores, se encontra o isótopo urânio-235.

Mas, para que o reator nuclear funcione, é preciso que o urânio passe por enriquecimento, a fim de que ele passe a conter uma proporção maior de urânio-235. O nível de enriquecimento é um fator importante para que a fissão gere uma quantidade de energia segura.

Está aí a diferença entre usinas, submarinos e bombas nucleares. Nas usinas, é necessário que o índice de enriquecimento esteja em torno de 3% a 5%. Nos submarinos, esse índice deve ser acima de 20%. E, por fim, nas armas nucleares, o número chega a 80%, como no caso das bombas jogadas sobre o Japão na Segunda Guerra Mundial.

Dentro do reator nuclear do submarino, o urânio-235 é bombardeado com nêutrons, o que faz com que alguns dos núcleos passem por fissão nuclear. Nesse processo, mais nêutrons são liberados, mantendo o que se chama de reação nuclear em cadeia.

A energia é liberada como calor, que pode ser usado, portanto, para acionar turbinas que geram eletricidade suficiente para manter o submarino em movimento.

Vantagens e desvantagens

A principal vantagem do submarino nuclear (ou com propulsão nuclear, para ser mais exato) é não exigir reabastecimento. Quando um desses submarinos é colocado em ação, ele possui combustível de urânio suficiente para durar mais de 30 anos.

A eficiência da energia nuclear faz com que esses submarinos possam operar em velocidades mais altas que os submarinos comuns. Além disso, a reação nuclear não exige ar, diferentemente do combustível tradicional, o que é muito útil para um submarino: ele pode então passar muito mais tempo submerso exercendo suas funções.

Por outro lado, submarinos nucleares são muito mais caros, com o preço de cada um chegando na casa dos bilhões de dólares. Outra desvantagem é a necessidade de ter uma força de trabalho altamente treinada para construir esses submarinos, e é nesse ponto que os planos da Marinha brasileira parecem estar empacados.

Fontes: Joab Silas, físico; e AJ Mitchell, pesquisador da Universidade Nacional Australiana para o The Conversation.