A única diferença em relação ao submarino tradicional está no combustível. "Quando se fala em submarino nuclear, as pessoas pensam que ele carrega armamento nuclear", diz o engenheiro naval Miguel Buelta Martinez, da Universidade de São Paulo (USP). "Na verdade, a sua propulsão é que é nuclear."
Nos primeiros submarinos, construídos no início do século XX, tentou-se utilizar motores a gasolina e a vapor, sem sucesso. Os melhores sistemas provaram ser a diesel e a energia elétrica. Com eles, enquanto o submarino permanece na superfície, seu funcionamento é garantido por um motor a diesel, que carrega as baterias elétricas usadas para movê-lo embaixo da água. Como os motores a diesel funcionam por combustão, precisam de oxigênio e não podem ser ligados embaixo da água, onde todo o ar deve ser guardado para a tripulação respirar. Era justamente esse o maior problema: o submarino precisava subir até a superfície para alimentar suas baterias, ficando exposto ao inimigo.
Durante a Segunda Guerra Mundial, os engenheiros alemães resolveram esse problema desenvolvendo o snorkel - tubo retrátil que podia ser estendido até a superfície, com o submarino a profundidades de até 18 metros. O snorkel conseguia obter o ar necessário para fazer funcionar os motores do submarino e servia também para soltar a fumaça gerada pelo diesel. Seu uso deu maior autonomia aos submarinos, considerados uma das armas alemãs mais poderosas durante a guerra, temida por navios de todo o mundo. No início dos anos 50, porém, a marinha americana obteve um avanço tecnológico sem precedentes: desenvolveu um reator nuclear pequeno o suficiente para caber dentro do submarino. Esse reator, por meio da fissão (ruptura) controlada de átomos, gera grande quantidade de energia em forma de calor. O calor canalizado aquece água contida em um encanamento separado.
A água se transforma em vapor, que passa por uma turbina, gerando a energia necessária para mover o submarino. O mesmo vapor é usado para fazer funcionar um gerador de energia elétrica. Como o reator nuclear não precisa de ar fresco, o submarino pode ficar submerso por tempo ilimitado. E o oxigênio necessário para a sobrevivência da tripulação é obtido por meio da reação chamada hidrólise - isto é, quebra de moléculas - a partir da água do mar.
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