MA 1 - Termo - David

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ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 
DAVID GONÇALVES DA SILVA 
1900037 
 
 
 
 
 
 
 
USINA TERMO-NUCLEAR 
 
 
 
 
 
 
 
Itaperuna 
2021 
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DAVID GONÇALVES DA SILVA 
1900037 
 
 
 
 
 
 
 
MA – 01 TERMODINÂMICA APLICADA 
 
 
 
 
 
 
 
Atividade apresentada à 
disciplina TERMODINÂMICA 
APLICADA como parte dos 
créditos de avaliação para 
aprovação. 
Professor: Daniel Passos Gallo 
 
 
 
 
 
 
 
 
Itaperuna 
2021 
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Sumário 
1- O que é energia nuclear? ..................................................... 4 
2- Como funcionam as usinas nucleares? ................................ 4 
3- Vamos entender o processo de forma mais científica? ....... 5 
4- Vantagens e riscos da energia nuclear ................................. 6 
5- Existem usinas nucleares no Brasil? ..................................... 7 
6- Referencias .......................................................................... 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1- O que é energia nuclear? 
Em primeiro lugar, vamos entender exatamente do que estamos falando. A 
energia nuclear é gerada a partir do átomo de urânio (um tipo de metal pesado), 
sendo esse o principal elemento para a produção. 
Quando sua estrutura nuclear é quebrada, ocorre a liberação de uma boa 
quantidade de energia que pode ser usada para diversos fins. 
Esse processo foi descoberto em 1938 pelos pesquisadores alemães Otto 
Hahn, Lisa Meitner, Fritz Strassmann e Otto Frisch. Na época, a Segunda Guerra 
Mundial estava prestes a começar e a energia nuclear foi adotada com objetivos 
militares. 
Prova disso é que a bomba atômica foi desenvolvida nesse período. Em 
agosto de 1945, as cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki foram 
bombardeadas pelo exército norte-americano. Os resultados foram catastróficos 
e milhares de pessoas morreram. 
2- Como funcionam as usinas nucleares? 
Uma usina nuclear é uma instalação industrial que produz energia elétrica a 
partir de reações nucleares. As reações nucleares de elementos radioativos, 
como o urânio, produzem uma grande quantidade de energia térmica. Essas 
grandes instalações são construídas envolvidas por uma contenção feita de ferro 
armado, concreto e aço, tudo isso para proteger o reator nuclear de emitir 
radiações para o meio ambiente. 
Basicamente, uma usina nuclear é composta por três fases: a primária, a 
secundária e a refrigeração. Na primária, o urânio é colocado no vaso de 
pressão. Com a fissão (quebra do núcleo de um átomo instável em dois núcleos 
menores), há a produção de energia térmica. Nesta etapa, a água é utilizada 
para resfriar o núcleo do reator nuclear. 
Na etapa secundária, a água que foi aquecida no sistema primário (agora 
radioativa) é transformada em vapor de água em um sistema chamado gerador 
de vapor. O vapor produzido no sistema secundário é utilizado para movimentar 
a turbina de um gerador elétrico, o que irá produzir a energia. 
https://www.stoodi.com.br/blog/2018/06/26/segunda-guerra-mundial-resumo/
https://www.stoodi.com.br/blog/2018/06/26/segunda-guerra-mundial-resumo/
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Em seguida, o vapor de água produzido no sistema secundário é 
transformado em água através de um sistema de condensação, ou seja, através 
de um condensador que é resfriado por um sistema de refrigeração de água. 
Esse sistema bombeia água do mar (fria), através de circuitos de resfriamento 
que ficam dentro do condensador, a água do mar vai resfriar o sistema para fazer 
com que a água que foi vaporizada volte para o sistema na forma líquida. 
Por fim, a energia que é gerada através deste processo de fissão nuclear 
chega às residências por meio das redes de distribuição de energia elétrica. Veja 
abaixo a esquemática: 
 
3- Vamos entender o processo de forma mais 
científica? 
Os átomos são formados por três tipos de partículas: os prótons (com carga 
elétrica positiva), os nêutrons (com carga elétrica zero) e os elétrons (com carga 
elétrica negativa). Os prótons e nêutrons formam o núcleo do átomo e são 
responsáveis por praticamente toda a sua massa. Os elétrons são duas mil 
vezes mais leves que os prótons e orbitam o átomo na chamada eletrosfera. O 
que determina o elemento atômico é seu número de prótons: o hidrogênio tem 
um próton, o oxigênio tem oito e o urânio, 92. 
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as reações nucleares se tratam de interações entre núcleos atômicos e 
partículas — prótons, nêutrons, elétrons, pósitrons — que modificam os núcleos 
e alteram a quantidade de prótons e nêutrons ligados a um núcleo e consumindo 
ou liberando partículas. Assim como existem reações químicas exotérmicas, 
aquelas que produzem calores excedentes como a combustão, existem as 
reações nucleares que produzem calor que, então, é aproveitado nas usinas 
para aquecer a água e gerar o vapor. 
As usinas nucleares que estão na ativa atualmente, segundo o profissional, 
empregam a reação de fissão nuclear em que um núcleo é quebrado (ou 
fissionado) e que forma dois ou mais núcleos atômicos distintos. Esse processo 
é sustentado pela ideia de reações em cadeia, quando alguns produtos de uma 
reação são responsáveis por dar início a outras reações. "A fissão de átomos 
mais pesados que o ferro é uma reação exotérmica e esse calor excedente é o 
que aquece (direta ou indiretamente) a água para produzir vapor. 
4- Vantagens e riscos da energia nuclear 
A escolha da produção de energia elétrica por termonucleares ocorre em 
países que necessitam de grande quantidade de energia e muitas vezes não 
possuem abundância de outras matrizes energética (petróleo, carvão, potencial 
hidráulico). Os norte-americanos seguidos da França e do Japão lideram o 
ranking de países produtores de energia nuclear. Apesar de todas as vantagens 
existentes, a utilização da energia nuclear encontra bastante resistência, 
principalmente, de grupos ecológicos que discutem o problema do lixo nuclear 
(o material utilizado no reator que não serve mais para gerar energia, mas 
continua radioativo), que pode contaminar o solo, o ar e as águas, portanto, é 
um problema. Atualmente, a maior parte do lixo atômico é depositado no fundo 
do mar. 
Outro perigo existente é o escape de radiação de um reator nuclear em caso 
de defeito ou explosão o que pode causar uma contaminação radioativa podendo 
levar a morte seres humanos e animais além de contaminar o solo, as plantas e 
espalhar-se rapidamente através do vento em forma de nuvens radioativas, 
afetando áreas enormes e seus efeitos perdurando por dezenas de anos. 
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Mas por que a energia nuclear? São três os principais motivos de ela ser mais 
vantajosa em relação aos outros tipos de energia: 
A energia é limpa porque as usinas nucleares não emitem gases de efeito 
estufa, que, em contato com a atmosfera, causam mudanças irreversíveis na 
dinâmica climática do planeta, algo que vem sendo sentido cada vez mais e 
trazendo mais complicações para plantas, animais e, claro o ser humano; 
Ela é confiável porque é capaz de gerar energia suficiente para grandes 
demandas, independentemente do clima, seja ele frio ou calor extremos. 
Inclusive, as usinas nucleares quase nunca param e geram eletricidade 24 horas 
por dia, parando apenas uma vez a cada 18 ou 24 meses para serem 
reabastecidas; 
As usinas também são econômicas porque 10g de urânio, matéria usada para 
a geração de energia, são suficientes para produzir a mesma quantidade de 
energia que 700 kg de petróleo e 1.200 kg de carvão. 
5- Existem usinas nucleares no Brasil? 
O Brasil conta com duas usinas nucleares operacionais: Angra-1 e Angra-2. 
Uma terceira está sendo construída no mesmo complexo e deve iniciar as 
operações na próxima década. As duas usinas em operação produzem 1800 
MW de energia, o equivalente a quase três (das 20) turbinas da hidrelétrica de 
Itaipu. 
Por ser um país tropical e ter uma imensidade de rios formando grandes 
bacias hidrográficas,o Brasil tem diversas fontes de energia, como solar, eólica, 
hidrelétrica, das marés, do etanol, da biomassa, etc. O uso da energia nuclear 
vem da necessidade de diversificar a matriz energética brasileira – mesmo que 
o custo da energia nuclear não seja barato. 
 
 
 
 
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6- Referencias 
BAIRD, C.; CANN, M. Química ambiental / Coli n Baird, Michael Cann. Tradução: 
Marco Tadeu Grassi... [et al.]; revisão técnica: Marco Tadeu Grassi. – 4. Ed. – 
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setembro 2021. 
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<http://periodicos.usp.br/eav/article/view/10640/12382>. Acesso em: 10 
setembro 2021. 
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