Aula 24_04_09

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 Disciplina IPN 0023 
 Fontes de Energia e Meio Ambiente
 Ano: 2009
 
“qualquer material resultante de atividades humanas, que contenha radionuclídeos em quantidades superiores aos limites de isenção especificados na norma CNEN-NE-6.02 (Licenciamento de Instalações Radiativas) e para o qual a reutilização é imprópria ou não prevista”
REJEITOS RADIOATIVOS – Definição
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 Ano: 2009
 Há três categorias de “lixo radioativo”:
Rejeito de Alta Atividade: (HLW, de high level waste); 
Rejeito de Média Atividade: (ILW, intermediate level waste);
Rejeito de Baixa Atividade: (LLW, de low level waste).
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 Ano: 2009
O HLW consiste principalmente de combustível irradiado proveniente dos núcleos de reatores nucleares e de rejeitos líquidos de alta atividade produzidos durante o reprocessamento.
O ILW consiste principalmente de embalagens metálicas de combustível que originalmente continham urânio combustível para usinas nucleares, peças de metal do reator e rejeitos químicos. O ILW, de maneira geral, é mil vezes mais radioativo que o LLW.
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 Ano: 2009
O LLW pode ser definido como o rejeito que não requer blindagem durante o manuseio normal e o transporte. O LLW consiste principalmente de itens como roupas de proteção e equipamentos de laboratório que possam ter entrado em contato com material radioativo.
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 Ano: 2009
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 Ano: 2009
A CNEN tem 3 depósitos de materiais de baixa e média atividades:
 Instituto de Engenharia Nuclear (IEN) -material do Rio de Janeiro e Espírito Santo
Instituto de Pesquisa Energética Nuclear (IPEN) -material de São Paulo e Sul
Centro de Desenvolvimento de Técnicas Nucleares (CDTN) -material de Minas Gerais e Nordeste
Os rejeitos gerados ao longo de mais de quatro décadas, encontram-se armazenados em instalações pertencentes ou supervisionadas pela CNEN. Esses rejeitos dão um volume de ~ 15.000 m³. A cada ano, a CNEN realiza operações de recolhimento de rejeitos em todo o país. 
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 Ano: 2009
 O Ciclo do Combustível Nuclear é o conjunto de etapas do processo industrial que transforma o mineral urânio, desde quando ele é encontrado em estado natural até sua utilização como combustível, dentro de uma usina nuclear.
CICLO DO COMBUSTÍVEL NUCLEAR
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 Ano: 2009
Primeira etapa do ciclo do combustível. 
Após o conjunto de operações, que têm como objetivo descobrir uma jazida e fazer sua avaliação econômica - prospecção e pesquisa -, determina-se o local onde será realizada a extração do minério do solo, e o início dos procedimentos para a MINERAÇÃO e para o BENEFICIAMENTO.
MINERAÇÃO DO URÂNIO 
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 Ano: 2009
Principais Resíduos:
- MP no ar: Urânio e Radônio;
- Água de Drenagem: Urânio dissolvido;
- Resíduos Sólidos: Rocha estéril.
- Baixa Atividade.
MINERAÇÃO
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 Ano: 2009
Na usina de beneficiamento o urânio é extraído do minério, purificado e concentrado sob a forma de um sal de cor amarela, conhecido como "yellowcake", matéria prima para produção da energia gerada em um reator nuclear. 
Estas atividades são desenvolvidas na INB CAETITÉ - BA 
BENEFICIAMENTO
Produção de Concentrado de Urânio (U3O8)
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 Ano: 2009
Principais Resíduos:
 MP no ar: Moagem Th-230; Ra-226 e Rn;
Soluções aquosas : Th-230e Ra-226;
Resíduos Sólidos: argilas e minerais 
 concentrados.
- Baixa Atividade.
BENEFICIAMENTO
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 Ano: 2009
É a transformação do yellowcake (U3O8) em hexafluoreto de urânio (UF6)
Na usina de conversão, o urânio sob a forma de yellowcake, é dissolvido e purificado, obtendo-se então o urânio nuclearmente puro. A seguir, é convertido para o estado gasoso, o hexafluoreto de urânio (UF6), para permitir a transformação seguinte: enriquecimento isotópico. 
 CONVERSÃO de U3O8 em UF6 
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 Ano: 2009
Principais Resíduos:
Soluções líquidas do processo extração com solvente estocadas em tanques controlados.
Baixa/Média Atividade.
 CONVERSÃO de U3O8 em UF6 
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 Ano: 2009
 
O urânio235 é o isótopo físsil responsável pela reação em cadeia nos reatores nucleares
A operação de enriquecimento do urânio tem por objetivo aumentar a concentração do urânio-235 acima da natural - o urânio natural contém apenas 0,7% de urânio-235 - para, em torno de 3% permitir sua utilização como combustível para geração de energia elétrica. 
ENRIQUECIMENTO ISOTÓPICO
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Principais Resíduos: 
Soluções líquidas do processo de 
limpeza de equipamentos: peq. quantidades de Urãnio
Baixa/Média Atividade
Alto Risco de Acidentes Químicos: 
2 H2O + UF6 = 4 HF + UO2F2
ENRIQUECIMENTO ISOTÓPICO
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O hexafluoreto de urânio (UF6) é transformado em dióxido de urânio (UO2). 
Reconversão é o retorno do gás UF6 ao estado sólido, sob a forma de pó de dióxido de urânio (UO2).
Reconverter gás em pó é concentrar o urânio de maneira apropriada para sua utilização como combustível. Esta etapa, em que o urânio já é combustível, é realizada em Resende, na Fábrica de Combustível Nuclear (FCN ) 
RECONVERSÃOdo UF6 em Pó de UO2
Principais Resíduos
Emissões Gasosas: exaustão controlada c/ Filtros HEPA.
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 Ano: 2009
 ESQUEMA DO PROCESSO DE RECONVERSÃO
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 Ano: 2009
 Estas pastilhas de dióxido de urânio (UO2), que tem a forma de um cilindro de mais ou menos um centímetro de comprimento e de diâmetro são produzidas na Fábrica de Combustível Nuclear (FCN) - Pastilhas, que após serem submetidas a diversos testes - dimensionais, metalográficos e químicos - estarão aptas a compor o Elemento Combustível, combustível para centrais nucleares. 
FABRICAÇÃO DE PASTILHAS de UO2
Duas pastilhas de urânio produzem energia suficiente para atender, por um mês, uma residência média em que vivam quatro pessoas
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 Ano: 2009
 
INB
Processo de Fabricação de Pastilhas de UO2
                                                                                                                                                                                                                                                                                    
Processo de Fabricação de Pastilhas de UO2
 Principais Resíduos:
MP no ambiente de trabalho: exaustão controlada c/ Filtros HEPA.
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É composto pelas pastilhas de dióxido de urânio montadas em tubos de uma liga metálica especial – 
o zircaloy - formando um conjunto de varetas, cuja estrutura é mantida rígida por reticulados chamados grades espaçadoras.
Ainda em Resende, na Fábrica de Combustível Nuclear - FCN - Componentes e Montagem, é produzido, obedecendo a severos padrões de qualidade e precisão mecânica, o Elemento Combustível. É a fonte geradora do calor para geração de energia elétrica, em uma usina nuclear, devido à fissão de núcleos de átomos de urânio. 
FABRICAÇÃO DO ELEMENTO COMBUSTÍVEL
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 Ano: 2009
Fabricação/Montagem 
Principais Resíduos:
Resíduos Sólidos metálicos: produção de ligas (escória contendo CaF2 ou MgF2).
Baixa /Média Atividade.
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 Ano: 2009
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 Ano: 2009
 
Produção de energia elétrica através da fissão do núcleo do átomo.
As usinas nucleares são centrais termoelétricas - como as convencionais - compostas de um sistema de geração de vapor, uma turbina para transformação do vapor em energia mecânica e de um gerador para a transformação de energia mecânica em energia elétrica. A geração de vapor, não ocorre em conseqüência da combustão de uma material combustível, como o carvão e óleo, e sim devido à fissão de núcleos de átomos de uranio.
GERAÇÃO DE ENERGIA – USINA NUCLEAR
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 Ano: 2009
A empresa Eletrobrás Termonuclear S.A. - ELETRONUCLEAR 
é a responsável, no Brasil, pelo projeto, construção e operação da Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto (CNAAA), que reúne as usinas de Angra I e II.] 
O combustível nuclear altamente radioativo é retirado do reator e armazenado em piscinas de resfriamento no interior da própria usina. 
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 Ano: 2009
Nêutron
Ba - 141 
Kr - 92


235U + 1,0n => 141,56Ba + 92,36Kr + 3 1,0n 
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 Ano: 2009
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 Ano: 2009
 
 DESCOMISSIOANAMENTO
Grande quantidade de lixo radioativo também é produzida quando um reator nuclear é desativado. Isso porque muitas das peças que o compõem, incluindo o combustível, tornam-se radioativas. 
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 Ano: 2009
REPROCESSAMENTO DO COMBUSTÍVEL IRRADIADO
O reprocessamento dos elementos combustíveis descarregados dos reatores visa a separação do material físsil e fértil, principalmente plutônio e urânio, dos produtos de fissão, para eventual uso posterior como combustível. 
O reprocessamento constitui-se em uma tecnologia comprovada e os seus serviços estão disponíveis em nível comercial para todas as empresas de energia elétrica do mundo
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 Ano: 2009
 ELEMENTOS TRANSURÂNICOS
Bombardeando-se o núcleo de urânio–238 com um nêutron, forma-se um novo núcleo que emite uma partícula beta (elétron) formando o núcleo do neptúnio (Z = 93).
 238U92 + n [ 239U92 ] 239Np93 + e- + n* + g
O neptúnio emite uma partícula beta e se transforma no plutônio.
   239Np93 239Pu94 + e- + n* + g 
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 Ano: 2009
Instalação Radiativa (ou simplesmente Instalação):
 estabelecimento onde se produzem, processam, manuseiam, utilizam, transportam ou se armazenam fontes de radiação.
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 Ano: 2009
Instalação Nuclear 
instalação na qual o material nuclear é produzido, processado, reprocessado, utilizado, manuseado ou estocado em quantidades relevantes, assim compreendidos:
a)reator nuclear;
b) usina que utilize combustível nuclear para a produção de energia térmica ou elétrica para fins industriais;
c) fábrica ou usina para a produção ou tratamento de materiais nucleares, integrante do ciclo do combustível nuclear;
d) usina de reprocessamento de combustível nuclear irradiado; e
e) depósito de materiais nucleares, não incluindo local de armazenamento temporário usado durante os transportes
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 Ano: 2009