Energia Nuclear

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Energia Nuclear
Professora
Vanessa Moreira Giarola
Alunos
Lillian Carrington Davison
O Átomo
O símbolo do átomo tornou-se marca registrada do “progresso” aos olhos de muitos;
A humanidade descobriu como atingir grandes quantidades de energia armazenada no núcleo atômico e utilizá-la de várias formas;
Para muitos, a física nuclear é o estudo de bombas atômicas e reatores nucleares;
Estudo dos radioisótopos, seus usos e dos reatores de fusão são apenas alguns dos tópicos que demandam conhecimento do núcleo e suas propriedades;
Os Radioisótopos são formados por Isótopos, que são átomos com o mesmo número atômico e diferente número de massa.
Existem dois tipos de Isótopos: radioativos e não radioativos.
Hidrogênio
1H1        2H1         3H1
Carbono
12C6               14C6
Urânio
238U92            235U92
Radioatividade Processo Nuclear
Século XIX - Elétron e Radioatividade;
Descoberta da radioatividade, resultado do trabalho de Henri Becquerel e Marie e Pierre Curie - elementos mais pesados encontrados na natureza, como o Urânio e o Rádio, emitem radiação espontaneamente;
Radiação Ativos ou Radioativos;
Descobriu-se que após a radiação o átomo radioativo se transformava em elemento diferente quimicamente;
Radioatividade era um processo nuclear;
Por meio de experimentos com radioatividade, Rutherford descobriu a possível estrutura do átomo. Ele notou que as partículas alfa eram desviadas por um campo magnético no sentido negativo, sendo, portanto, partículas positivas. As partículas beta eram desviadas em direção à placa positiva, constitui O fenômeno da radioatividade chamou a atenção de inúmeros cientistas, dentre eles o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937). Ele realizou um experimento em que um feixe de partículas alfa (α) foi submetido a um campo elétrico. Rutherford observou ao final do experimento que esta radiação seria formada por partículas positivas, uma vez que era atraída pelo polo negativo.
Ele descobriu também que havia partículas negativas que eram atraídas pelo polo positivo; estas eram as partículas beta (β). Além disso, esta radiação tinha um poder de penetração maior que o da radiação alfa.
No entanto, havia uma das emissões radioativas, a gama (γ), que não era atraída por nenhum dos polos. Esta é ainda mais energética que as outras radiações. Concluiu-se, portanto, que a radiação gama (γ) não é constituída de partículas, mas, assim como o raio X, ela seria formada por ondas eletromagnéticas, além de não possuir carga nem massa. Por não ter carga, essa radiação não sofre interferência no campo elétrico.
Energia Nuclear e Eletricidade
Energia nuclear consiste no uso controlado das reações nucleares para a obtenção de energia para realizar movimento, calor e geração de eletricidade;
A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento, podendo transformar-se em outro;
Ocorre espontaneamente em alguns elementos e pode-se provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de nêutrons ou outras;
Energia Nuclear - Fissão
Tudo começa com o bombardeamento do núcleo dos átomos de Urânio, quando o núcleo é atingido por um nêutron, acontece um reação em cadeia e o núcleo se divide em duas partes, produzindo uma grande quantidade de energia;
Descoberta e o uso da fissão nuclear, maiores esperança para a dependência energética;
Instrumento de destruição;
Processamento do Urânio
Inicialmente, o urânio é extraído de pedreiras ou de minas. Ele não é encontrado em sua forma natural, mas misturado a outros elementos diferentes. O mineral bruto contém apenas 0,3% de urânio.
Em seguida, o urânio é separado dos outros elementos minerais e o que sobra é o óxido de urânio, conhecido como "yellow cake" ("bolo amarelo", em tradução literal). Depois, o óxido de urânio é convertido em um composto gasoso, o hexafluorido de urânio.
Para ser enriquecido e transformado em combustível, o hexafluorido de urânio é processado em centrífugas nucleares. 
O gás é submetido a rotação em velocidades extremas. Os átomos de urânio mais pesados (U-238) se concentram no alto da centrífuga, e os mais leves (U-235) ficam no centro. O gás recuperado no centro é enviado para uma nova centrífuga, que repete o processo sucessivamente, aumentando o grau de concentração de urânio. As usinas que fazem esse processo possuem milhares de centrífugas.
Para alimentar um reator nuclear de uso civil, é necessário que a taxa de enriquecimento de urânio esteja entre 3% e 5%. Para construir uma bomba atômica, é necessário ter urânio enriquecido em ao menos 90%.
Animação
http://images.ig.com.br/infograficos/IraNuclearPT3011/index1.html
Processamento de Urânio
A fissão nuclear do urânio é a principal aplicação civil da energia nuclear;
Duas formas de aproveitar a energia nuclear e convertê-la em calor;
Fissão nuclear;
Fusão nuclear;
A fissão nuclear do urânio é a principal aplicação civil da energia nuclear. É usada em centenas de centrais nucleares em todo o mundo:
França, Japão, Estados Unidos, Alemanha, Brasil, Suécia, Espanha, China, Rússia, Coreia do Norte, Paquistão e Índia, entre outros.
Utilização
na utilização de bombas nucleares, pode substituir fontes de energia e também substituir alguns combustíveis.
Países europeus são os que mais utilizam energia nuclear. Levando-se em consideração a produção total de energia elétrica no mundo, a participação da energia nuclear saltou de 0,1% para 17% em 30 anos, fazendo-a aproximar-se da porcentagem produzida pelas hidrelétricas. De acordo com a Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) no final de 1998 havia 434 usinas nucleares em 32 países e 36 unidades sendo construídas em 15 países. A decisão de construir usinas depende em grande parte dos custos de produção da energia nuclear.
A fissão nuclear é a principal aplicação civil da energia nuclear. É usada em centenas de centrais nucleares em todo o mundo, principalmente em países como a França, Japão, Estados Unidos, Alemanha, Suécia, Espanha, China, Rússia, Coréia do Norte, Paquistão Índia, entre outros.
Como funciona uma usina nuclear
O funcionamento de uma usina nuclear é bastante parecido ao de uma usina térmica. A diferença é que ao invés de nós termos calor gerado pela queima de um combustível fóssil, como o carvão, o óleo ou gás, nas usinas nucleares o calor é gerado pelas transformações que se passam nos átomos de urânio nas cápsulas de combustível.
O calor gerado no núcleo do reator aquece a água do circuito primário. Esta água circula pelos tubos de um equipamento chamado Gerador de Vapor. A água de um outro circuito em contato com os tubos do Gerador de Vapor se vaporiza a alta pressão, fazendo gerar um conjunto de turbinas que tem junto a seu gerador elétrico. O movimento do gerador elétrico produz a energia, entregue ao sistema para distribuição.
Mudanças Climáticas
Energia nuclear ajudará Brasil a frear mudança do clima;
Os acordos globais para reduzir as emissões de carbono e frear as mudanças climáticas devem impulsionar a construção de usinas nucleares mundo afora, inclusive no Brasil;
Mudanças Climáticas
Grande quantidade de nossa energia é gerada por hidrelétricas;
É uma energia limpa em termos de geração de carbono;
Alaga áreas férteis e pode causar mudanças no microclima;
“O Brasil, além de explorar bagaço de cana e as energias eólica e solar, precisará da nuclear para substituir eventuais usinas térmicas. Não pode só depender das hidrelétricas, porque quando há problemas de clima , como secas, ficamos numa situação difícil. Para ter segurança energética, precisamos de um leque de várias fontes de energia.”
Laércio Antônio Vinhas.
Embaixador brasileiro
Agência Internacional de Energia Atômica (Aiea)
http://noticias.uol.com.br/meio-ambiente/ultimas-noticias/bbc/2016/04/01/energia-nuclear-ajudara-brasil-a-frear-mudanca-do-clima-diz-embaixador.htm
Elementos mais usados como fonte de energia
– Tório: As novas gerações de centrais nucleares utilizam o tório
como fonte de combustível adicional para a produção de energia ou decompõe os resíduos nucleares em um novo ciclo denominado fissão assistida. Os defensores da utilização da energia nuclear como fonte energética consideram que estes processos são, atualmente, as únicas alternativas viáveis para suprir a crescente demanda mundial por energia ante a futura escassez dos combustíveis fósseis.
– Urânio: A principal finalidade comercial do urânio é a geração de energia elétrica. Quando transformado em metal, o urânio torna-se mais pesado que o chumbo, pouco menos duro que o aço e se incendeia com muita facilidade.
– Actínio: O Actínio é um metal prateado, altamente radioativo, com radioatividade 150 vezes maior do que o urânio. Usado em geradores termoelétricos.
Consequências da Energia Nuclear
A tecnologia nuclear é perigosa, já causou acidentes graves como o de Three Mile Island (EUA) e Chernobil (Ucrânia), com milhares de mortes e enfermidades decorrentes desses acidentes, além da perda de grandes áreas. A utilização desse tipo de tecnologia continua apresentando graves riscos para toda a humanidade. Reatores nucleares e instalações complementares geram grandes quantidades de lixo nuclear que precisam ficar sob vigilância por milhares de anos. Não se conhecem técnicas seguras de armazenamento do lixo nuclear gerado.
O horror nuclear em Hiroshima e Nagasaki marcou a primeira e única vez em que armas atômicas foram usadas deliberadamente contra seres humanos. Mais de 100 mil pessoas morreram nos ataques de 6 a 9 de Agosto de 1945 e outros milhares morreriam nos anos seguintes sofrendo de complicações causadas pela radiação. 
Países e Locais que a utilizam
Países europeus são os que mais utilizam energia nuclear. Levando-se em consideração a produção total de energia elétrica no mundo, a participação da energia nuclear saltou de 0,1% para 17% em 30 anos, fazendo-a aproximar-se da porcentagem produzida pelas hidrelétricas. De acordo com a Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) no final de 1998 havia 434 usinas nucleares em 32 países e 36 unidades sendo construídas em 15 países. A decisão de construir usinas depende em grande parte dos custos de produção da energia nuclear.
A fissão nuclear é a principal aplicação civil da energia nuclear. É usada em centenas de centrais nucleares em todo o mundo, principalmente em países como a França, Japão, Estados Unidos, Alemanha, Suécia, Espanha, China, Rússia, Coréia do Norte, Paquistão Índia, entre outros.
as centrais nucleares foram projetadas para uso duplo:
civil e militar;
nestas centrais propiciou o surgimento de grandes quantidades de resíduos radioativos de longa vida que devem ser enterrados convenientemente, sob fortes medidas de segurança, para evitar a contaminação radioativa do meio ambiente;
os movimentos ecológicos pressionam as entidades governamentais para a erradicação das usinas termonucleares, alegando ser uma fonte perigosa de contaminação do meio ambiente;
As novas centrais nucleares utilizam o tório como fonte de combustível adicional para a produção de energia ou decompõem os resíduos nucleares em um novo ciclo;
fissão assistida;
Os defensores da utilização da energia nuclear como fonte energética consideram que estes processos são as únicas alternativas viáveis para suprir a crescente demanda por energia ante a escassez dos combustíveis fósseis;
Consideram a utilização da energia nuclear como a mais limpa das existentes atualmente.
Vantagens da Energia Nuclear
não utilização de combustíveis fósseis;
não lança na atmosfera gases tóxicos;
não interfere no aumento do efeito estufa;
Consideram a utilização da energia nuclear como a mais limpa das existentes atualmente.
Barata em relação as mais utilizadas;
A energia nuclear é uma das alternativas menos poluentes;
permite aquisição de muita energia em um espaço pequeno;
instalações de usinas perto dos centros consumidores, reduzindo o custo de distribuição de energia;
Apesar do risco de acidentes - como o ocorrido na usina japonesa de Fukushima em 2011 -, a energia nuclear não emite gases causadores do efeito estufa (resíduos tóxicos da atividade costumam ser armazenados indefinidamente).
No ano passado, o governo brasileiro se comprometeu a reduzir em 43% as emissões desses gases até 2030 em comparação com níveis de 2005. Segundo o embaixador, além de investir nas fontes solar e eólica, o Brasil precisará recorrer a reatores nucleares para substituir usinas térmicas a carvão. Hoje a fonte nuclear responde por 2,4% da geração de energia do país.
Fissão
A fissão nuclear é uma reação que ocorre no núcleo de um átomo;
o núcleo pesado é atingido por um nêutron, que, após a colisão, libera uma imensa quantidade de energia;
cada colisão são liberados novos nêutrons;
A Alemanha tem 18 reatores operando que fornecem um terço de seu consumo elétrico;
Em 2000, foi acordado entre todos os partidos, limitar as vidas operacionais de todas as centrais em 32 anos;
O último reator cessaria sua operação em 2020;
A descoberta, em 1939, da fissão, liberação de grandes quantidades de energia foi um evento histórico;
Fontes de energia enormes, intocadas, estavam ao nosso alcance se a tecnologia pudesse ser desenvolvida;
A Europa esta atormentada pela guerra, o desenvolvimento de uma “bomba atômica” foi o primeiro objetivo daqueles familiarizados com a fissão;
A divisão de um núcleo de urânio, fornece dois fragmentos de fissão e diversos nêutrons; tornam possível a continuação da fissão;
A primeira reação em cadeia autossustentada foi produzida em 1942, em um pequeno reator na Universidade de Chicago;
Urânio – U235 ou Plutônio – Pu239 e os métodos para sua produção já existiam em 1940;
Um reator nuclear era usado para produzir o Pu239 físsil, enquanto métodos complexos eram utilizados na separação do isótopo U235 do urânio natural;
A “bomba-A” utilizada em Hiroshima Urânio quase puro, e em Nagazaki foi utilizada o Plutônio;
Beneficiamento do Urânio
Em 1951, a primeira eletricidade foi gerada – Detroit
Em 1953, foi produzido o primeiro submarino movido à energia nuclear;
Em 1957, o primeiro reator a produzir eletricidade comercialmente – Pensilvânia
Na década de 60 previa-se que a energia nuclear fosse capaz de gerar eletricidade barata em comparação ao carvão e petróleo;
Achava-se que substituiria as fontes de petróleo e gás natural;
Na década de 70 aumentou a inquietação quanto à segurança da energia nuclear;
Protestos começam a ocorrer em torno nas usinas;
Em 1979, primeiro grande acidente ocorreu em uma usina nuclear comercial americana – Pensilvânia;
Em abril de 1986, acidente na usina nuclear de Chernobyl – União Soviética;
Experimento mal concebido, leva a um grande surto de potência, causa explosão de vapor e incêndio, que destrói a usina;
Liberação de grandes quantidades de radioatividade;
100 mil pessoas foram evacuadas;
A nuvem de radioatividade sobre a Europa contaminou suprimentos e alimentos;
Reavaliação da segurança da energia nuclear e do planejamento para casos de emergência ao redor do mundo;
Em 2005, havia em operação dos Estados Unidos cerca de 104 usinas nucleares
20% da eletricidade gerada total;
5% da produção total de energia;
Inglaterra depende da energia nuclear para gerar 30% da sua energia;
Na França, 77% da energia gerada é nuclear;
Coréia do Sul, 45% da energia é nuclear;
Em 2004 havia 443 reatores em operação no mundo;
Nenhum reator foi encomendado depois do incidente de TMI, em 1979 e usinas em fase de finalização foram canceladas;
Declínio da Energia Nuclear
Estouros gigantes de orçamentos;
Grandes atrasos;
Problemas de controle de qualidade;
Infortúnios operacionais minaram a confiança do público e dos investidores;
Fatores econômicos tem sido a principal causa do declínio da energia nuclear;
Os últimos 20 reatores americanos custaram US$ 6 bilhões de dólares ou US$ 6.000/Kw;
Uma usina movida a gás custa 10 vezes menos;
Turbinas eólicas podem ser instaladas por US 1.000/kW
Energia Nuclear - Fusão
Na fusão nuclear, ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo;
 A fissão nuclear do urânio é a principal aplicação civil da energia nuclear. É usada em centenas de centrais nucleares em todo o mundo, principalmente em países como a França, Japão, Estados Unidos, Alemanha, Brasil, Suécia, Espanha, China, Rússia, Coreia do Norte, Paquistão e Índia, entre outros. A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de combustíveis fósseis, não lançando na atmosfera gases tóxicos, e não sendo responsável pelo aumento do efeito estufa.
Alemanha anuncia fechamento de todas as usinas nucleares até 2022
Acidente em Fukushima gerou grandes protestos na Alemanha
http://www.bbc.com/portuguese/noticias/2011/05/110530_alemanha_nuclear_rw.shtml
Concorrência
Desregulamentação e concorrência na indústria de energia;
fiança de custos encalhados em alguns estados tem dado um sopro de vida à energia nuclear;
Espera-se que a capacidade de geração de energia nuclear de eletricidade continue crescendo por alguns anos e então estabilize;
Próximos 20 anos os maiores aumentos de energia nuclear ocorrerão na China (9), Rússia, Índia e Japão;
Por ano são acrescentadas 2 centrais nucleares;
Tendência de afastamento desta tecnologia;
Maioria dos países interromperam suas operações ou construções
A energia nuclear ficou com a imagem arranhada pelo desastre de Fukushima, no Japão, em 2011;
Uma usina nuclear tem uma licença de 40 anos para funcionar;
Pode ser renovada por mais 20 anos;
Eletrobrás estuda locais com potencial para novas usinas nucleares no país
http://www1.folha.uol.com.br/mercado/2016/01/1728206-eletrobras-estuda-locais-com-potencial-para-novas-usinas-nucleares-no-pais.shtml
11/01/2016
Rússia constrói usina nuclear no mar
http://planetasustentavel.abril.com.br/noticia/energia/russia-constroi-usina-nuclear-no-mar-820383.shtml
Marina Darmaros, de Moscou - Superinteressante - 08/2014
Reatores já estão prontos e flutuando no mar da Sibéria
Funcionamento Usina Flutuante
http://planetasustentavel.abril.com.br/noticia/energia/russia-constroi-usina-nuclear-no-mar-820383.shtml
Acadêmico Lomonosov 
Pevek
Nordeste
 da Russia
Chernobyl: Desastre nuclear na Ucrânia
Número de vítimas continuas incerto até hoje;
Nova estrutura de proteção para usina deve estar pronta em 2017
http://g1.globo.com/mundo/noticia/2016/04/chernobyl-desastre-nuclear-na-ucrania-completa-30-anos.html
26/04/2016 01h00 - Atualizado em 26/04/2016 09h30
As Brasileiras
Angra II
As Brasileiras
Planos do Ministério de Minas e Energia
Instalar quatro novas usinas nucleares até 2030;
E mais oito unidades até o ano de 2050;
16 de janeiro de 2016
https://expressaosergipana.com.br/2016/01/16/governo-de-sergipe-afirma-nao-existe-decisao-sobre-usina-nuclear-em-sergipe/
Referências
http://images.ig.com.br/infograficos/IraNuclearPT3011/index1.html
http://noticias.uol.com.br/meio-ambiente/ultimas-noticias/bbc/2016/04/01/energia-nuclear-ajudara-brasil-a-frear-mudanca-do-clima-diz-embaixador.htm