Trabalho Energia Nuclear (1)

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Energia Nuclear
Curso: Eng. Elétrica
Alunos:
Antônio Cleverton
Evandro Pereira
Carlos Henrique
Claudio Alberto
Fábio Messias
Willmennes Andrade
Prof.: Guilherme
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Definição
É a energia proveniente da fissão do núcleo de alguns átomos de elementos (geralmente urânio),que têm a capacidade de se transformar em outros elementos através de reações nucleares (como a fissão). 
É a energia proveniente da fissão do núcleo de alguns átomos de elementos (geralmente urânio),que têm a capacidade de se transformar em outros elementos através de reações nucleares (como a fissão). 
Na fissão nuclear, o núcleo do átomo se subdivide em várias partículas. Esse processo implica uma grande liberação de energia na forma de calor.
É uma energia não-renovável, porém considerada mais limpa do que a proveniente da queima de combustíveis fósseis pois não emite gases de efeito estufa.
A energia nuclear foi desenvolvida com objetivos militares. Hoje, além disso, é utilizada para produzir energia elétrica.
Nas usinas nucleares, a reação ocorre de forma controlada dentro de reatores, para aproveitar o calor emitido na fissão nuclear para a esquentar água até ela tornar-se vapor pressurizado que movimenta um turbogerador que produz energia elétrica
O reator nuclear que utiliza o urânio enriquecido (U235) aproveita apenas 1% de seu conteúdo energético.
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O que é fissão nuclear? 
A divisão do núcleo de um átomo pesado, por exemplo, do urânio-235, em dois menores, quando atingido por um nêutron.
Aspectos negativos da energia nuclear:
Altos custos de construção e de operação das usinas;
Pode ser utilizada para construção de armas nucleares (ex. bomba atômica);
Alto risco de acidentes com liberação de radioativos tóxicos (podem causar câncer);
Lixo atômico e problemas de destinação deste;
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Medicina
Industria
Agricultura
Militar
Geração de Energia 
Aplicações da Energia Nuclear
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Exemplo da fissão nuclear de um átomo de Urânio
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Reator Nuclear de fissão
A fissão nuclear ocorre no reator nuclear da usina;
Um reator nuclear é composto por barras de combustível constituídas por cerca de 400 pastilhas pequenas de urânio-235 ou o plutônio-239;
Essas barras de combustível são colocadas de maneira intercalada com as barras de controle;
As barras de controle são feitas de materiais que absorvem nêutrons sem sofrer fissão;
Os nêutrons que foram absorvidos não provocarão novas fissões e a velocidade das reações nucleares diminuirá;
 Assim é possível controlar a reação em cadeia;
As barras de controle também controlam a quantidade de energia que as barras de combustível liberam.
Reator nuclear Angra 2.
Construção de um reator nuclear
Em um reator nuclear, existem barreiras para evitar a contaminação do meio ambiente com materiais radioativos:
Parede do reator – Blindagem radiobiológica: Essa parede de concreto e chumbo, além de resistir a colisões e ataques, barra a radiação e os nêutrons que eventualmente possam vazar;
Parede de aço: Tem três centímetros de espessura e impede que materiais radioativos escapem em caso de acidente;
Vaso de pressão: É a primeira embalagem de segurança para proteger o núcleo do reato
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Obtenção de combustível nuclear - Urânio
Um dos principais elementos usados como combustível nuclear é o Urânio 235;
Uraninita, uma das várias rochas que é constituída por urânio.
Um dos principais elementos usados como combustível nuclear é o Urânio 235;
Na natureza, o urânio é encontrado na forma mineral misturado com argila, enxofre e outras impurezas;
O urânio retirado da mina é composto por apenas 0,7% urânio-235, enquanto os outros 99,3% são compostos por urânio-238, que não é utilizado para a geração de energia; 
Assim, é necessário realizar o enriquecimento de urânio, de forma a aumentar a porcentagem de urânio-235;
Os dois processos de enriquecimento mais utilizados são a difusão gasosa e a ultracentrifugação.
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Enriquecimento do urânio
O urânio bruto é limpo por ácido sulfúrico e transformado em pó;
Então, é submetido a um gás à base de flúor sob uma temperatura de 550 ºC, se tornando também uma substância gasosa;
Após processamento, o urânio é transformado em pó.
Esse produto passa por um novo banho de flúor, a 350 ºC, e se transforma no gás hexafluoreto de urânio (UF6);
Na difusão gasosa, o UF6 é direcionado contra uma barreira cheia de poros microscópicos;
Como o U-235 é menor que o U-238, ele passa pelas membranas porosas mais facilmente;
Essa passagem pela barreira é repetida até a concentração de U-235 chegar ao nível desejado de 2% a 4%; 
Já na ultracentrifugação, o UF6 passa por uma centrífuga, que separa os átomos para obter, também, uma porcentagem de 2% a 4% do urânio-235;
Depois, outros processos separam o urânio enriquecido do flúor e o transformam em tabletes sólidos.
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Funcionamento de uma Usina Nuclear
Funcionamento de uma usina nuclear
Tipos de reatores Nucleares
Tipos de reatores Nucleares mais usados
PWR: existem dois circuitos e o gerador de vapor realiza uma troca de calor entre as águas do primeiro circuito e a do circuito secundário, que são independentes entre si. A água do circuito secundário se transforma em vapor e movimenta a turbina.
BWR: existe um circuito único, sem geradores de vapor. Um corte no fornecimento de energia interrompe imediatamente o resfriamento, como aconteceu na usina de Fukushima
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E sobre a potência instalada mundial?
E sobre a potência instalada mundial?
E sobre a potência instalada mundial?
Há reservas suficientes de urânio? 
Acidentes históricos
1979: Three Miles Island, na Pensilvânia nos EUA;
Apesar de não haver casos de mortes em razão da radiação, cerca de 25 mil pessoas entraram em contato com os gases, que foram liberados para evitar a explosão
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1979: Three Miles Island, na Pensilvânia nos EUA;
1986: Chernobyl, na Ucrânia, na antiga URSS. 
Foi considerado o pior acidente da história por produzir uma nuvem de radiação por uma boa área da URSS. Hoje em dia é uma cidade fantasma, por ainda haver quantidade de radioativos em quantidade prejudicial por toda a cidade. Muitas pessoas foram evacuadas da cidade, mas um grande número foi atingido pela radiação, apresentando câncer posteriormente.
2011: Fukushima no Japão. Grandes áreas em torno da usina tiveram que ser abandonadas. Dezenas de milhares de pessoas ainda não puderam retornar para as suas casas.
Acidentes históricos
1986: Chernobyl, na Ucrânia, na antiga URSS. 
Foi considerado o pior acidente da história por produzir uma nuvem de radiação por uma boa área da URSS..
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1979: Three Miles Island, na Pensilvânia nos EUA;
1986: Chernobyl, na Ucrânia, na antiga URSS. 
Foi considerado o pior acidente da história por produzir uma nuvem de radiação por uma boa área da URSS. Hoje em dia é uma cidade fantasma, por ainda haver quantidade de radioativos em quantidade prejudicial por toda a cidade. Muitas pessoas foram evacuadas da cidade, mas um grande número foi atingido pela radiação, apresentando câncer posteriormente.
2011: Fukushima no Japão. Grandes áreas em torno da usina tiveram que ser abandonadas. Dezenas de milhares de pessoas ainda não puderam retornar para as suas casas.
Acidentes históricos
2011: Fukushima no Japão. Grandes áreas em torno da usina tiveram que ser abandonadas. Dezenas de milhares de pessoas ainda não puderam retornar para as suas casas.
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1979: Three Miles Island, na Pensilvânia nos EUA;
1986: Chernobyl, na Ucrânia, na antiga URSS. 
Foi considerado o pior acidente da história por produzir uma nuvem de radiação por uma boa área da URSS. Hoje em dia é uma cidade fantasma, por ainda haver quantidade de radioativos em quantidade prejudicial por toda a cidade. Muitas pessoas foram evacuadas da cidade, mas um grande número foi atingido pela radiação, apresentando câncer posteriormente.
2011: Fukushima no Japão. Grandes áreas em torno da usina tiveram que ser abandonadas. Dezenas de milhares de pessoas ainda não puderam retornar para as suas casas.
As bombas mataram 155mil pessoas no momento da explosão. Com os efeitos radioativos, estima-se um total de 400 mil pessoas
Em Hiroshima e Nagasaki
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O primeiro teste nuclear foi Trinity test que ocorreu em 1945, no deserto de Alamo Gordo, no Novo México.
O segundo e o terceiro ocorreram nas cidades de Hiroshima e de Nagasaki, no bombardeio dos EUA do Japão no final da Segunda Guerra Mundial.
Bomba Atômica
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Resultantes de fissão nuclear descontroladas, causando explosão, liberam grande quantidade de energia e radioativos tóxicos.
Começou a produzir energia nuclear na década de 60 com o Programa Nuclear Brasileiro.
As principais usinas estão na central nuclear Almirante Álvaro Pinto que conta com as usinas Angra 1, 2 e 3, em Angra dos Reis-RJ. 
No Brasil:
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O relevo brasileiro é favorável à utilização de hidrelétricas, sendo portanto a energia nuclear uma fonte alternativa. 
Se o Brasil apenas se utilizasse de fontes alternativas de energia como a nuclear, haveria um grande risco de aumento de tarifas, provocando desarticulação da indústria e uma onda de desemprego, por conta da perda de competitividade industrial no mercado internacional.
O consumo energético brasileiro vem aumentando ao longo dos anos, e a construção de hidrelétricas possui custos muito altos e grandes danos ambientais, levando à busca por novas alternativas.
Caso haja esgotamento de energia hidráulica, o país deverá pensar em novas matrizes de energia. Uma delas é a nuclear, que por determos de fontes de urânio, usinas e tecnologia, vem se apresentando como uma opção aos combustíveis fósseis.
Proporção da Nuclear no Brasil 
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Proporção da Nuclear no Brasil 
Matriz de capacidade instalada de geração de energia elétrica do Brasil.
Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto 
localizada em Angra dos Reis, conta com duas usinas em operação;
A Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto (CNAAA), localizada em Angra dos Reis, conta com duas usinas em operação;
 A primeira é Angra 1, que entrou em operação comercial em 1985 e tem potência de 640 megawatts;
A outra é Angra 2, que começou a operar em 2001 e cuja potência é de 1.350 megawatts;
Elas representam 3% da geração de energia nacional;
Para os próximos anos, está prevista a entrada em operação de Angra 3, de 1.405 megawatts, que, no momento, está em obras
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Angra 1
Primeira usina nuclear brasileira e entrou em operação em 1985;
Primeira usina nuclear brasileira;
Entrou em operação em 1985;
Com 640 megawatts de potência, Angra 1 gera energia suficiente para suprir uma cidade de 1 milhão de habitantes;
Nos primeiros anos de sua operação, alguns equipamentos prejudicaram o funcionamento da usina;
 Os problemas foram solucionados em meados da década de 1990, fazendo com que a unidade passasse a operar com padrões de desempenho compatíveis com a prática internacional.
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Segunda usina nuclear brasileira e entrou em operação comercialmente em 2001;
Angra 2
Com potência de 1.350 megawatts, Angra 2 é capaz de atender ao consumo de uma cidade de 2 milhões de habitantes;
A performance da usina tem sido exemplar desde o início. No final de 2000 e no início de 2001, sua entrada em operação permitiu economizar água dos reservatórios das hidrelétricas brasileiras, amenizando as consequências do racionamento de energia;
Em 2009, ocupou a 21ª posição em comparação com as 50 melhores usinas americanas numa análise dos indicadores de desempenho da Associação Mundial de Operadores Nucleares (Wano).
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Quando entrar em operação comercial a nova unidade terá potência de 1.405 megawatts;
Angra 3
Será capaz de gerar mais de 12 milhões de megawatts-hora por ano;
Com Angra 3, a energia nuclear passará a gerar o equivalente a 50% do consumo do Estado do Rio de Janeiro;
O empreendimento demandará investimentos totais diretos de cerca de R$ 14,9 bilhões;
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Lixo radioativo no brasil
O combustível nuclear usado nos reatores é armazenado nas piscinas de resfriamento.
A Agência Internacional de Energia Atômica exige que o lixo nuclear seja embalado e armazenado de forma a ficar isolado até que não ofereça mais risco ao meio ambiente e à saúde humana, ou seja, até que deixe de ser radioativo;
Os restos dos elementos combustíveis das usinas mantém-se radioativo por milhões de anos;
Não há uma solução definitiva sobre como armazenar esse material sem oferecer riscos às populações e ao entorno; 
No Brasil, rejeitos desse tipo são armazenados em piscinas de resfriamento nas próprias usinas nucleares que os produzem;
Geralmente, o destino final desses rejeitos são depósitos subterrâneos, nos quais o material fica em cápsulas de metal, enterrado a centenas de metros;
Atualmente, os países produtores de rejeitos de alta atividade discutem qual a melhor solução definitiva para esse lixo. 
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A energia proveniente de hidrelétricas é mais barata em sua produção do que a energia nuclear, e o grande risco de acidentes provocando problemas sérios à saúde da população é um fator que provoca grande oposição à utilização desse tipo de energia no Brasil.
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Bibliografia
http://www.brasilescola.com/geografia/energia-nuclear.htm
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAto8AC/energia-nuclear
http://papofisico.tumblr.com/post/6002698259/energia-nuclear
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_nuclear
http://www.estadao.com.br/fotos/usina_angra_Marcos_d_Paula.jpg
http://newenergytimes.com/v2/news/2011/37/37img/WorldElectricityGeneration.gif
http://phillyimc.org/files/Trinity%20Test%20nuclear-explosion.jpg
http://pt.wikipedia.org/wiki/Acidente_nuclear_de_Chernobil
http://www.pickchur.com/wp-content/uploads/2011/02/hiroshima_child.jpg
http://www.questgarden.com/49/49/4/070407143021/images/HiroshimaHosp.jpg
http://www.nucleardarkness.org/include/nucleardarkness//images/pictures/hiroshima/big/people_hiroshima_28.jpg
http://www.brasil-economia-governo.org.br/2012/03/26/o-brasil-deve-desistir-da-energia-nuclear/
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Set/2015
Capacidade 
Instalada (MW)
Nº Usinas
Capacidade 
Instalada (MW)
% Capacidade Instalada
Hidráulica90.4401.25095.81964,7%5,9%
Térmica41.8732.96642.82228,9%2,3%
Gás Natural12.91515213.0188,8%0,8%
Biomassa13.14953213.8459,4%5,3%
Petróleo10.0522.22710.2056,9%1,5%
Carvão3.614233.6132,4%0,0%
Nuclear1.99021.9901,3%0,0%
Outros153301500,1%-1,8%
Eólica6.6293899.5076,4%43,4%
Solar2143230,0%8,3%
Capacidade Total - Brasil138.9644.648148.171100,0%6,6%
Set/2016
Fonte
Evolução da 
Capacidade Instalada 
Set/2016 - Set/2015