energia nuclear professor rodrigo penna. professor rodrigo penna sítio na internet: blog:

ENERGIA NUCLEAR

PROFESSOR RODRIGO PENNA

Professor Rodrigo Penna Sítio na internet:

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Blog: www.quantizado.blogspot.com

Link para currículo no Sistema Lattes:http://lattes.cnpq.br/6150368513460565

EMAILsprofessorrodrigopenna@yahoo.com.br

penna@nuclear.ufmg.br

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CONCEITOSEnergia é aquilo que nós ou uma máquina

precisamos para realizar qualquer atividade.A Física associa o conceito de Energia ao de

Trabalho.Existem vários tipos de energias: Solar, Eólica,

Térmica(Calor), Elétrica, Nuclear, Química, etc.Um princípio básico da Física diz que

ENERGIA NÃO PODE SER CRIADA OU DESTRUÍDA: APENAS TRANSFORMADA DE UM TIPO EM OUTRO.Professor Rodrigo Penna

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GERAÇÃO DE ENERGIA

Potência nominal 300 kW

GeradorAssíncrono, 6 pólos, 380 V

Controle de potência Stall

Diâmetro do rotor 29 m

Número de pás 3

Comprimento das pás

14.2m

Material das pás Fibra de vidro

Peso das pás 750kg (cada)

Freio aerodinâmico Tipbrakes

Ângulo de cone 0

Velocidade do vento de partida

3.5 m/s

Velocidade do vento de corte

25 m/s

Altura do eixo do rotor

31 m

Peso da nacele 6700 kg Turbina Eólica OWW-300 OLINDA - PEProfessor Rodrigo Penna

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Dados sobre energia eólicaCusto de produção de eletricidade pela ação do vento

na Europa diminuiu nos últimos 15 anos aproximadamente em 80%.

Durante os últimos dez anos o preço das turbinas eólicas diminuiu em 5% cada ano, enquanto que o rendimento aumentou em 30%.

A energia eólica só pode entrar no mercado elétrico se for produzida a um custo competitivo e estes custo ainda são mais altos que os de produção de energia a partir de combustíveis fósseis. Por isso é essencial reduzir estes custos.

5Professor Rodrigo Penna

Fonte (em 06/09/07): http://www.procobre.org/pr/aplicacoes_do_cobre/energia_sustentable_detalle3.html

Preço$

6Professor Rodrigo Penna

Fonte (em 06/09/07): http://www.energia-alternativa.com.br/turbinas.htm

7Professor Rodrigo Penna

CENTRAL TERMELÉTRICA

Termelétrica de Tubarăo - ES

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FUNCIONAMENTO

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9Professor Rodrigo Penna

HIDRELÉTRICA DE ITAIPU

10Professor Rodrigo Penna

ENERGIA SOLAR

CASA “SOLAR”

A idéia da geração da energia nuclear veio da Teoria da Relatividade, de Einstein.

A energia vem da Conversão de Matéria em Energia: MATÉRIAENERGIA.

Equação famosa: E = m c2 !Este é o “combustível” das estrelas, como o

Sol. Mas nelas o processo é o de Fusão.

11Professor Rodrigo Penna

A FÍSICA

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REPRESENTAÇÃO

=

MATÉRIAENERGIA

O fator de conversão é c2! Assim, pouca matéria “vira” muita energia!Professor Rodrigo Penna

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13Professor Rodrigo Penna

O PROCESSO DE FISSÃOFissionar significa dividir, quebrar um núcleo

pesado para liberar energia, basicamente calor.

Isto ocorre quando um nêutron térmico atinge um núcleo pesado de Urânio-235.

Reação em Cadeia:

→

14Professor Rodrigo Penna

ENRIQUECIMENTO DO URÂNIOO Urânio é encontrado na natureza como a

mistura de dois isótopos: 235 e 238.A proporção de cada um é bem desigual:

99,3% de 238U e apenas 0,7% de 235U.Justamente! o 235U é que é utilizado em

reatores para geração de energia nuclear.Antes de ser utilizado nas usinas, o Urânio

precisa passar por um processo de purificação, transformação em gás e posteriormente enriquecimento, para aumentar a proporção de 235U para pelo menos 3,2%.

15Professor Rodrigo Penna

CICLO DO COMBUSTÍVEL NUCLEAR:exploração e avaliação de reservas; mineração ou perfuração para acesso às

reservas; processamento e refino dos materiais brutos; fabricação dos elementos combustíveis; utilização do combustível nos reatores; tratamento e eventual descarte de rejeitos

gerados; transporte dos materiais entre as várias etapas.

O enriquecimento pode atingir até 97% em isótopo físsel, mas por questões de restrição à proliferação de armas nucleares, o enriquecimento para reatores de pesquisa

atinge níveis de até 20% e em reatores de potência fica na faixa de 3%.

16Professor Rodrigo Penna

ESQUEMA DO CICLO

17Professor Rodrigo Penna

MINERAÇÃO DO URÂNIO

CAETITÉ - BAHIABENEFICIAMENTO:

YELLOWCAKE,Concentrado bruto de minério de urânio (U3O8).

18Professor Rodrigo Penna

CONVERSÃONa 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.

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ENRIQUECIMENTOAtualmente, o processo de enriquecimento é efetuado no exterior e enviado em contâineres para a Fábrica de Combustível Nuclear - Reconversão.Parte desta etapa será realizada no País, na FCN (Resende), com a utilização de tecnologia desenvolvida pelo Centro Tecnológico da Marinha em São Paulo - CTMSP.Este contrato de implantação foi assinado em julho de 2.000 para processar no País em escala industrial, à médio prazo, o enriquecimento de urânio através do processo de ultracentrifugação.

POLÊMICA COM A AIEA!!!!!!!!Professor Rodrigo Penna

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20Professor Rodrigo Penna

RECONVERSÃOO 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.

21Professor Rodrigo Penna

RESENDE - RJ

Pó de UO2

22Professor Rodrigo Penna

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.

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.

23Professor Rodrigo Penna

PASTILHAS

FORNO PASTILHA

MEDIÇÃO PRENSA

24Professor Rodrigo Penna

ELEMENTO COMBUSTÍVEL - 1É 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 do calor para geração de energia elétrica, em uma usina nuclear, devido à fissão de núcleos de átomos de urânio.

Um elemento combustível supre de energia 42.000 residências médias durante um mês.

25Professor Rodrigo Penna

ELEMENTO COMBUSTÍVEL - 2

BOCAIS DETALHE

MONTAGEM ELEMENTO

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ESQUEMA DO COMBUSTÍVELNUCLEAR

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27Professor Rodrigo Penna

A GERAÇÃO DE ENERGIA

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 urânio.

28Professor Rodrigo Penna

GERAÇÃO

Angras I e II.

Elemento combustível: Angra I.Elemento combustível: Angra II.

29Professor Rodrigo Penna

O REATOR NUCLEARReator é o local onde ocorre a fissão

controlada. A grande diferença em relação a outras centrais térmicas é que o calor provém de reações nucleares.

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FUNCIONAMENTO

CIRCUITOS ISOLADOS:PRIMÁRIO, SECUNDÁRIOE TERCIÁRIO. Água pura

não se contamina comRadiação.

A ÁGUA DO PRIMÁRIO É RADIOATIVA.

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31Professor Rodrigo Penna

VANTAGEM DA ENERGIANUCLEAR

Pouca matéria = muita energia!!!

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CONTROLANDO A REAÇÃO

Vaso de Pressão:33cm aço (A1) e

23,5 (A2).

BARRAS DE MATERIAL ABSORVEDOR DENÊUTRONS: CÁDMIO OU BORO.

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33Professor Rodrigo Penna

COMPARAÇÃO: ANGRAS(PWR)xCHERNOBYL

34Professor Rodrigo Penna

DIMENSÕESVaso de pressão e gerador de vapor: carcaça

de aço de 33 cm em Angra 1!Edifício do reator: cerca de 1m de espessura

em Angra II!

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CHERNOBYLReator com núcleo de grafite, maior e sem as

contenções como em Angra.

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36Professor Rodrigo Penna

APÓS O ACIDENTE

37Professor Rodrigo Penna

SEGURANÇA COMPARATIVAEM ANGRA

O Sistema Automático de Segurança não pode ser bloqueado para permitir a realização de testes.

Os Reatores PWR usam água que, diferentemente do grafite, não entra em combustão quando aquecida.

Os Reatores PWR possuem uma Contenção de Aço e uma Contenção de Concreto em volta da Contenção de Aço.

O Vaso de Pressão do Reator PWR é muito mais resistente. O Edifício do Reator (ou Contenção de Concreto) é uma

estrutura de segurança, construída para suportar impactos, e não simplesmente um prédio industrial convencional, como o de Chernobyl.

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PRÉDIO DO REATOR – ANGRA 2

1. Vaso de Pressão do Reator e Estrutura Suporte do Núcleo:193elementos combustíveis, com

um total de 45000 varetas combustíveis.

2. Geradores de Vapor.3. Bombas do Circuito Primário.4. Tubulação do Circuito Primário.5. Pressurizador.6. Acumuladores (água borada).7. Esfera de Contenção.8. Edifícios da Área Nuclear.9. Espaço Anular.

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39Professor Rodrigo Penna

SISTEMA DE PROTEÇÃOPASSIVO: BARREIRAS

1. Material cerâmico das pastilhas.

2. Metal das varetas de combustível.

3. Parede de aço do vaso de pressão do reator: ±25 cm em Angra II.

4. Blindagem interna.5. Vaso de contenção de aço: 3

cm de espessura.6. Parede externa em concreto

reforçado: 70 cm de espessura e Angra I.

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NÚMEROS

ENERGIA

NO

BRASIL

ANGRA I: 657 MW ANGRA II: mais de 1300 MW ITAIPU: 12.600 MW

ANGRA II:R$ 10 bilhões de dólarespor um reator que hoje sairia por R$1,5 bi! R$ 7 bi de juros!

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41Professor Rodrigo Penna

MAIS NÚMEROSANGRA II: US$ 6.000 INVESTIDOS PARA CADA KW GERADO.HIDRELÉTRICA: US$ 6.000 PARA CADA 100 KW GERADO.

Angra 2 : custo de R$ 45,00 por MW/h.HIDRELÉTRICA: R$ 35,00 por MW/h da energia fornecida

42Professor Rodrigo Penna

BIBLIOGRAFIA1. Centro Brasileiro de Energia Eólica , site http://www.eolica.com.br/ em

04/10/04.

2. Termelétrica de Tubarăo, site http://www.unijui.tche.br/~martinelli/tubarao/tubarao15.html em 04/10/04.

3. Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito, site http://www.cresesb.cepel.br/ em 04/10/04.

4. Comissão Nacional de Energia Nuclear – CNEN, site http://www.cnen.gov.br/ em 06/10/04.

5. ENERGIA NUCLEAR, Eliezer de Moura Cardoso, site do CNEN, http://www.cnen.gov.br/ em 06/10/04.

6. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares – IPEN, Centro do Combustível Nuclear, site http://ipen.br/ em 06/10/04.

7. Indústrias Nucleares do Brasil, site http://www.inb.gov.br/ em 06/10/04.

8. Eletronuclear, site http://www.eletronuclear.gov.br/ em 06/10/04.

9. Vídeo Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto, site http://www.eletronuclear.gov.br/ em 06/10/04.

10. Reportagem, site http://www.comciencia.br/reportagens/nuclear/nuclear01.htm em 07/10/04.