Profa. Denise Criado E-mail: denise.criado@ufabc.edu.br

Sala: 614-3, Torre 3 Bloco A

https://sites.google.com/site/bc0209energia/

-Eletricidade de Fontes Eólicas e Hídricas (cont. aula 6) - Introdução a energia nuclear, fissão

Aula 7

É a forma de energia que mais cresce atualmente. Estima-se que este tipo de geração de energia possa suprir de 5 a 10% da demanda de eletricidade nos Estados Unidos por volta de 2020. O impacto ambiente é praticamente insignificante, sendo o maior problema a poluição visual e a morte de aves. Prédios e automóveis causam mais mortes de pássaros que as turbinas eólicas.

http://projetoenergiacieac.blogspot.com.br/ http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/3620-gerador-de-energia-eolica/

Com D (diâmetro) em metros e v em m/s, ou

kWvDxP 3241083,2

kWvDxP 3261036,2

Com D em pés e v em milhas por hora.

Ex. Qual a produção máxima que pode ser atingida por uma turbina eólica com raio de lâminas de 2 m exposta a um vento de 25 mph?

Em condições de ventos fortes, o rotor deve descartar ou dispersar o excesso de força que o gerador não consiga processar. Exemplo de turbinas de eixo horizontal e vertical.

Eixo vertical tem a vantagem de não ter que mudar de posição quando muda o vento de direção. Possuem a caixa de cambio e o gerador montados no solo. Porém são difíceis de serem construídos no alto de torres.Maior parte instalada em fazendas eólicas.

Pode ser usado também para encher um reservatório de água nas horas de baixa demanda, podendo ser usado este reservatório como uma hidrelétrica em momentos de demanda de pico.

19% da eletricidade mundial é produzida por hidrelétricas. Não poluem, porém afetam o meio ambiente. As inundações das barragens pode eliminar o habitat de algumas espécies de animais e vegetais. Retenção de poluentes produzidos pelas cidades grandes localizadas a montante da represa. Redução do fluxo de sedimentos e nutrientes.

http://pwalwer.blogspot.com.br/2012/04/usina-hidreletrica-de-itaipu.html

Turbina alimentada por baixo. Opera em baixa queda e tem eficiência de 20a 40%.

Roda de peitoral pode ser usada em quedas maiores e utiliza tanto a vazão como o peso da água para aumentar a eficiência. Eficiência em torno de 65%.

Roda alimentada por cima usa uma calha para criar força no topo da roda, além do peso, com eficiencia de 85%.

•Turbina Pelton (impulso): usa bicos injetores associados as pás em forma de concha para desenvolver velocidades rotativas de até 1.300rpm. •Turbina Francis (reação): é utilizada em fortes quedas e grandes centrais. Como uma mangueira no aro da roda, a roda gira em virtude da terceira lei de Newton. Outra turbina de reação é a Kaplan, que usa sistema de pás com grau de inclinação variável, semelhante à hélice de um navio.

A construção de pequenas hidrelétricas tem sido construídas ultimamente. São mais baratas que os módulos de PV de mesma potencia.

Utilizam coletores concentradores para focar diretamente a luz solar para a produção de fluidos de alta temperatura. Aplicações em: geração de eletricidade, fornecimentos de calor para processos industriais e a produção química e metalúrgica. Existem 3 tipos: calhas parabólicas: são utilizadas para aplicações que requeiram temperaturas medianas, concentradores parabólicos e receptores centrais, que são capazes de atingir altas temperaturas.

http://www.brasil.gov.br/sobre/economia/energia/imagens/maiores-usinas-hidreletricas-do-pais/view

Em 1939 foi descoberto que bombardeando urânio com nêutrons de baixa energia , obtinha dois produtos mais leves. A perda de massa é convertida em energia.

nBaKrUn 2141

56

93

36

235

92

Além disso foi observado a emissão de nêutrons adicionais que podem ser usados para causar fissão de átomos vizinhos de urânio, liberando mais energia e novos nêutrons.

http://www.if.ufrgs.br/~marcia/FN_aula3.pdf

2mcE

Z: número de prótons no núcleo, número atômico A: número de massa do isótopo, é a soma do número de prótons e nêutrons, A=Z+N

Nome: Hidrogênio Deutério Trítio Abundância: 99,985% 0,015% instável Símbolo

H1

1 H2

1 H3

1

Fritz Goro/Time Life Pictures/Getty Images Grânulos de óxido de urânio natural, usado como combustível para a energia nuclear

http://ciencia.hsw.uol.com.br/projeto-manhattan1.htm

Reação em cadeia

http://www.if.ufrgs.br/~marcia/FN_aula3.pdf

Primeiro uso: bomba nuclear (atômica) em Hiroshima e Nagasaki em agosto de 1945.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Bombardeamentos_de_Hiroshima_e_Nagasaki

Hiroshima Nagasaki

Foi usado quase urânio-235 puro em Hiroshima e plutônio em Nagasaki. Nas usinas se utiliza tipicamente menos de 3%.

http://noticias.uol.com.br/internacional/listas/top-10-os-maiores-acidentes-nucleares.jhtm

Chernobyl, 26 de abril de 1986

EUA, 28 de março de 1979

Japão, 12 de março de 2011

O reator número 4 da usina soviética de Chernobyl, na Ucrânia, explodiu durante um

teste de segurança, causando a maior catástrofe nuclear civil da história e deixando

mais de 25 mil mortos, segundo estimativas oficiais. O acidente recebeu a classificação

de nível máxima, 7. O combustível nuclear queimou durante 10 dias, jogando na

atmosfera radionuclídeos de uma intensidade equivalente a mais de 200 bombas

atômicas iguais à que caiu em Hiroshima. Três quartos da Europa foram contaminados.

Em Three Mile Island (Pensilvânia), uma falha humana impediu o resfriamento normal

de um reator, cujo centro começou a derreter. Os dejetos radioativos provocaram uma

enorme contaminação no interior do recinto de confinamento, destruindo 70% do

núcleo do reator. Um dia depois do acidente, um grupo de ecologistas mediu a

radioatividade em volta da usina. Sua intensidade era oito vezes maior que a letal.

Cerca de 140 mil pessoas foram evacuadas das proximidades do local. O acidente foi

classificado no nível 5 da escala internacional de eventos nucleares (INES), que vai de

0 a 7.

O terremoto de 9 pontos da Escala Richter que atingiu o Japão em 11 de março,

causou estragos na usina nuclear Daiichi, em Fukushima, cerca de 250 quilômetros ao

norte de Tóquio. Explosões em três dos seis reatores da usina deixaram escapar

radiação em níveis que se aproximam do preocupante, segundo as autoridades

japonesas.O acidente foi classificado no nível 5 da escala internacional de eventos

nucleares (INES) pelas autoridades japonesas.

O país que possui o maior numero de usinas. Em 2005 eram 104 usinas. Problemas: desde 1979 (acidente) nenhuma nova usina foi encomendada. Uma usina a gás custa 10x menos e pode ser construída muito mais rápido.

A Europa Ocidental tem muitas instalações. A maioria interrompeu as novas construções.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Central_nuclear

Uma usina usa apenas 35 toneladas de dióxido de urânio (que contem aprox. 1 tonelada de material físsil) para produzir a mesma energia que 3 mil toneladas de carvão ou 14 mil barris de petróleo.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ur%C3%A2nio

35 toneladas

=

3.000 toneladas

=

http://article.wn.com/view/2012/07/04/fraca_infraestrutura_compromete_escoamento_do_carv_o_de_moat/

http://newscomex.wordpress.com/2008/07/29/barril-de-petroleo-opera-proximo-de-us-125-em-nova-york/

14.000 barris

A água que rodeia os elementos combustíveis servem: 1- retirar a energia térmica produzida no processo de fissão, 2- moderar os nêutrons produzidos na reação de fissão.

80% das usinas no mundo são PWR ou BWR.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ur%C3%A2nio

Enriquecimento do 235-uranio

Armazenamento do material usado na fissão A desativação da usina.

Armazenamento do material usado na fissao A desativacao da usina.

Energia e Meio Ambiente, Roger A. Hinrichs, Merlin Kleinbach, Lineu Belico dos Reis, Cengage Learning. Demais paginas citadas nos slides.