Engenharia Informática e Sistemas, Novas Tecnologias, Lda.

EFA NS 2009/2011 - Desenvolvimento de Aplicações Informáticas

Energia Nuclear

Produção de Energia Eléctrica

Formandos: Fernando Pimenta

Rui Borges

Formadora: Cristina Oliveira

Introdução

Desde que existe vida humana, que esta depende totalmente do meio ambiente,

e dos seus recursos. O Homem consome, e depende cada vez mais dos bens

materiais, é este elevado consumo que exige demasiado da Natureza, e dos

recursos que esta possuí.

Actividades como, o desenvolvimento industrial, a expansão dos transportes e o

crescimento demográfico, não têm parado de aumentar, que por sua vez causa

o elevado aumento dos consumos mundiais, embora de forma desigual, fazendo

com que cada vez mais se recorra aos recursos energéticos não renováveis e

renováveis que nos fornecem energia.

O Homem, de hoje em dia, serve-se cada vez mais dos recursos não renováveis,

devido aos elevados custos e a pouca rentabilidade dos recursos renováveis.

A energia Nuclear e a sua possibilidade de utilização, que possuí elevados riscos,

mas em contrapartida também possuí benefícios, faz com que esta esteja a

gerar variadas discussões a níveis internos e externos do país. Esta é vista como

uma possível fuga ao alto consumo, e dependência do petróleo, mas como todas

as outras energias teremos de fazer um balancete dos seus prós e contras.

Energia Nuclear

A energia nuclear está no núcleo dos átomos, nas forças que mantém unidos os

seus componentes – as partículas subatómicas. Esta é libertada sob a forma de

calor e energia electromagnética pelas reacções nucleares.

Esta energia provém do urânio, principalmente, mas também pode ser do tório e

do plutónio, se bem que nos principais casos e do urânio.

Recurso Energético utilizado

Existem dois tipos de recursos energéticos utilizados para produzir energia

nuclear, o urânio e o Tório, dois mineiros radioactivos, embora seja o urânio o

mais utilizado e conhecido, devido as reservas de urânio serem abundantes, o

que não se põe em causa o seu esgotamento a curto – médio prazo. O urânio é

utilizado como combustível nos reactores nucleares, sob a forma de óxido, de

liga metálica, ou ainda, de carboneto.

Certos reactores utilizam o urânio natural, mas a grande maioria, como o caso

dos reactores moderados e arrefecidos com água normal, que equipam mais de

dois terços das centrais nucleares usam como combustível, o urânio enriquecido.

O urânio é um elemento químico de símbolo U e de massa igual a 238 (92

protões e 146 neutrões). O urânio quando se encontra á temperatura ambiente

encontra-se no estado sólido, este foi o primeiro elemento onde se descobriu a

propriedade da radioactividade, foi descoberto em 1978.

A mais importante aplicação do urânio é a energética.

Principais Produtores e consumidores de Urânio

Funcionamento de centrais Nucleares

O grande objectivo das centrais nucleares é controlar as reacções nucleares em

cadeia de modo a que a energia seja libertada de forma gradual sob a forma de

calor. Tal como nas centrais que usam combustíveis fosseis, o calor é usado para

ferver água de modo a produzir vapor, que por sua vez irá fazer funcionar uma

turbina, conseguindo assim gerar energia eléctrica.

Funcionamento de um reactor Nuclear:

Combustível

Num reactor nuclear são combinados o combustível e o emprego de um material

moderador. Por norma, o urânio serve de combustível com o conteúdo de 3% de

urânio – 235, quase sempre sobre a forma de dióxido de urânio, que

posteriormente é prensado em forma de grandes pastilhas que posteriormente

são introduzidos em grandes tubos, com vários metros de comprimento,

fabricados com ligas especiais.

Tubos

Os tubos têm como função evitar que os produtos que resultam da combustão

do urânio, parte gasosos e altamente radioactivos, contaminem o interior do

reactor. Estes resíduos não podem chegar ao liquido refrigerante do reactor, pois

caso estes alcancem o líquido refrigerador e haja um fuga destes mesmos

líquidos irá haver um grave contaminação do ambiente

Material Moderador

O material moderador durante a reacção com o urânio – 235 liberta elevadas

quantidades de neutrões, este enorme fluxo chega ao moderador que rodeia os

módulos de combustível ou até que está misturado em parte com este,

reduzindo-o, e controlando a reacção.

Os moderadores líquidos têm uma função de grande importância, devido á sua

acção como meio refrigerante. Este tipo de moderadores não só absorvem a

energia térmica libertada pelo abrandamento dos neutrões, mas também

arrefece os módulos de combustível aquecidos durante a reacção.

Barras de controlo

As barras de controlo que são introduzidas no núcleo do reactor, compostas de

um material que absorve partem dos neutrões libertados durante a reacção em

cadeia. Ao retirar e ao introduzir estas barras de controlo consegue-se regular as

flutuações no desenvolvimento da reacção, e existe a possibilidade de se

conseguir que os módulos de combustível sejam utilizados de forma uniforme. A

principal, e sem duvida a mais importante função das barras de controlo é a de

fazer cessar as reacções nucleares em cadeia em caso de existência de perigo.

No núcleo do reactor nuclear estão presentes o combustível nuclear e as barras

de controlo

Tecnologia dos reactores nucleares

Os reactores nucleares servem, principalmente, para gerar elevadas quantidades

de energia térmica, por isso não são utilizados para a produção de energia

eléctrica. Visto que nem toda a energia térmica consegue ser transformada em

energia eléctrica, as centrais nucleares mais avançadas, atingem um rendimento

de apenas 35%. A restante energia térmica compõe-se de calor residual que não

é aproveitado para gerar vapor propulsor, e que é condensado nas torres de

refrigeração

Esquema de Funcionamento

Principais tipos de reactores:

Existem três tipos de reactores nucleares:

Reactores de água Normal

Os reactores de água normal, que são os de uso mais frequente, funcionam com

urânio ligeiramente enriquecido e água normal, aqui funcionando como

moderador.

Reactores de altas temperaturas:

Os reactores de altas temperaturas são utilizados principalmente pelo Reino

Unido, que está entre os sistemas mais avançados, este género de reactores

oferecem vantagens em relação aos reactores de água normal, visto que usa um

gás como meio refrigerante, hélio.

Reactores Reprodutores:

Os reactores reprodutores são de interesse de todos os estados com importantes

instalações nucleares, e o seu desenvolvimento, visto que só com este tipo de

reactores é possível aproveitar as limitadas existências de urânio na Terra.

Controlar os riscos de funcionamento de um reactor:

Os componentes de um reactor nuclear, o combustível, o moderador, o meio

refrigerante e as barras de controlo, todos eles se encontram instalados dentro

de um grande contentor sob pressão. Contentores fabricados com aço, cimento

pré – esforçado e rodeados com várias envolturas, nestes contentores as

exigências são extremamente elevadas, a impermeabilidade e a estabilidade das

camadas envolventes, a fim de garantir um baixo risco de acontecer um

acidente, e de modo a que não haja fuga de radioactividade.

Central Nuclear pressurizada.

As varias gerações de reactores nucleares

. A 1º geração - corresponde ao primeiro reactor industriais, utilizados e

construídos nos anos 60.

. A 2º geração – são os que, normalmente, estão hoje em dia em actividade.

. A 3º geração – são uma evolução tecnologia dos reactores de 2º geração,

que hoje em dia já se encontram disponíveis no mercado, mas só as

centrais de alta tecnologia, modernas e mais recentes os possuem.

. A 4º geração - estes reactores ainda estão es estado de protótipo, são

reactores que tentam aplicar novos conceitos.

Resíduos Nucleares

Cada central Nuclear converte, através de fissão nuclear, barras de urânio em

resíduos nucleares altamente radioactivos, por este motivo têm de ser

protegidos e armazenados de forma segura fora do alcance de pessoas, animais

e plantas durante centenas de milhares de anos.

Há cerca de 50 anos que existem centrais nucleares em actividade, no entanto,

até hoje não se sabe como se deve armazenar os resíduos nucleares e o que

fazer com eles. Não existe em qualquer parte do mundo um método para uma

eliminação segura dos resíduos nucleares.

Enquanto um reactor nuclear esta em funcionamento, alguma do urânio é

convertida noutros materiais, que se vão depositando nos elementos

combustíveis. O combustível perde a sua eficiência na produção de calor,

tornando-se assim necessária a sua substituição.

O combustível usado é removido do reactor, arrefecido em água e sujeito a um

reprocessamento, onde se geram três grupos de materiais:

. Urânio, que irá novamente servir de combustível.

. Plutónio, utilizado também como combustível e em alguns casos é também

utilizado como material de armamento.

. Lixo nuclear.

Tipos de lixo nuclear:

Lixo de alto Nivel

O lixo de alto nível é os resíduos que contem produtos gerados durante o

processo de fissão, com altos níveis de radioactividade. A radioactividade

libertada por este resíduo degenera-se com relativa rapidez no início, embora

continue perigoso durante milhares de anos devido ao seu conteúdo actinídeo,

os materiais actinídeos possuem uma radioactividade de baixa intensidade, mas

possuem uma vida muito longa.

Lixo de nível intermédio:

O lixo de nível intermédio é produzido em variados processos que envolvem

matérias radioactivas, embora apresentem menos perigo que os resíduos de alto

nível.

Lixo de baixo nível:

Este tipo de lixo de baixo nível é produzido por hospitais, laboratórios, indústrias

e centrais nucleares, devem ser manuseados com alguma precaução.

A descarga destes tipos de resíduos radioactivos no ambiente é bastante

perigosa, visto que pode causar danos quer para o Homem, quer para as

restantes espécies e ecossistema.

Impacto Ambiental da energia Nuclear

Desde que foi descoberta a radioactividade, que os cientistas de todo o mundo

se debruçam cada vez mais em formas de evitar acidentes e prejuízos para a

saúde, o que ocorre com frequência nas fases iniciais de investigações. É de

conhecimento e consciência geral o perigo que pode causar exposições a

radiações radioactivas, mas de conhecimento de poucos que esta exposição e

natural, que faz parte do nosso quotidiano, e que possuímos defesas naturais no

nosso sistema imunitário, mas que também tem limites.

Efeitos das radiações

Nos seres vivos os efeitos causados pela exposição a radioactividade

manifestam-se a dois níveis:

. Nível somático, cuja expressão máxima é a morte.

. Nível genético, que é responsável pelo aumento de mutações, podendo

assim originar aberrações genéticas nas gerações posteriores.

Estes efeitos dependem da natureza da radiação, do seu tempo de vida, da

intensidade e dos órgãos onde esta é acumulada, e tal como varia os efeitos,

também varia a sua capacidade de penetração nos tecidos.

Os neutrões e os raios gama são os que mais facilmente alcançam o interior do

organismo, e são estes que são libertados em explosões nucleares ou em

acidente nos reactores.

Existem partículas que só se tornam prejudiciais se entrarem directamente no

organismo, normalmente por via da alimentação ou pelo ar que respiramos.

Quando uma radiação incide num tecido biológico, altera as características

químicas das moléculas destes, que ou matam a célula ou originam divisões

nesta não controláveis. No primeiro caso o organismo elimina e substitui as

células mortas, mas no segundo caso na maioria dos casos acaba por se gerar

tumores malignos. Devido a estas reacções é que e tão perigoso e temido os

acidentes nucleares.

O pó radioactivo que por vezes e extremamente fino pode com facilidade

introduzir-se no organismo e aí ficar acumulado.

Protecção contra radiações

A tabela que se segue foi feita através de estudos e investigações feitos em

animais, e nas vítimas sobreviventes de Hiroxima e Nagasaki, e em pessoas

expostas a radiações nucleares. O objectivo é perceber a relação entre as doses

de radiação recebidas (exposição distribuída uniformemente em todo o

organismo) e os efeitos das mesmas no organismo humano.

Energia Nuclear em Portugal

Em Portugal, actualmente, não se produz energia nuclear, nem possuímos

projectos governamentais para que Portugal inicie a sua produção a curto prazo.

Com a elevada procura pelo minério, urânio, Portugal está a ser foco de alguns

estudos por parte de empresas internacionais, visto que, actualmente, a

produção nacional de urânio nas minas da Urgeiriça destina-se, na sua

totalidade, á exportação, dado que o país não possuí centrais nucleares.

Vantagens e Desvantagens da produção

de Energia nuclear

A energia nuclear é uma energia não renovável, que como todas as outras tem

as suas vantagens e desvantagens. Começando pelas vantagens consideremos

que a energia nuclear:

. É um combustível mais barato que muitos outros como por exemplo o

petróleo, o consumo e a procura ao petróleo fizeram com que o seu preço

disparasse, fazendo assim, com que o urânio se tornasse um recurso,

comparativamente com o petróleo, um recurso de baixo custo.

. É uma fonte mais concentrada na geração de energia, uma pequeno pedaço

de urânio pode abastecer um cidade inteira, fazendo assim com que não

sejam necessários grandes investimentos no recurso.

. Não causa nenhum efeito de estufa ou chuvas ácidas;

. É fácil de transportar como novo combustível;

. Tem uma base científica extensiva para todo o ciclo.

. É uma fonte de energia segura, visto que até a data só existiram dois

acidentes mortais.

. Permite reduzir o défice comercial.

. Permite aumentar a competitividade.

Apesar das suas vantagens esta energia também tem as suas desvantagens tal

como:

. Ser uma energia não renovável, como referido anteriormente, torna-se uma

das desvantagens, visto que o recurso utilizado para produzir este tipo de

energia se esgotará futuramente.

. As elevadas temperaturas da água utilizada no aquecimento causa a

poluição térmica pois esta é lançada nos rios e nas ribeiras, destruindo

assim ecossistemas e interferindo com o equilíbrio destas mesmas.

. O risco de acidente, visto que qualquer falha humana, ou técnica poderá

causar uma catástrofe sem retorno, mas actualmente já existem sistemas

de segurança bastante elevados, de modo a tentar minimizar e evitar que

estas falhas existam, quer por parte humana, quer por parte técnica.

. A formação de resíduos nucleares perigosos e a emissão causal de radiações

causam a poluição radioactiva, os resíduos são um dos principais

inconvenientes desta energia, visto que actualmente não existem planos

para estes resíduos, quer de baixo ou alto nível de radioactividade, estes

podem ter uma vida até 300 anos após serem produzidos podendo assim

prejudicar as gerações vindouras.

. Pode ser utilizada para fiz bélicos, para a construção de armas nucleares,

está foi uma das primeiras utilizações da energia nuclear, os fins bélicos são

a grande preocupação nível mundial, porque projectos nucleares como o do

Irão, que ameaçam a estabilidade económica e social.

. Ser uma energia cara, visto que tanto o investimento inicial, como

posteriormente a manutenção das energias nucleares são de elevados

custos, até mesmo o recurso minério, visto que existem países que não o

possuem, ou não em grande abundância, tendo assim, que comprar ao

estrangeiro.

. Os seus efeitos, visto que na existência de um acidente, as consequências

deste iram fazer-se sentir durante vários anos, visto que a radioactividade

continuará a ser libertada durante vários anos.

Conclusão

Como pôde ser observado ao longo desta apresentação, a energia nuclear veio

facilitar o avanço da vida moderna. A radioactividade do urânio foi descoberta

em 1896, desde então esta tem cada vez mais utilidades no nosso planeta.

Webgrafia

http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/geografia/10energia

nuclear.htm

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

http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/fisic

o_quimica_trabalhos/energianuclear.htm