energia nuclear
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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