11

Prof. Dra. Susana de Souza LalicProf. Dra. Susana de Souza LalicDepto Física - UFSDepto Física - UFS

22

A visão noturna da TerraA visão noturna da Terra

Quanta energia é necessária para manter essa visão? Quanta energia é necessária para manter essa visão? Quanto mais necessitaremos no futuro?Quanto mais necessitaremos no futuro?

33

Consumo e Renda

44

Consumo do cidadãoConsumo do cidadão

Meados de 2000Meados de 2000

EUA:EUA: 4,63% da população mundial 4,63% da população mundial

consumiu 24,90% da energia elétrica total consumiu 24,90% da energia elétrica total

(média de 11,81 kW/pessoa)(média de 11,81 kW/pessoa)

Brasil:Brasil: 2,79% da população 2,79% da população

consumiu 2,26% da energia elétrica total consumiu 2,26% da energia elétrica total

(média de 1,779 kW/pessoa)(média de 1,779 kW/pessoa)

55

Conta de luzConta de luz

66

Disponibilidade de energiaDisponibilidade de energia: um requisito essencial para o : um requisito essencial para o

crescimento econômico e a melhora da qualidade de vida.crescimento econômico e a melhora da qualidade de vida. Fontes atuais da energia mundial :Fontes atuais da energia mundial :

Combustíveis fósseisCombustíveis fósseis (carvão, petróleo, gás natural)(carvão, petróleo, gás natural)

HidroeletricidadeHidroeletricidade

Energia nuclearEnergia nuclear (fissão)(fissão)

Outras fontesOutras fontes (geotérmica, solar, eólica, madeira... )(geotérmica, solar, eólica, madeira... )

Fonte: MCTFonte: MCT

85,5% 85,5%

6,6% 6,6%

6,5% 6,5%

1,4%1,4%

77

Demanda vs Disponibilidade de energiaDemanda vs Disponibilidade de energia

88

Energia HidroelétricaEnergia HidroelétricaBrasil: 95% da energia elétrica provém de riosBrasil: 95% da energia elétrica provém de rios

Principais impactos detectados são: Principais impactos detectados são: - inundação de áreas agricultáveis;inundação de áreas agricultáveis;- perda de vegetação e da fauna terrestres;perda de vegetação e da fauna terrestres;- interferência na migração dos peixes;interferência na migração dos peixes;- interferências no transporte de sedimentos;interferências no transporte de sedimentos;- deterioração ambiental;deterioração ambiental;- perda da biodiversidade, terrestre e aquática;perda da biodiversidade, terrestre e aquática;- efeitos sociais por realocação;efeitos sociais por realocação;

35% do potencial hidrelétrico brasileiro situa-se na 35% do potencial hidrelétrico brasileiro situa-se na amazôniaamazônia

99

Energia SolarEnergia SolarMaior Central Solar Fotovoltaica: SerpaMaior Central Solar Fotovoltaica: Serpa

Capacidade instalada de 11 MW Capacidade instalada de 11 MW

(abastece ~8.000 mil casas)(abastece ~8.000 mil casas)

Vantagens:Vantagens:

não é poluente,não é poluente,

não influir no efeito estufa, não influir no efeito estufa,

não precisar de turbinas ou geradores para a produção de energia não precisar de turbinas ou geradores para a produção de energia elétrica,elétrica,

Desvantagens:Desvantagens:

Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para ser fabricado.ser fabricado.

a exigência de altos investimentos para o seu aproveitamento. a exigência de altos investimentos para o seu aproveitamento.

irregular e distribuída de forma não uniforme. irregular e distribuída de forma não uniforme.

Estimativas otimistas: 1/3 das necessidades futuras de energia.Estimativas otimistas: 1/3 das necessidades futuras de energia.

1010

Energia EólicaEnergia EólicaConsiderada a energia mais limpa do planeta Considerada a energia mais limpa do planeta

Impactos e Problemas       Impactos e Problemas                  

alteram paisagens alteram paisagens

ameaçam pássaros ameaçam pássaros

Emitem ruído de baixa freqüênciaEmitem ruído de baixa freqüência

podem causar interferência na transmissão de TV podem causar interferência na transmissão de TV

O custo dos geradores eólicos é elevadoO custo dos geradores eólicos é elevado

regiões onde o vento não é constante, ou a intensidade é muito regiões onde o vento não é constante, ou a intensidade é muito fraca, obtêm-se pouca energia e quando ocorrem chuvas muito fraca, obtêm-se pouca energia e quando ocorrem chuvas muito fortes, há desperdício de energia.fortes, há desperdício de energia.

Em 2009 a capacidade mundial de geração ~158 GW, suficiente Em 2009 a capacidade mundial de geração ~158 GW, suficiente para abastecer as necessidades básicas de dois países como o para abastecer as necessidades básicas de dois países como o Brasil, mas apenas Brasil, mas apenas 1% do total1% do total

1111

BiomassaBiomassavantagens vantagens

baixo custo, baixo custo, renovável, renovável, permite o reaproveitamento de permite o reaproveitamento de resíduosresíduos é menos poluente que a obtida a partir de é menos poluente que a obtida a partir de combustíveis fósseiscombustíveis fósseis

suprimento total de energia:suprimento total de energia:No mundoNo mundo 14%14%No Brasil 25% No Brasil 25%

Estimativa futuro:Estimativa futuro:com a recuperação de um terço dos resíduos com a recuperação de um terço dos resíduos disponíveis: 10% do consumo elétrico mundial disponíveis: 10% do consumo elétrico mundial com um programa de plantio de 100 milhões de com um programa de plantio de 100 milhões de hectares de culturas: ~30% do consumo elétrico mundialhectares de culturas: ~30% do consumo elétrico mundial

1212

Fusão NuclearFusão Nuclear    

Boa solução, mas ainda não viável!Boa solução, mas ainda não viável!

1313

Fissão NuclearFissão Nuclear    

VantagensVantagensIndepende de condições climáticasIndepende de condições climáticasÁrea de produção pequena para grande Área de produção pequena para grande potencial energéticopotencial energético

DesvantagensDesvantagensProblemas de armazenamento definitivo Problemas de armazenamento definitivo dos rejeitos nucleares (“lixo nuclear”). dos rejeitos nucleares (“lixo nuclear”). Medo da populaçãoMedo da população

1414

- 436 usinas em operação436 usinas em operação (370 GWh, 17% da oferta total) (370 GWh, 17% da oferta total)em 31 países que representam 2/3 da população mundial.

- 53 usinas em construção53 usinas em construção (47 GWh até 2017) (47 GWh até 2017)14 Países, que representam a ½ da população mundial estão construindo 45 novos reatores.

- 135 em planejamento135 em planejamento (148 GWh): (148 GWh):China (16 usinas) China (16 usinas) Grã-Bretanha (10)Grã-Bretanha (10)Rússia (9)Rússia (9)Coréia do Sul (6) Coréia do Sul (6) Bulgária/Ucrânia/Eslováquia/Japão/Taiwan (2 cada)Bulgária/Ucrânia/Eslováquia/Japão/Taiwan (2 cada)

- Retomada nos EUA (+ US$ 54,5 bi)Retomada nos EUA (+ US$ 54,5 bi)

A ENERGIA NUCLEAR HOJEA ENERGIA NUCLEAR HOJE

1515

15

OBJETIVOSOBJETIVOS

Atender ao PDE 2007-2016 Atender ao PDE 2007-2016 (Plano Decenal de Energia)(Plano Decenal de Energia)

– Angra 3 (1,4 GW) em 2014Angra 3 (1,4 GW) em 2014

Atender ao PNE 2030Atender ao PNE 2030 (Plano Nacional de Energia)(Plano Nacional de Energia)

– 4 usinas 4 usinas nuclearesnucleares de 1 GW de 1 GW adicionais adicionais (cenário de referência)(cenário de referência)

ENERGIA

1616

NOVAS USINASNOVAS USINASSeleção de locais para Seleção de locais para

novas CENTRAIS NUCLEARESnovas CENTRAIS NUCLEARES

– 1 NORDESTE1 NORDESTE

– 1 SUDESTE1 SUDESTE

Locais selecionados para Locais selecionados para

até 6 USINAS POR CENTRALaté 6 USINAS POR CENTRAL– Cada central equivalendo a Cada central equivalendo a

½ ITAIPU½ ITAIPU

INVESTIMENTO 2009-2025: R$ 20-25 bilhões (INDEPENDENTE DO ORÇAMENTO FISCAL DA UNIÃO)

1717

Energia Elétrica, como produzí-la ? Hidroelétrica

Utiliza a energia de movimento de correntes de água.

1818

TermoelétricasTermoelétricas

O calor pode ser gerado pela queima de óleo combustível, carvão ou gás.

Podemos usar também a fissão nuclear!

Nos próximos 20 anos, Nos próximos 20 anos, a termeletricidade a termeletricidade

poderá ter uma poderá ter uma participação de 10 a participação de 10 a 15% nas fontes de 15% nas fontes de energia elétrica no energia elétrica no

BrasilBrasil

Utiliza a energia térmica para gerar vapor d’água que gira as pás da turbina.

De onde vem a energia De onde vem a energia nuclear?nuclear?

Uma usina de energia nuclear. Vapor não-radioativo sai das torres de resfriamento.

2020

Convertendo massa em energiaConvertendo massa em energiaEinstein: Matéria é energia condensada.Einstein: Matéria é energia condensada.

E=mcE=mc22

O rendimento da conversão de um quilograma de massa em O rendimento da conversão de um quilograma de massa em energia será de: energia será de:

E= 1 kg x (3 x 10E= 1 kg x (3 x 108 8 m/s)m/s)2 2 = 9 x 10= 9 x 101616 joules joules

supre as necessidades de:supre as necessidades de:

~ 180.000 pessoas (nos EUA) durante um ano.~ 180.000 pessoas (nos EUA) durante um ano.

ou ou ~~ 2 milhões2 milhões de habitantes por de habitantes por 2 meses2 meses..

2121

E o combustível nuclear?E o combustível nuclear?

2222

H11 H21 H31

Isótopos

Átomos de um mesmo elemento químico com números de massa diferentes são denominados isótopos.

2323

Urânio - possui 92 prótons.Urânio - possui 92 prótons.

Existe na natureza na forma de 3 isótopos:Existe na natureza na forma de 3 isótopos:

U-234, (em quantidade desprezível);U-234, (em quantidade desprezível);

U-235, com 143 nêutrons, U-235, com 143 nêutrons, – 0,7%0,7%

U-238, com 146 nêutrons no núcleo U-238, com 146 nêutrons no núcleo – 99,3%99,3%

Isótopos de urânioIsótopos de urânio

2424

Aumento do teor de U-235 em Aumento do teor de U-235 em razão razão

maior do que 0,7%, maior do que 0,7%, em relação ao que se em relação ao que se dispõe naturalmente.dispõe naturalmente.

Usinas: ~3%Usinas: ~3%

A probabilidade de ocorrer a fissão A probabilidade de ocorrer a fissão neste elemento ser muito maior do que neste elemento ser muito maior do que em outrosem outros (da ordem de mil vezes). (da ordem de mil vezes).

Enriquecimento do urânioEnriquecimento do urânio

2525

Qual a diferença entre combustível Qual a diferença entre combustível do reator e das bombas?do reator e das bombas?

Enriquecimento do urânio!!Enriquecimento do urânio!!Usinas ~3%Usinas ~3%

Bombas > 90%Bombas > 90%

2626

Fissão NuclearFissão NuclearSe um núcleo volumoso como U-235 parte-se (fissão), Se um núcleo volumoso como U-235 parte-se (fissão), há uma liberação de energia.há uma liberação de energia.A fissão pode ser ativada pela absorção de um “nêutron A fissão pode ser ativada pela absorção de um “nêutron térmico”. térmico”.

2727

Reação:Reação:-- controlada (usinas nucleares)controlada (usinas nucleares)-- descontrolada (bomba atômica)descontrolada (bomba atômica)

2828

O grande problema é onde depositar O grande problema é onde depositar definitivamente os rejeitos radioativos.definitivamente os rejeitos radioativos.

O próprio elemento combustível depois de O próprio elemento combustível depois de usado usado e tudo o que sofreu contaminação, como luvas, e tudo o que sofreu contaminação, como luvas, botas, peças metálicas, etc.botas, peças metálicas, etc.

Qual o grande problema com a as usinas baseadas Qual o grande problema com a as usinas baseadas na fissão nuclear?na fissão nuclear?

2929

Radioatividade:Núcleos instáveis, isto é, com excesso de energia

Um núcleo muito energético tende a estabilizar-se, Um núcleo muito energético tende a estabilizar-se, emitindo radiaçãoemitindo radiação

Núcleo com excesso de energia emitindo uma partícula alfa

3030

30

OBJETIVOSOBJETIVOS

Repositório nacional* de rejeitos Repositório nacional* de rejeitos

de baixa e média de baixa e média atividade em atividade em

20182018

Depósito intermediário de Depósito intermediário de longa longa

duração (500 anos)duração (500 anos) para para

combustíveis usados das usinas combustíveis usados das usinas

nucleares em nucleares em 20262026

REJEITOS

* Rejeitos das instalações de ENERGIA, COMBUSTÍVEL, DEFESA E APLICAÇÕES* Rejeitos das instalações de ENERGIA, COMBUSTÍVEL, DEFESA E APLICAÇÕES

Abadia de Goiás - GO

El Cabril - Espanha

PiscinaANGRA 2

DILD

3131

Além da energia elétrica gerada pelas usinas Além da energia elétrica gerada pelas usinas e que não provoca o aquecimento global há e que não provoca o aquecimento global há várias outras ótimas aplicações:várias outras ótimas aplicações:

traçadores radioativostraçadores radioativos

radiofármacos usados em medicina radiofármacos usados em medicina

radioterapiaradioterapia

aplicações na agriculturaaplicações na agricultura

aplicações na indústriaaplicações na indústria

irradiação de alimentos para sua preservação irradiação de alimentos para sua preservação

3232

Existem outros reatores nucleares além Existem outros reatores nucleares além daqueles das usinas de Angradaqueles das usinas de Angra

Reator Nuclear do IPENReator Nuclear do IPENexistente dentro do existente dentro do Campus da Campus da Universidade de São Universidade de São Paulo (USP).Paulo (USP).

Nenhum acidente relatado!Nenhum acidente relatado!

Dentro da cidade de Dentro da cidade de São PauloSão Paulo

Combustível: U-235 enriquecido a 19,75%

Fatos que assustam a

Fatos que assustam a

sociedade

sociedade

3434

3535

Na escala INES o acidente mais grave tem

nível 7.

Liberação externa de grande quantidade de material

radioativo podendo gerar graves problemas a saúde da

população e consequências a longo prazo ao meio

ambiente.

O único acidente nuclear de nível 7 ocorrido

foi o de Chernobyl

3636

Central Nuclear de ChernobylCentral Nuclear de ChernobylAbril/1986 - (Ucrânia)

O reator era da década de 1950 e

não tinha a contenção de concreto.

Os sistemas de controle que

capturam os nêutrons foram

desligados e o reator foi operado até

aquecer demais e explodir

203 pessoas expostas

31 pessoas morreram

Único acidente de nível 6 Único acidente de nível 6 Mayak, ex-União Soviética (Rússia), 1957Mayak, ex-União Soviética (Rússia), 1957

Liberação para o meio ambiente de material radioativo, Liberação para o meio ambiente de material radioativo, necessitando de implatanção total do planos de necessitando de implatanção total do planos de emergência (medidas de contenção) para evitar danos a emergência (medidas de contenção) para evitar danos a saúdesaúde

Nesse caso Nesse caso não foi em uma usina nuclearnão foi em uma usina nuclear, , mas em uma planta de reprocessamento de mas em uma planta de reprocessamento de combustível nuclear. combustível nuclear.

O reator era de tecnologia muito antiga e não O reator era de tecnologia muito antiga e não tinha dispositivos de segurança adequados. tinha dispositivos de segurança adequados.

3737

2 Acidentes nível 52 Acidentes nível 5

Liberação para o meio ambiente de material radioativo, Liberação para o meio ambiente de material radioativo, demandando implmentação parcial de planos de emergênciademandando implmentação parcial de planos de emergência

Ex: Goiânia, 1987Ex: Goiânia, 1987

Windscale Pile, UK, 1957 — Windscale Pile, UK, 1957 — – Liberação de material radioativo para o meio Liberação de material radioativo para o meio

ambiente seguido de incêndio no núcleo do ambiente seguido de incêndio no núcleo do reator.reator.

Three Mile Island, USA, 1979 —Three Mile Island, USA, 1979 —– Severo dano ao núcleo do reator.Severo dano ao núcleo do reator.

3838

Desde 1990Desde 1990Todos os acidentes mais sérios foram de Todos os acidentes mais sérios foram de nível 4 ou 3 nível 4 ou 3

2 acidentes de nível 4 2 acidentes de nível 4 – acidente de nível 4 é aquele com efeitos acidente de nível 4 é aquele com efeitos

restritos ao interior da usina nuclear e sem restritos ao interior da usina nuclear e sem consequências para a população local ou consequências para a população local ou para o meio ambiente.para o meio ambiente.

6/04/1993 em Tomsk, Rússia6/04/1993 em Tomsk, Rússia

30/09/1999 em Tokai-mura, Japão. 30/09/1999 em Tokai-mura, Japão.

3939

Desde 2000Desde 2000

Acidentes: Acidentes:

6 de nível 36 de nível 3– são incidentes sérios, mas sem danos à saúde são incidentes sérios, mas sem danos à saúde

da população local ou dos operadores da usinada população local ou dos operadores da usina

2 de nível 1 2 de nível 1 (na França em 2008 em duas (na França em 2008 em duas usinas diferentes)usinas diferentes)– um evento de nível 1 é apenas uma anomalia, um evento de nível 1 é apenas uma anomalia,

sem nenhum dano sério.sem nenhum dano sério.

2 sem níveis definidos2 sem níveis definidos

4040

4141

Mas nossas usinas nucleares são Mas nossas usinas nucleares são seguras?seguras?

De todas as atividades De todas as atividades industriais, a geração de energia industriais, a geração de energia elétrica em usinas nucleares é elétrica em usinas nucleares é uma das que oferecem menos uma das que oferecem menos risco.risco.

Mais de 20 anos de geração de Mais de 20 anos de geração de energia nuclear em Angra:energia nuclear em Angra:

Nunca houve um acidente ou Nunca houve um acidente ou evento que pusesse em risco os evento que pusesse em risco os trabalhadores das usinas, a trabalhadores das usinas, a população ou o meio ambiente população ou o meio ambiente da região!da região!

Vista geral da Central Nuclear de Angra dos Reis

4242

Reação Reação exageradaexagerada

ResponsabilidadeResponsabilidade

Por todos esses motivos, devemos tentar converter outras formas de Por todos esses motivos, devemos tentar converter outras formas de energia em energia elétrica, inclusive a partir da energia nuclear.energia em energia elétrica, inclusive a partir da energia nuclear.

Afinal, você estaria disposto a viver em um mundo na “idade da Afinal, você estaria disposto a viver em um mundo na “idade da pedra”?pedra”?

4343

O símbolo de radiação deve ser O símbolo de radiação deve ser respeitado, e não temidorespeitado, e não temido