• Introdução;
• Fissão nuclear;
• Obtenção de combustível nuclear;
• Reator nuclear de fissão e sua estrutura;
• Funcionamento de uma usina nuclear por fissão;
• Angra 1, Angra 2 e Angra 3 e usinas nucleares no cenário mundial;
• Lixo radioativo;
• Fusão nuclear;
• Reator de fusão nuclear;
• Comparativo fissão nuclear X fusão nuclear;
• Referências bibliográficas.
• Uma usina nuclear produz energia
elétrica a partir da energia
nuclear;
• Essa energia nuclear é obtida por
meio da fissão nuclear dos
elementos radioativos urânio ou
plutônio;
• Há previsão, no futuro, que a
energia seja obtida por meio da
fusão nuclear.
•Na fissão nuclear, átomos de urânio ou de plutônio são
bombardeados por nêutrons;
•Os nêutrons fazem com que a massa desses átomos aumente e,
consequentemente, se tornem instáveis;
•Assim, cada átomo é forçado a se dividir para formar outros dois,
de tal forma a liberar energia e nêutrons livres;
•Esses nêutrons livres vão se chocar com outros átomos, causando
novas reações, e assim, sucessivamente, além de que a
quantidade de energia liberada será cada vez maior. Esse
processo é conhecido como reação em cadeia.
•Um dos principais elementos usados como combustível
nuclear é o Urânio 235;
•Na natureza, o urânio é encontrado na forma mineral
misturado com argila, enxofre e outras impurezas;
•O urânio retirado da mina é composto por apenas 0,7%
urânio-235, enquanto os outros 99,3% são compostos por
urânio-238, que não é utilizado para a geração de energia;
•Assim, é necessário realizar o enriquecimento de urânio, de
forma a aumentar a porcentagem de urânio-235;
•Os dois processos de enriquecimento mais utilizados são a
difusão gasosa e a ultracentrifugação.
Uraninita, uma das várias
rochas que é constituída por
urânio.
•O urânio bruto é limpo por ácido sulfúrico e transformado em pó;
•Então, é submetido a um gás à base de flúor sob uma temperatura de 550 ºC, se
tornando também uma substância gasosa;
•Esse produto passa por um novo banho de flúor, a 350 ºC, e se transforma no gás
hexafluoreto de urânio (UF6);
•Na difusão gasosa, o UF6 é direcionado contra uma barreira cheia de poros
microscópicos;
•Como o U-235 é menor que o U-238, ele passa pelas membranas porosas mais
facilmente;
•Essa passagem pela barreira é repetida até a concentração de U-235 chegar ao nível
desejado de 2% a 4%;
Após processamento, o
•Já na ultracentrifugação, o UF6 passa por uma centrífuga, que separa os átomos para
urânio é transformado
obter, também, uma porcentagem de 2% a 4% do urânio-235;
em pó.
•Depois, outros processos separam o urânio enriquecido do flúor e o transformam em
tabletes sólidos.
•Outro elemento utilizado como combustível nuclear é o Plutônio 239;
•O isótopo 239Pu é obtido como subproduto do 238U, por meio de reações nucleares;
•Como o 238U é um elemento radioativo, as reações que ocorrem em seu núcleo são conhecidas como
reações de decaimento;
•Essas reações emitem radiação do tipo beta.
238U
+n →
239U
→ β → 239Np → β→ 239Pu
•A fissão nuclear ocorre no reator nuclear da usina;
•Um reator nuclear é composto por barras de combustível
constituídas por cerca de 400 pastilhas pequenas de
urânio-235 ou o plutônio-239;
•Essas barras de combustível são colocadas de maneira
intercalada com as barras de controle;
•As barras de controle são feitas de materiais que
absorvem nêutrons sem sofrer fissão;
•Os nêutrons que foram absorvidos não provocarão novas
fissões e a velocidade das reações nucleares diminuirá;
• Assim é possível controlar a reação em cadeia;
•As barras de controle também controlam a quantidade
de energia que as barras de combustível liberam.
Reator nuclear Angra 2.
https://www.youtube.com/watch?v=7eHkpUSaVwU
Em um reator nuclear, existem barreiras para evitar a
contaminação do meio ambiente com materiais
radioativos:
•Parede do reator – Blindagem radiobiológica: Essa
parede de concreto e chumbo, além de resistir a
colisões e ataques, barra a radiação e os nêutrons
que eventualmente possam vazar;
•Parede de aço: Tem três centímetros de espessura e
impede que materiais radioativos escapem em caso
de acidente;
•Vaso de pressão: É a primeira embalagem de
segurança para proteger o núcleo do reator;
•A Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto
(CNAAA), localizada em Angra dos Reis,
conta com duas usinas em operação;
• A primeira é Angra 1, que entrou em
operação comercial em 1985 e tem potência
de 640 megawatts;
•A outra é Angra 2, que começou a operar
em 2001 e cuja potência é de 1.350
megawatts;
•Elas representam 3% da geração de energia
nacional;
•Para os próximos anos, está prevista a
entrada em operação de Angra 3, de 1.405
megawatts, que, no momento, está em obras.
Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto.
•Primeira usina nuclear brasileira;
•Entrou em operação em 1985;
•Com 640 megawatts de potência, Angra 1 gera
energia suficiente para suprir uma cidade de 1
milhão de habitantes;
•Nos primeiros anos de sua operação, alguns
equipamentos prejudicaram o funcionamento da
usina;
• Os problemas foram solucionados em meados da
década de 1990, fazendo com que a unidade
passasse a operar com padrões de desempenho
compatíveis com a prática internacional.
•Segunda usina nuclear brasileira;
•Entrou em operação comercialmente em 2001;
• Com potência de 1.350 megawatts, Angra 2 é capaz de
atender ao consumo de uma cidade de 2 milhões de
habitantes;
•A performance da usina tem sido exemplar desde o início.
No final de 2000 e no início de 2001, sua entrada em
operação permitiu economizar água dos reservatórios das
hidrelétricas brasileiras, amenizando as consequências do
racionamento de energia;
•Em 2009, ocupou a 21ª posição em comparação com as
50 melhores usinas americanas numa análise dos
indicadores de desempenho da Associação Mundial de
Operadores Nucleares (Wano).
Angra 1:
•Segundo o Balanço Anual (2014) da Eletronuclear, publicado no dia 16/04/2015, no Diário Oficial do
Estado do Rio de Janeiro, o custo bruto de construção das instalações de Angra 1, atribuído à
Eletronuclear, foi de R$ 2.975.330.769,46, realizado até 31 de dezembro de 2014;
•O custo de produção de uma usina é constituído pelo seu custo de O&M (Operação de Manutenção) e
do combustível. O custo de produção, no exercício de 2014, de Angra 1 (em 31/12/2014) foi de
R$116,82/MWh, sendo R$94,39/MWh de O&M e R$22,43/MWh de combustível.
Angra 2:
•Segundo o Balanço Anual (2014) da Eletronuclear, publicado no dia 16/04/2015, no Diário Oficial do
Estado do Rio de Janeiro, o custo bruto de construção das instalações de Angra 2, atribuído à
Eletronuclear, foi de R$ 6.049.149.508,11, realizado até 31 de dezembro de 2014.;
•O custo de produção de uma usina é constituído pelo seu custo de O&M (Operação e Manutenção) e do
combustível. O custo de produção, no exercício de 2014, de Angra 2 (em 31/12/2014) foi de R$
91,25/MWh, sendo R$ 70,35/MWh de O&M e R$ 20,89/MWh de combustível.
•Quando entrar em operação comercial,
em 2018, a nova unidade com potência
de 1.405 megawatts;
• Será capaz de gerar mais de 12 milhões
de megawatts-hora por ano;
•Com Angra 3, a energia nuclear passará
a gerar o equivalente a 50% do consumo
do Estado do Rio de Janeiro;
•O
empreendimento
demandará
investimentos totais diretos de cerca de
R$ 14,9 bilhões;
•Até o momento, foram executados 60%
das obras civis.
•No mundo existem mais de 430 usinas nucleares e outras estão em
processo de construção;
• A energia nuclear é atualmente responsável por 1,5% da energia
produzida no Brasil, e representa 5,1% de toda a energia produzida no
planeta;
•Na França, as usinas nucleares respondem por mais de 76% da
eletricidade, e na Ucrânia, por 48%.
Usina Nuclear de Bugey, localizada na França.
*Reservas
de urânio
estimadas cuja extração
custa até 130 dólares por
quilo.
•A Agência Internacional de Energia Atômica exige que o lixo nuclear seja
embalado e armazenado de forma a ficar isolado até que não ofereça
mais risco ao meio ambiente e à saúde humana, ou seja, até que deixe de
ser radioativo;
•Os restos dos elementos combustíveis das usinas mantém-se radioativo por
milhões de anos;
•Não há uma solução definitiva sobre como armazenar esse material sem
oferecer riscos às populações e ao entorno;
•No Brasil, rejeitos desse tipo são armazenados em piscinas de resfriamento
nas próprias usinas nucleares que os produzem;
•Geralmente, o destino final desses rejeitos são depósitos subterrâneos, nos
quais o material fica em cápsulas de metal, enterrado a centenas de
metros;
•Atualmente, os países produtores de rejeitos de alta atividade discutem
qual a melhor solução definitiva para esse lixo.
No Brasil, o combustível nuclear
usado
nos
reatores
é
armazenado nas piscinas de
resfriamento.
•Na fusão nuclear, dois isótopos de hidrogênio se unem para formar um átomo de hélio;
•Para que a fusão seja possível, são necessárias altas pressões e temperaturas;
•Nessa reação, há liberação de grande quantidade energia e de um nêutron livre.
¹H - núcleo formado por um
próton e nenhum nêutron.
²H - núcleo formado por um
próton e um nêutron.
•Conhecidos como reatores de Tokamak, são destinados somente à pesquisa;
•Para uma reação de fusão ter início é necessária uma temperatura na ordem de 100 milhões de graus Celsius;
•Por meio de reações de fusão nuclear no interior do reator,
hidrogênio;
o plasma é criado a partir de isótopos do
•Então, para que as paredes do reator não sejam danificadas devido a altas temperaturas, o plasma não deve
tocá-las;
•Os eletroímãs que compõem o reator, criam um campo magnético toroidal para o confinamento de plasma,de
forma a manter o plasma longe das paredes.
Visão interna do reator Tokamak.
https://www.youtube.com/watch?v=g8BZyiggEAE
https://www.youtube.com/watch?v=QCK51vqWunU
•Já é utilizada para geração de energia elétrica;
•A fissão ocorre a temperatura e pressão ambientes;
•6 g de urânio, elemento mais usado na fissão,
abastecem uma casa com quatro pessoas durante
um dia;
•Alto custo de construção, em razão da tecnologia
e segurança empregadas;
•Existe o risco do reator vazar ou explodir, liberando
radioatividade na atmosfera e nas terras próximas,
num raio de quilômetros;
•O lixo radioativo é considerado um problema.
•Ainda não é utilizada para geração de energia
elétrica;
•A fusão só ocorre a pressão e temperatura
altíssimas;
•6 g de hidrogênio, o elemento químico mais usado
na fusão, abastecem uma casa com quatro
pessoas por 156 dias;
•No futuro, servirá para produzir energia de forma
mais eficiente e limpa do que a fissão;
•Na reação de fusão, o hélio formado é gás inerte e
não radioativo.
Slide 1 - Capa
Imagem: http://www.fragmaq.com.br/wp-content/uploads/2014/06/1-usina-nuclear.jpg
Slide 2 - Agenda
Slide 3 – Introdução
Imagem: https://www.ambienteenergia.com.br/wp-content/uploads/2015/05/usina-nuclear.jpg
Texto: http://www.infoescola.com/fisica/principios-da-usina-nuclear/
Slide 4 – Fissão nuclear
Imagem: http://www.sofisica.com.br/conteudos/curiosidades/imagens/fissao.gif
Texto: http://www.alunosonline.com.br/quimica/fissao-nuclear.html
http://www.infoescola.com/fisica/principios-da-usina-nuclear/
Slide 5 – Obtenção de combustível nuclear
Imagem:http://www.uned.es/cristamine/fichas/uraninita/uraninita2.jpg
Texto: http://www.infoescola.com/quimica/enriquecimento-de-uranio/
http://mundoestranho.abril.com.br/materia/o-que-e-o-uranio-enriquecido
http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2010/05/no-brasil-99-do-uranio-e-usado-para-gerareletricidade-saiba-mais.html
Slide 6 – Enriquecimento do urânio
Imagem: http://s.glbimg.com/jo/g1/f/original/2010/05/17/yellowcake_.jpg
Texto: http://www.infoescola.com/quimica/enriquecimento-de-uranio/
http://mundoestranho.abril.com.br/materia/o-que-e-o-uranio-enriquecido
Slide 7 – Obtenção de combustível nuclear - Plutônio
Texto: http://www.brasilescola.com/fisica/reacoes-decaimento.htm
http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/plutonio/
Slide 8 – Reator nuclear de fissão
Imagem: https://c2.staticflickr.com/2/1270/700869530_921462a91c_b.jpg
Texto: http://www.mundoeducacao.com/quimica/reator-nuclear.htm
Slide 9 – Construção de um reator nuclear
Imagem: http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/nuclear/angra2-1.jpg
Texto: http://mundoestranho.abril.com.br/materia/como-funciona-uma-usina-nuclear
Slide 10 – Funcionamento de uma usina nuclear
Imagem:http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/nuclear/angra2-1.jpg
Texto:https://almanaque.abril.com.br/lixo-radioativo
Slide 11 – Central Nuclear de A
Imagem:http://www.eletronuclear.gov.br/Portals/0/CN03%20-%200008a.jpg
Texto: http://www.eletronuclear.gov.br/AEmpresa/CentralNuclear.aspx
Slide 12 – Angra 1
Imagem: http://www.eletronuclear.gov.br/Portals/0/A101%20-%200068.JPG
Texto:http://www.eletronuclear.gov.br/aempresa/centralnuclear/angra1.aspx
Tabela:http://www.eletronuclear.gov.br/AEmpresa/CentralNuclear/Informa%C3%A7%C3%B5esAngra1.aspx
Slide 13 – Angra 2
Imagem:
http://s2.glbimg.com/meuLbepxTpnauYDHFs4niTIlshBola79WkWhq2QH18UHThhKAQmMDQuyJf0nLTFO/e.glbi
mg.com/og/ed/f/original/2013/09/11/a_2_externa.jpg
Texto: http://www.eletronuclear.gov.br/aempresa/centralnuclear/angra2.aspx
Tabela:http://www.eletronuclear.gov.br/AEmpresa/CentralNuclear/Informa%C3%A7%C3%B5esAngra2.aspx
Slide 14 – Custos Angra 1 e Angra 2
Texto:http://www.eletronuclear.gov.br/Saibamais/perguntasfrequentes/Angra1custos.aspx
http://www.eletronuclear.gov.br/Saibamais/perguntasfrequentes/Angra2custos.aspx
Slide 15 – Angra 3
Imagem: http://www.eletronuclear.gov.br/Portals/0/angra%203%20out%2013.JPG
Texto:http://www.eletronuclear.gov.br/aempresa/centralnuclear/angra3.aspx
Slide 16 – Cenário mundial
Imagem:http://adm.rbc1.com.br/public/ckfinder/userfiles/images/NUCLEAIRE%20-%20EDF.jpg
Texto:https://almanaque.abril.com.br/lixo-radioativo
Tabela: https://almanaque.abril.com.br/lixo-radioativo
Slide 17 – Cenário mundial
Imagem:https://almanaque.abril.com.br/lixo-radioativo
Slide 18 – Lixo radioativo
Imagem: http://ceaam.net/imgs/20110327082647242713u.jpg
Texto:https://almanaque.abril.com.br/lixo-radioativo
Slide 19 – Fusão nuclear
Imagens:http://s1.static.brasilescola.com/img/2013/09/fusao.jpg
http://www.alunosonline.com.br/upload/conteudo/images/reacao-de-fusao.jpg
Texto: http://mundoestranho.abril.com.br/materia/o-que-e-fusao-e-fissao-nuclear
http://www.alunosonline.com.br/quimica/fusaonuclear.html
http://www.alunosonline.com.br/fisica/fusao-nuclear.html
Slide 20 – Reator de fusão nuclear
Imagens: http://www.mundoeducacao.com/upload/conteudo/images/reator-de-fusao.jpg
http://www.mundoeducacao.com/upload/conteudo_legenda/b1cb8c8044e7fd242d44073042e686cb.jpg
Texto: http://www.mundoeducacao.com/quimica/reator-fusao.htm
Slide 21 – Fusão X Fissão
Texto: http://mundoestranho.abril.com.br/materia/o-que-e-fusao-e-fissao-nuclear