Seguinte.

Apresentação em tema: "Seguinte."— Transcrição da apresentação:

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2 Energia nuclear Prof. Carlos Varandas O que é a energia nuclear?
Efeitos das Radiações Unidades de radioactividade Formas de radioactividade Protecção contra as radiações Impacto Ambiental da Energia Nuclear Noticias do mundo nuclear Energia Nuclear – energia limpa ou não ? Principais Utilizações Legislação Fim Usina Nuclear

3 O que é a Energia Nuclear?
A energia nuclear é a energia libertada durante a fusão ou fissão do núcleo atómico. A quantidade de energia que pode ser obtida através destes processos excede largamente aquela que pode ser obtida através de processos químicos que envolvem apenas as regiões externas dos núcleos, ou seja, envolvem apenas as ligações intermoleculares e não as intramoleculares. Na fissão (fig.1-a), um átomo de um elemento é dividido produzindo dois átomos de menores dimensões de elementos diferentes. Na fusão (fig.1-b), dois átomos de pequenas dimensões combinam-se originando um átomo de maiores dimensões, constituindo um elemento diferente. Seguinte Voltar

4 Voltar Fig.1- Fissão (a) e fusão (b) nuclear.
(foto in Environmental Science, seventh edition) Voltar

5 Em ambos os processos, a massa dos produtos (elementos finais) é inferior à massa dos elementos iniciais, sendo a diferença convertida em energia. A fissão de 1 kg de urânio 235 liberta uma média de 2,5 neutrões por cada núcleo dividido. Por sua vez, estes neutrões vão rapidamente causar a fissão de mais átomos, que irão libertar mais neutrões e assim sucessivamente, iniciando uma auto-sustentada série de fissões nucleares, que se dá o nome de reacção em cadeia, que resulta na libertação contínua de energia. O potencial, quer da fissão, quer da fusão, é tão grande que da reacção espontânea deste mesmo 1 Kg de material, resulta a devastadora explosão de energia de uma bomba atómica. O ritmo de desintegração é mais rápido quando há uma grande quantidade de material presente, e o tempo que metade do material leva a desintegrar-se radioactivamente é conhecido por “meia-vida”. Metade do restante material desintegrar-se-á durante outra meia-vida, 50 por cento do restante noutra meia-vida e assim sucessivamente. Os materiais intensamente radioactivos tendem a ter meias-vidas curtas, enquanto que os menos radioactivos podem ter meias-vidas de milhares de anos. Nos reactores nucleares e durante ensaios com armas nucleares são produzidos materiais de meia-vida curta, ou seja, fortemente radioactivos. Voltar

6 Unidades de radioactividade
A radioactividade é medida pela frequência à qual as desintegrações radioactivas têm lugar na substância. As unidades que a expressam são Curie (c), rad, Gray (Gy), Sievert (Sv) e Becquerel (Bq). Voltar

7 Formas de radioactividade
·        Radiação Alfa (fig.2-a): envolve a libertação de partículas alfa, fortemente ionizantes; ·        Radiação Beta (fig.2-b): forma mais comum de desintegração um neutrão transforma-se num protão, libertando um electrão, partícula beta, ionizante; ·        Radiação Gama (fig.2-c): resultado de uma simples alteração da estrutura da energia num núcleo. Caracteriza-se por ser fortemente ionizante; Voltar

8 Fig. 2-a – radiação alfa Voltar

9 Fig. 2-b – radiação beta Voltar

10 Fig. 2-c – radiação gama Voltar

11 Impacto Ambiental da Energia Nuclear
Desde a descoberta da radioactividade, que os cientistas se ocupam cada vez mais a evitar acidentes ou prejuízos para a saúde , o que ocorre com alguma frequência nas fases iniciais das investigações. A opinião pública tem plena consciência do perigo que podem representar as radiações radioactivas, mas muito pouca gente sabe que a exposição à radiação é absolutamente natural, que faz parte do nosso quotidiano, e que existem mecanismos de defesas naturais que o nosso sistema imunitário possui, mas que também tem limites. Imagen de impactos ambientais Voltar

12 Efeitos das Radiações Os efeitos da radioactividade nos seres vivos manifestam-se a dois níveis: -         nível somático, cuja expressão máxima é a morte; -         nível genético, responsável pelo aumento de mutações cromossómicas, podendo originar aberrações genéticas nas gerações posteriores. Estes efeitos estão dependentes essencialmente da natureza da radiação do radionuclido, do seu tempo de vida, da quantidade assimilada e dos órgãos onde esta é acumulada. Tal como variam os efeitos dos vários tipos de radiação, também variam a sua capacidade de penetração nos tecidos. Os neutrões e os raios gama são os que podem alcançar o interior do nosso corpo e são justamente esses dois tipos de radiações que se libertam em explosões nucleares ou em caso de acidente nos reactores. As partículas  e  só são prejudiciais se entrarem directamente no organismo, por via da alimentação ou pelo ar que respiramos. Seguinte Voltar

13 Quando uma radiação incide num tecido biológico, altera as características químicas das moléculas destes tecidos, formando-se radicais intracelulares que, ou matam a célula, ou originam divisões não controláveis. No primeiro caso, o organismo elimina e substitui as células mortas, mas no segundo caso, geralmente formam-se tumores malignos. Por estas razões são muito perigosas as consequências das explosões nucleares. O pó radioactivo extremamente fino, com facilidade pode introduzir-se nos nossos corpos e aí se acumular. Realizam-se investigações consecutivas sobre a possível relação entre certas doenças, em particular as do tipo cancerígeno, e a exposição à radioactividade, no entanto, surgem suspeitas sobre possíveis manipulações da informação, dada a complexidade do tema. Por vezes têm-se a sensação de que as investigações levam aos resultados que convêm a quem os realiza, especialmente nos trabalhos que devem provar a perigosidade, ou não, da utilização da energia nuclear. Na realidade, as centrais térmicas convencionais têm uma maior incidência nas condições de vida à sua volta, devido às emanações gasosas e à radiação térmica, do que uma central nuclear em funcionamento normal. Mas há relatórios que indicam um aumento de casos de leucemia infantil entre a população que vive perto de uma central nuclear. Seguinte Voltar

14 Fig. 11 – Central nuclear (em baixo) Vs central térmica (em cima)
(foto in Environmental Science, seventh edition) Voltar

15 Protecção contra as radiações
A tabela seguinte foi feita através de conclusões tiradas de investigações feitas em animais, nas vítimas e 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. Para proteger as pessoas expostas e para garantir a segurança do ambiente, é necessário ter um controlo rigoroso de todas as fontes de radioactividade. O organismo pode refazer-se de possíveis lesões celulares causados por radiações, para tal é necessário seguir 3 regras fundamentais: Aumentar a distância à fonte de radiação; Reduzir o mais possível o tempo de exposição à radiação; Protecção com o material mais adequado e de maior espessura possível Ver tabela Voltar

16 Radioactividade ( su=J/Kg )
Sievet ( su=J/Kg ) Efeitos no organismo humano Até 250 msv Lesões cutâneas de total recuperação possível 250 a 1000 msv “doença da radiação”: anemia por lesões da medula óssea; alterações nos glóbulos brancos, aumentando o risco de infecções; hemorregias por pedra da capacidade de coagulação lesões na mucosa do estômago e dos intestinos, com vómitos, diarreia, debilidade e úlceras; é possível uma cura total. 1 a 4 sv Dose semi-letal: dença grave por radiação, mortal em 50 % dos casos, por destruição da medula, lesões encefálicas e cardiovasculares, e hemorregias internas espontâneas. 5 a 30 sv Dose letal: danos graves no sistema nervoso, morte certa no prazo de 3 dias. Voltar

17 Energia Nuclear – energia limpa ou não ?
Durante o nosso passado recente, a energia nuclear foi olhada das mais diversas formas. De início parecia tratar-se de uma energia limpa, sem riscos e que parecia conduzir à resolução de todos os problemas energéticos globais, resolvendo definitivamente a dependência dos combustíveis fósseis. Contudo, o evoluir da situação demonstrou o contrário, mostrou que na realidade, mesmo sob as rigorosas formas de controle, ela nunca era desprovida de riscos. A prová-lo temos por exemplo os casos de Sellafield, Three Mile Island, Chernobyl, todos eles descritos no capítulo 3 do presente trabalho, assim como o problema dos lixos nucleares e das armas nucleares. Os riscos para o meio ambiente foram, sem duvida uma das maiores preocupações dos instaladores desde a entrada em funcionamento dos programas iniciais. Aliás, de acordo com os critérios técnico-científicos, as medidas de segurança para o funcionamento de uma reactor e a eventual evacuação são suficientes. Naturalmente, para o qual ninguém pode encontrar um remédio infalível são os acidentes, sempre possíveis, motivo de grande preocupação para os adversários da energia nuclear, atribuídos sobretudo a falhas humanas. Seguinte

18 O que acontece se um reactor chega a ficar realmente fora de controlo?
Os defensores da energia nuclear argumentam que a possibilidade de uma tal situação é muito baixa. Os opositores argumentam dizendo que os resíduos radioactivos contaminarão durante décadas a zona que rodeia o reactor, pondo em perigo toda a vida aí existente. Que segurança oferece o armazenamento definitivo? Existem ensaios que demonstram que a inclusão em vidro mediante a fusão ou num material com as características das rochas, isola os resíduos radioactivo do meio ambiente durante muito tempo, estanque ao ar e à água. Mas segundo afirma a fonte contrária, acontecimentos imprevisíveis pode libertar, apesar de tudo, os elementos nocivos e consigo a radiação mortífera. Num artigo publicado em Le Quotidier du Médicin, Marcel Chabrillac, director das realizações nucleares Framatome, afirma que: “À medida que a experiência de funcionamento se acumula através de um melhor conhecimento do funcionamento e do envelhecimento dos materiais, que a análise dos riscos e falhas se aperfeiçoa,( …), destacam-se com mais precisão os limites do risco residual das instalações. Este risco, avaliado nas instalações existentes no mundo ocidental, é já extremamente baixa.” voltar Seguinte

19 A respeito da próxima geração de reactores, o mesmo autor acredita que estes implicariam consequências radiológicas muito limitadas, mesmo nas condições de acidente extremamente improvável de fusão do núcleo central. Garante-nos igualmente que: “Quanto a essa futura geração de reactores, progride o consenso internacional sobre as exigências de segurança e de preservação do meio ambiente.” Diz ainda que a experiência de exploração das centrais francesas teria mostrado que os riscos eram muito inferiores aos limites regulamentares. Prosseguir nesta via e limitar os volumes de resíduos continua a ser um dos objectivos da próxim geração de reactores. É bom acreditar em conclusões tão tranquilizantes emanadas de uma autoridade na matéria. Contudo há quem exija mais estudos fundamentais e um orçamento de investigação não estabilizado, mas fortemente aumentado. Conclui-se então que a energia nuclear não é uma tecnologia sustentável nem amiga do ambiente, como as grandes potências nucleares (EUA por exemplo) querem provar. Substituir um problema por outro, como propuseram os EUA em Haia, é algo extremamente injusto e irresponsável para com as gerações futuras. Por mais que as condições de segurança nas centrais aumentam, a insegurança e o medo entre as populações permanecerá para sempre, pois não nos podemos esquecer que as máquinas são construídas pelo Homem, e este não é infalível. Voltar

20 Trabalho elaborado por:
Marco Cordeiro nº18 12ºa Renato Castanheira 12ºa Sair

21 Carlos Varandas Carlos Varandas, um dos professores mais famosos do Técnico, escreve hoje no Público um artigo dedicado à energia nuclear e ao futuro energético do planeta. Lembra que o futuro é a fusão nuclear, que está a dar o primeiros passos a nível global com a construcão da ITER em Cadarache, mas que no curto médio prazo a cisão nuclear (a tecnologia actualmente usada) é a posta a fazer. Artigo Voltar

22 A revista Science destacou como um dos dez maiores avanços de 2005 a escolha de Cadarache (França) para construir o primeiro reactor experimental de fusão termonuclear, o tokamak ITER, fazendo eco da esperança de replicar na Terra a energia das estrelas e criar uma fonte de energia limpa, segura, economicamente atractiva e praticamente inesgotável. Os avanços tecnológicos e as repercussões sociais dão ao projecto ITER uma dimensão global, envolvendo não só os países desenvolvidos, mas também potências emergentes, fortemente consumidoras de energia, como a China e a Índia. As reacções de fusão nuclear são muito diferentes das que alimentam as centrais nucleares convencionais. Nestas, a energia resulta da fissão, ou cisão, dos átomos de um elemento pesado, urânio ou plutónio. Apesar de ser limpa e economicamente atractiva, a energia nuclear por fissão não é bem aceite pela opinião pública. O funcionamento das centrais não é hoje problema, uma vez que a nova geração de reactores tem padrões de segurança muito rigorosos. A desmontagem das centrais é complexa, morosa e cara, mas no mundo ocidental segue procedimentos de segurança muito apertados. A dificuldade principal da energia nuclear convencional relaciona-se com os lixos, constituídos por elementos pesados, activados na operação do reactor, que levam milhares de anos a perder a radioactividade. Apesar de todas as dificuldades, a energia nuclear é hoje responsável pela produção de cerca de 15 por cento da energia gasta anualmente na Terra. seguinte

23 É muito provável que o cumprimento do Protocolo de Quioto obrigue a recorrer à energia nuclear de fissão. Os problemas da energia nuclear por fissão serão, um dia, resolvidos com as centrais de fusão, que são intrinsecamente seguras. A quantidade de combustível no interior do reactor é muito pequena e, em caso de acidente, as reacções podem ser paradas quase instantaneamente. Não há transporte de reagente radioactivo (trítio) fora da central, pois é produzido no reactor. As centrais de fusão não produzem lixos radioactivos Os combustíveis das centrais de fusão podem obter-se a partir da água e do lítio, dois elementos abundantes. Num reactor de fusão, dez gramas de deutério (que pode ser extraído de 500 litros de água) e 15 gramas de trítio (produzido a partir de 30 gramas de lítio) produzirão electricidade suficiente para uma pessoa que viva num pais industrializado, ao longo de toda a vida. Assim, a fusão será uma fonte inesgotável de energia. O ITER provará a viabilidade científica e económica da energia de fusão. Irá produzir 500 MW de potência de fusão, durante 300 segundos, com um rendimento mínimo de 1000 por cento ou seja, libertando dez vezes mais energia do que a injectada no reactor. Depois desta demonstração, a humanidade estará a um passo do potencial da energia das estrelas: a transformação da energia de fusão em electricidade Voltar

24 Principais Utilizações
Especializações Datação por Carbono-14 Raios-X Irradiação de Alimentos Benefícios da Energia Nuclear Meio Ambiente Radioisótopos na Medicina Medicina Nuclear Radioterapia Braquiterapia Gamagrafia e Medidores de Níveis Esterilização Voltar

25 Usina Nuclear Antes mesmo de se construir a primeira bomba atómica, o italiano Enrico Fermi e sua equipe já haviam construído, em 1942, na universidade de Chicago, o primeiro reactor nuclear. Esse reactor tinha a finalidade de executar em laboratório a fissão nuclear para que se pudesse compreendê-la melhor, a fim de aproveitá-la como fonte de energia. A versão moderna do reactor de Fermi são as usinas nucleares, onde a fissão nuclear ocorre de modo controlado e a energia liberada é aproveitada para a produção de energia eléctrica. O calor liberado na fissão aquece a água, mantida a alta pressão. Esta, por sua vez, aquece uma outra porção de água que entra em ebulição. O vapor produzido gira a turbina, cujo eixo se liga a um gerador eléctrico, o qual por sua vez, transforma a energia do movimento em energia eléctrica. Voltar

26 Lixo Nuclear Lixo Nuclear é todo resíduo resultante da utilização de elementos e substâncias químicas radioactivos, que são aqueles formados por nuclídeos radioactivos ou radionuclídeos. Consideram-se lixo nuclear as sobras de materiais radioactivos que não voltarão a ser utilizados e tudo o que estiver contaminado por eles Voltar

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