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As catástrofes naturais no Japão e seus impactos nos reatores nucleares de Fukushima Antonio Carlos Marques Alvim Paulo Fernando Ferreira Frutuoso e Melo.

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1 As catástrofes naturais no Japão e seus impactos nos reatores nucleares de Fukushima Antonio Carlos Marques Alvim Paulo Fernando Ferreira Frutuoso e Melo Departamento de Engenharia Nuclear

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3 Reatores em operação - mundo

4 Reatores em construção - mundo

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6 Reatores nucleares no Japão O Japão possui 54 reatores nucleares em operação; ½ dos reatores são BWR e 45% PWR; Existem alguns reatores do tipo ABWR (Advanced Boiling Water Reactors); 1/3 da energia elétrica gerada é de origem nuclear; A fonte principal de energia advém de combustíveis fósseis.

7 Catástrofes Naturais no Japão O Japão foi recentemente atingido por catástrofes naturais sem precedentes em sua história; Um terremoto de grau 8,9 na escala Richter; Um tsunami, consequência do terremoto, devastador.

8 Efeitos de terremotos na escala Richter Intensidade (Richter)Efeitos < 3,5Geralmente não é sentido, mas pode ser registrado 3,5 a 5,4Freqüentemente não se sente, mas pode causar pequenos danos 5,5 a 6,0Ocasiona pequenos danos em edificações 6,1 a 6,9Pode causar danos graves em regiões onde vivem muitas pessoas 7,0 a 8,0Terremoto de grande proporção, causa danos graves > 8,0Terremoto muito forte. Causa destruição total na comunidade atingida e em comunidades próximas

9 MagnitudeEnergia liberada (J)Ocorrência 2,06,3×10 7 Praticamente imperceptível 5,02,0×10 12 Bomba atômica em Hiroshima, Japão ,77,1×10 14 Estados Unidos (Los Angeles) ,91,4×10 15 Armênia, ,02,0×10 15 Magnitude de referência para grandes terremotos 7,24,0×10 15 Japão (Kobe), ,47,9×10 15 Turquia, ,81,6×10 16 China(Tangshan), ,94,4×10 16 Japão(Tóquio e Yokohama), 1923 e China ,18,7×10 16 México (Cidade do México), ,31,8×10 17 Estados Unidos (São Francisco) ,55,0×10 17 Chile, ,8-Chile, 2010

10 Maiores terremotos LocalAnoRichterFatalidades Valdivia (Chile)19609, Alasca (EUA)19649, (tsunami) Sumatra (Indonésia)20049, Kamchatka (URSS)19529, Arica (Peru/Chile)18689, EUA/Canada (noroeste)17009, Japão20118, Chile20108,8800 Colômbia/Equador19068, Lisboa (Portugal)17558,

11 Terremotos – Japão LocalAnoRichterFatalidades Tohoku20118, Meiji-Sauriku18968, Kanto19238, Genroku17038, Kamakura12937,1 – 7, Fukui19487, Hanshin19956,86.430

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13 Tsunami ( ) - onda no porto DataMagnitudeAlt. máx. (m)MortesLocal 02/09/ Nicarágua 12/12/ Ilha de Flores, Indonésia 12/07/ Hokaido, Japão 02/06/ Java, Indonésia 04/10/ Ilhas Curilas, Rússia 14/11/ Mindoro 21/02/ Peru 17/07/ Nova Guiné 23/06/ Peru 26/12/ c Oceano Índico 11/03/20118,910c. 1600Japão

14 Reatores nucleares Um reator nuclear não explode como uma bomba nuclear; Podem ocorrer explosões por outros tipos de liberações de energia, associadas a acidentes.

15 Produtos da fissão nuclear Um reator nuclear em operação gera nuclídeos instáveis que se transmutam em cadeias longas de decaimento, até uma forma estável; Este processo gera emissão de radiação (beta e gama).

16 Refrigeração pós-desligamento A consequência disso é que, diferente de outras centrais termelétricas, o reator nuclear deve continuar a ser refrigerado mesmo após seu desligamento (interrupção das fissões nucleares).

17 Defesa em profundidade O inventário de material radioativo produzido no reator nuclear é grande; Todos os esforços são no sentido de evitar que a radiação escape do reator e/ou de sua contenção.

18 Central de Fukushima Dai-ichi Os 6 reatores nucleares de Fukushima são reatores a água fervente (Boiling Water Reactor - BWR); Os reatores brasileiros são reatores a água pressurizada (Pressurized Water Reactor - PWR).

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20 Reator a Água Fervente - BWR

21 Reator a Água Pressurizada - PWR

22 secundário

23 O que aconteceu aos reatores? Todos os reatores de Fukushima foram projetados para suportar um terremoto de grau 8,2 na escala Richter; Nenhum deles foi destruído pelo terremoto, mesmo sendo este de grau 8,9.

24 Todos os reatores em operação no momento da catástrofe foram desligados com sucesso; Os sistemas de remoção de calor residual foram acionados, mas a perda de energia elétrica que se seguiu à catástrofe tornou esses sistemas inoperantes.

25 Mesmo assim, isto é previsto no projeto de reatores nucleares; Geradores diesel de emergência fornecem a energia necessária para continuar a refrigerar os reatores.

26 O que não foi previsto? Com a chegada do tsunami, os geradores diesel de emergência tornaram-se inoperantes; Isto indica uma possível área de revisão de projeto para reatores passíveis de serem afetados por tsunamis;

27 Baterias de emergência foram acionadas para substituir os geradores diesel; Duração limitada (8 horas).

28 O problema criado por esta sucessão de eventos Com o abaixamento do nível de água no núcleo dos reatores, houve aumento da pressão na contenção primária dos reatores; Necessidade de aliviar pressão fez com que vapor fosse liberado para a contenção secundária.

29 Existe uma piscina de armazenamento de combustível usado na contenção secundária; Esta piscina teve o seu nível de água diminuído. A interação química com água/vapor em temperaturas acima de 700 o C provoca liberação de hidrogênio (H 2 ).

30 Explosões ocorridas Hidrogênio em concentrações acima de 4% (e até 75%) em volume reage de forma explosiva; As explosões ocorridas deveram-se à formação de hidrogênio na contenção secundária.

31 Necessidade de refrigeração continuada Para evitar consequências mais sérias, fez-se uso de água do mar (com boro diluído, para evitar problemas de recriticalidade) para continuar a retirar o calor de decaimento.

32 Contaminação externa Com a falha de varetas na piscina da contenção secundária (não se descarta a falha de varetas do reator e a liberação de produtos de fissão radioativos para a contenção secundária) e em consequência das explosões ocorridas nas contenções secundárias, houve liberação de radioatividade (detectada a presença de I 131, mas não de Cs 137 ).

33 Consequências da liberação Redução do número de técnicos nas áreas atingidas; Necessária evacuação da população para prevenir contaminação massiva; Algumas pessoas foram expostas à radiação (baixa exposição).

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36 Escala INES (AIEA)

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38 Perigo Sísmico e Centrais Nucleares

39 O futuro Não se pode prescindir do uso da geração nucleoelétrica; França: 75% de geração nuclear; Coréia do Sul: 30%; China está construindo 20 reatores nucleares.

40 Reatores de terceira e quarta geração reatores evolutivos (melhorias quanto à segurança); reatores inovadores (inerentemente seguros).


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