Aula 16 – Sistemas de Energia Módulo VIII Usina Nuclear Aula 16 – Sistemas de Energia Módulo VIII

Energia Nuclear Em tempos de escassez de energia, discute-se a questão da utilização da energia nuclear como forte candidata a se tornar a principal fonte de energia no mundo. O motivo é a quantidade de energia que pode ser liberada por massas relativamente minúsculas quando comparada a outras formas e fontes de energia. Outra questão bastante discutida é o local onde os resíduos deste processo serão armazenados.

Energia Nuclear A energia nuclear está na força que mantém os componentes dos átomos unidos (prótons, elétrons e nêutrons). Quando estes componentes são separados, há uma grande quantidade de energia liberada. Uma das maneiras de se liberar essa energia é através da fissão nuclear.

Fissão Nuclear A Fissão Nuclear acontece quando um átomo (geralmente Urânio 235) é bombardeado com nêutrons. Então, este átomo ficará com uma massa maior, tornando-se muito instável. Devido a essa instabilidade, ele se dividirá em dois novos átomos (no caso do urânio, se dividirá em Criptônio(Kr) e Bário (Ba)) e mais alguns nêutrons que não ficarão em nenhum átomo (nêutrons livres).

Fissão Nuclear Os nêutrons livres vão se chocar em outros átomos, aumentando assim sua massa e tornando-os instáveis. Esse processo gera então uma reação em cadeia.

Fissão Nuclear A quantidade de energia liberada durante os processos de fissão nuclear pode ser multiplicada milhares de vezes se o resultado de uma fissão nuclear acionar outra fissão, e assim sucessivamente. Controlando-se o número de nêutrons produzidos e a quantidade de Urânio 235, pode-se controlar a taxa de fissão ao longo do tempo. Cabe salientar que a fissão do núcleo raramente ocorre de forma espontânea na natureza.

Usina Nuclear Uma usina nuclear é uma instalação industrial empregada para produzir eletricidade a partir de energia nuclear. As usinas nucleares utilizam o princípio da fissão nuclear para gerar calor. Podemos dividir o sistema de uma usina nuclear em circuito (ou sistema) primário, circuito secundário e circuito terciário.

Usina Nuclear Dentro de um Reator Nuclear, centenas de varetas contendo material radioativo são fissionadas, liberando muito calor. Este calor irá aquecer a água (totalmente pura) que fica dentro do reator. Ela pode chegar á incríveis 1500°C a uma pressão de 157atm. Essa água quente irá seguir por tubos, até o vaporizador, depois volta ao reator, completando o circuito primário.

Usina Nuclear No vaporizador, uma outra quantidade de água será fervida pelo calor de tubos onde passam a água extremamente quente do reator. O vapor gerado sairá por canos, até onde ficam localizadas as turbinas e o gerador elétrico. O vapor d’água pode girar as pás das turbinas a grandes velocidades, produzindo corrente elétrica. Depois que o vapor executar sua função, ele segue para o condensador, onde vai virar água novamente e retornar. Este é o chamado circuito secundário.

Usina Nuclear Para que o condensador transforme o vapor do circuito secundário em água, é necessário que ele seja abastecido de água fria. Essa água fria pode vir de rios e lagos próximos. Como está água passa pelo condensador, ela necessita ser resfriada nas torres de resfriamento. Este é o circuito terciário (refrigeração).

Usina Nuclear

Usina Nuclear

Questões de Segurança Uma usina nuclear é munida de vários sistemas de segurança, que entram em ação automaticamente em casos de emergência. O principal deles é o sistema que neutraliza a fissão nuclear dentro do reator. O reator fica envolvido por uma cápsula de 3cm de espessura, feita de aço. O edifício é protegido com paredes de até 70cm de espessura, feitas de concreto e estrutura de ferro e aço. Órgãos internacionais vistoriam periodicamente as usinas nucleares.

Vantagens O combustível é barato e pouca quantidade dele produz grande quantidade de energia. Independe de condições climáticas/ambientais. Não ocupa grandes áreas. O custo da energia gerada é mais caro que a energia das hidrelétricas, mas mais barato em comparação às usinas solares e eólica.

Desvantagens Alto custo de construção; Mesmo com todos os sistemas de segurança, há sempre o risco do reator vazar ou explodir, liberando radioatividade na atmosfera e nas terras próximas, num raio de quilômetros. Não existem soluções eficientes para tratamento do lixo radioativo, que deve ser armazenado em recipientes revestidos de chumbo ou concreto e serem monitorados constantemente para evitar a contaminação do meio ambiente. A fissão nuclear resulta na produção de outros elementos químicos, como plutônio, usado na produção de bombas atômicas.

Informações Gerais Conhecida desde a década de 40 e apesar dos resíduos nucleares decorrentes de seu processo, o Atlas de Energia Elétrica Brasileiro apresenta esta fonte de energia como limpa, devido à baixa emissão de gás carbônico na atmosfera. A existência de abundantes reservas de urânio no planeta contribui para a tendência de sua expansão, garantindo segurança de suprimento a médio e longo prazo.

Informações Gerais - Brasil Usinas Nucleares – Empreendimentos (dados de 2016): Quantidade Potência (kW) Em Operação 2 1.990.000 Em Construção 1 1.350.000

Informações Gerais - Brasil Fonte: Banco de Informações Aneel 2016

Central Nuclear de Angra dos Reis A Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto (CNAAA) é de propriedade da Eletrobrás Termonuclear SA, e conta com duas usinas em operação.

Central Nuclear de Angra dos Reis A primeira é Angra 1: Data de operação: 01/01/1985. Potência (kW): 640.000. Destino da Energia: São Paulo. Localidade: Angra dos Reis/RJ.

Central Nuclear de Angra dos Reis A segunda é Angra 2: Data de operação: 01/06/2000. Potência (kW): 1.350.000. Destino da Energia: São Paulo. Localidade: Angra dos Reis/RJ.

Central Nuclear de Angra dos Reis

Central Nuclear de Angra dos Reis

Fatos Históricos Usina nuclear de Chernobyl – Ucrânia: em 26 de abril de 1986, um acidente em um dos reatores rico em Urânio 235 provocou sua explosão, liberando uma quantidade letal de material radioativo que veio a contaminar uma quilométrica região atmosférica. Estudos revelam que a população atingida pelos altos níveis de radiação sofre uma série de enfermidades. Além disso, os descendentes dos atingidos apresentam uma grande incidência de problemas congênitos e anomalias genéticas.

Fatos Históricos Usina de Chernobyl, danificada após a explosão, em foto de maio de 1986 :

Fatos Históricos

Fatos Históricos Usina de Fukushima: localizada no Japão, foi  afetada após um terremoto seguido de um tsunami em 2011, ocasionando vazamentos radioativos na usina. Os vazamentos forçaram a evacuação da população em um raio de 20 km ao redor da usina. A limpeza completa do lugar deverá demorar pelo menos 40 anos, segundo o organograma do governo, e um século, de acordo com outras estimativas.

Fatos Históricos