MATRIZ ENERGÉTICA MUNDIAL

Transcrição

1

2 UM FENÔMENO NUCLEAR

3 5% 14% 2% 9% MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA Renováveis (47%) 3% 37% 30% Biomassa Petróleo GN Nuclear 6% MATRIZ ENERGÉTICA MUNDIAL Biomassa Renováveis (13%) Petróleo 2% 1% 25% 10% 35% GN 21% Nuclear Carvão M. Carvão M. Não Renováveis (53%) Hidro Não Renováveis (87%) Hidro Outras (Dados de 2008) Outras

4 CONSUMO e PRODUÇÃO ANUAL DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL (um exemplo) SETOR CONSUMO(%) CONSUMO(TWh) INDUSTRIAL RESIDENCIAL COMERCIAL PÚBLICO OUTROS TOTAL Existem, cerca de, 67 milhões de domicílios no Brasil. Portanto: consumo/domicílio = 1492 kwh Consumo de domicílio de classe média com 4 pessoas = 6000 kwh

5 PRECISAMOS DE MAIS ENERGIA? Supondo que os 67 milhões de domicílios fossem de classe média, o consumo de energia aumentaria, aproximadamente, 300 TWh. Para suprir essa demanda, precisaríamos de, por ex.: 5 Itaipus (7 GW cada) ou 34 usinas nucleares (1GW cada)

6 SÍMBOLO (criado em 1964 nos EUA)

7 SÍMBOLO (criado em 2007 pela AIEA)

8 O SÍMBOLO DO MAL ANO DA CRIAÇÃO: 1989

9 A radioatividade é um fenômeno nuclear, ou seja, não envolve a participação da eletrosfera. Foi descoberta pelo francês Henri Becquerel ao analisar sais de urânio(1896). INSTÁVEIS Núcleos pesados Núcleos + leves e + estáveis

10 PARTÍCULAS ONDA ALFA 2α 4 BETA -1β 0 0γ 0 GAMA

11 ALCANCE DAS RADIAÇÕES 2α 4-1β 0 PAPEL MADEIRA CONCRETO

12 1) EMISSÃO ALFA ZX A Z-2 Y A α 4 0n 1 1 p β v 0 2) EMISSÃO BETA Z XA Z+1 Y A + -1β 0

13 EMISSÃO DE PÓSITRON 1p 1 0n β 0

14 E = m.c 2 c 2 = E (GRANDE ) m (pequena)

15 (T 1/2 ou P) É o tempo necessário para que a atividade da amostra, geralmente medida em massa ou em nº de átomos, caia pela metade. atividade m 0 m 0 2 t 1/2 tempo

16 P P P m 0 m 0 m P P P 100% 50% 25%... m f = m o 2 n onde n= nº de P

17 URÂNIO NA NATUREZA 0,7% 99,3% U-235 U-238

18 ENRIQUECIMENTO DO URÂNIO U 235 U 238

19 MASSAS CRÍTICAS (massas mínimas de U-235 para iniciar uma reação) Usina nuclear: 3% Bomba de fissão: 90%

20 MINERAÇÃO U3O8 FISSÃO DO U235 PURIFICAÇÃO U3O8-YELLOW CAKE PASTILHAS DE UO2 CONVERSÃO U3O8 UF6 ENRIQUECIMENTO U238 U235

21 DIFUSÃO GASOSA U-235 U-235 U-235 U-235 U-238 U-235 U-238 U-238 U-238 U % de U % de U-235

22 ULTRACENTRIFUGAÇÃO (U-238) (U-235)

23 PAÍSES QUE DOMINAM A TECNOLOGIA DO CICLO DO URÂNIO EUA RÚSSIA BRASIL

24 ENERGIA NÊUTRON ÁTOMO A URÂNIO 235 ÁTOMO B

25 ENERGIA NÊUTRON URÂNIO 235

26 U-235 REATOR NUCLEAR (BWR) ELEMENTO COMBUSTÍVEL A ÁGUA ENTRA EM EBULIÇÃO T= 300ºC GERADOR ÁGUA LEVE VAPOR ÁGUA DE UM LAGO VAPOR REFRIGERANTE E MODERADORA X BOMBA ÁGUA CONDENSADOR

27 REATORES NUCLEARES SEGURANÇA NÚCLEO (ELEMENTO COMBUSTÍVEL E ÁGUA) VASO DE CONTENÇÃO (AÇO/CONCRETO)

28 TIPOS DE REATORES BWR TÉRMICOS (nêutrons lentos) PWR vel.: 3000 m/s RÁPIDOS RÁP (nêutrons rápidos) vel.: 8000 km/s

29 USINAS NUCLEARES VANTAGENS: Não emite gases de efeito estufa. Não emite gases que provocam a chuva ácida. Não emite poluentes atmosféricos. Pequena área de ocupação (alta densidade energética). Muito caras (70% é capital). Produção de lixo nuclear. DESVANTAGENS: Poluição térmica: aquecimento das águas de um rio com consequente diminuição da solubilidade dos gases dissolvidos, incluindo o oxigênio.

30 LIXO ATÔMICO (resíduos formados após a fissão) Não se tem, hoje (2011), uma solução definitiva e sustentável. Os resíduos (isótopos radioativos com meiasvidas longas -milhares de anos ) são armazenados em piscinas, lacrados com material adequado por alguns anos. Após esse período, são enterrados no solo. Futuro: reprocessamento do combustível (urânio, em sua maioria 238) e reciclagem.

31 USOS DA EN. NUCLEAR Geração de energia Datação de fósseis Conservação de alimentos Radioterapia Exames de saúde

32 DATAÇÃO DE FÓSSEIS 6 C14 7 N β 0 10 ppm 2,5ppm CARVÃO Meia-vida do C-14 = 5600 anos Portanto, a idade do carvão = 2P = = anos

33 NÍVEIS DE RADIAÇÃO (em milisievert: msv) RAIO X DE DENTISTA: 0,01 RADIOGRAFIA PEITORAL: 0,1 MAMOGRAFIA RAIO X: 0,4 RADIAÇÃO/HORA EM FUKUSHIMA(12/03): 1,02 EXPOSIÇÃO HUMANA ANUAL: 2,0 LIMITE ANUAL P/ TRAB. DE USINAS NUCLEARES: 100 EXPOSIÇÃO DOS HAB. DE CHERBOBYL EM 1986: 350 RADIAÇÃO/HORA EM FUKUSHIMA(14/03): 400 MAL ESTAR E NÁUSEAS: 1000 LETAL PARA EXPOSIÇÃO POR UM MÊS: 5000 LETAL EM SEMANAS: 10000

34 EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES A CURTO PRAZO (horas, dias ou semanas): náusea, vômitos, queda de cabelo. Os sistemas mais afetados são o hematopoético e o gastrintestinal. A LONGO PRAZO (meses, anos): alterações genéticas.

35 ACIDENTES IMPORTANTES Three Mile Island (EUA-1979): falha técnica e erro humano; bomba de refrigeração falhou com consequente derretimento dos bastões do elemento combustível. Obs.: Zr reagiu com água e produziu H2. Contenção não explodiu. Chernobyl (Ucrânia-1986): falha na refrigeração; vaso de contenção explodiu. Moderadores de grafite são inflamáveis. Falha humana e tecnológica. Goiânia (Brasil-1987): descarte inadequado de césio 137. Fukushima (Japão-2011): Terremoto seguido de tsunami; falha na refrigeração; explosão do vaso de contenção como consequência da produção de H2 resultante da reação de Zr com água muito quente.

36

37 O VAPOR D AGUA QUE MOVIMENTA AS TURBINAS É PRODUZIDO POR UMA FONTE DE CALOR QUE PODE SER... A QUEIMA DE COMBUSTÍVEL FÓSSIL A QUEIMA DE BIOMASSA A FISSÃO NUCLEAR

38 PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA (fonte hídrica) REPRESA GERADOR TURBINA A QUEDA D ÁGUA MOVIMENTA AS TURBINAS

39 PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA (fonte térmica) VAPOR D ÁGUA GERADOR TURBINA O VAPOR D ÁGUA MOVIMENTA AS TURBINAS

40 PREÇO DA ENERGIA ELÉTRICA (média em leilões no Brasil ) FONTE R$ / KWh Hidrelétrica 0,07 0,08 Termoelétrica 0,13 0,15 Nuclear * 0,13 Eólica 0,13 Solar 0,60

41 PRINCIPAIS POLUENTES ATMOSFÉRICOS POR TIPO DE USINA USINA OPERANDO NÃO OPERANDO OBS Hidrelétrica Metano Metano Termo(C. fósseis) Gases de efeito estufa(gee) Ciclo Aberto Termo(Biomassa) GEE Ciclo Fechado Nuclear Lixo radioativo Eólica Solar

42 QUESTÃO ENEM CONTEXTUALIZADA Reatores nucleares de fissão são projetados para transformar água líquida em vapor e, este, movimentar turbinas que, por sua vez, estão ligadas a geradores de eletricidade. Podemos afirmar então que a) a explosão atômica é que gera eletricidade diretamente. b) a eletricidade, neste caso, é gerada por fonte térmica. c) o princípio de funcionamento de uma usina termoelétrica nada tem de parecido com o de uma usina nuclear. d) usinas hidrelétricas também geram vapor de água para movimentar suas turbinas. e) não há transformações de energia numa usina nuclear.

43 QUESTÃO ENEM ESPECÍFICA Enriquecer o urânio significa a) aumentar a quantidade do isótopo 238. b) diminuir a quantidade do isótopo 235. c) torná-lo mais rentável. d) transformá-lo em plutônio 239. e) aumentar a quantidade do isótopo físsil.

44 FIM OBRIGADO!