Energia Nuclear

Renato Carlos Tonin Ghiotto.Carlos Alberto Fonzar Pintão

Américo Seitiro Tabata.Momotaro Imaizumi

Carlos Alberto SoufenGeraldo Luis Palma.

Notação

UNIDADES DE ENERGIA• 1-)Energia para elevar um grama de água de

14,5°C a 15,5°C.............. Uma caloria

• 2-)Energia cinética que um objeto de um Kg,em queda livre partindo do repouso, adquireao cair cerca de 10 cm........Um Joule

»1 caloria = 4,18 joules

• 3-) Massa do próton em Kg é:

• 4-) Conteúdo de energia desse próton em joules:

• 5-)Unidade mais adequada para física atômicae nuclear: Elétron Volt ( eV ), Kev –Fís. Atômica,

Mev. – Física Nuclear

• Um Elétron Volt é a energia cinética adquiridapor um elétron quando submetido a umatensão de um Volt.

• Conteúdo de energia do próton nessa unidade:

O QUE É ENERGIA?

• CONCEITO DE DIFÍCIL DEFINIÇÃO!!!• MANIFESTAÇÕES:

• 1-) ENERGIA CINÉTICA: ASSOCIADA AOMOVIMENTO DOS CORPOS

• 2-)ENERGIA POTENCIAL: ASSOCIADA ÀCAPACIDADE DE PROVOCAR MOVIMENTO

• 3-)ENERGIA TÉRMICA: LIGADA ÀTEMPERATURA DE UM CORPO

• 4-)ENERGIA SONORA: DEVIDO ACOMPRESSÕES E RAREFAÇÕES DO AR

• 5-) ENERGIA ELÉTRICA: RELACIONADA AOMOVIMENTO DO ELÉTRON NUM FIOCONDUTOR

• 6-) ENERGIA LUMONOSA: NO FUNDO ÉENERGIA ELÉTRICA POIS A LUZ É UMA ONDAELETROMAGNÉTICA.

• 7-) ENERGIA QUE O CORPO TEM PELO FATODE POSSUIR MASSA: E= MC2

• TENTATIVA DE DEFINIÇÃO:

• ENERGIA É UMA CERTA QUANTIDADE QUE SETRANSFORMA EM VÁRIAS QUALIDADES DETAL FORMA QUE A QUANTIDADE INICIAL ÉIGUAL À FINAL ( CONSERVADA).

NOÇÃO DO TAMANHO

• MASSA DO PRÓTON É CERCA DE 2000 VEZES A MASSA DO ELÉTRON: SE PRÓTON=CATEDRAL DA SÉ, ELÉTRON=MOSQUITO.

• TAMANHO DO ÁTOMO versus TAMANHO DO NÚCLEO:

• O NÚCLEO É CERCA DE 20.000 VEZES MENOR QUE ÁTOMO:

• NÚCLEO= CABEÇA DE UM PREGO, ÁTOMO=ESTÁDIO DO MARACANÃ.

A ENERGIA NUCLEAR

• NÚCLEO ATÔMICO: CONSTITUÍDO PORPRÓTONS ( CARGA POSITIVA) E NÊUTRONS( CARGA NULA).

• LIGADOS PELA FORÇA FORTE: TÃO FORTE QUEA REPULSÃO COULOMBIANA ENTRE OSPRÓTONS É DESPREZÍVEL!!

• PROCESSOS NUCLEARES SÃO CERCA DE UMMILHÃO DE VEZES MAIS ENERGÉTICOS QUE OSATÔMICOS:

E(NUCLEAR)=E(ATÔMICA)x106

ENERGIA DE LIGAÇÃO/NÚMERO DE MASSA(PRÓTONS + NÊUTRONS)

LEITURAS NO GRÁFICO• 1-) A CURVA TEM UM MÁXIMO PERTO DE A=56

QUE COREESPONDE AO FERRO (NÚCLEO MAIS ESTÁVEL DA NATUREZA)

• 2-) A CURVA DECAI APÓS ESSE MÁXIMO. SE UM ELEMENTO À DIREITA DO FERRO FOR DIVIDIDO, OS NÚCLEOS RESULTANTES SÃO MAIS ESTÁVEIS QUE O NÚCLEO MÃE.

( SATURAÇÃO DA FORÇA NUCLEAR )

• 3-) EXPLOSÃO NUCLEAR PODE SER UM FENÔMENO NATURAL!!

FISSÃO NUCLEAR

• 1-) N + 235U 141Ba56 + 92Kr36 + 3N + 173,3 Mev

• 2-) N + 235U 141Cs55 + 93Rb37 + 2N + 180,0Mev

• 3-) Mais outras possibilidades.

USINA NUCLEAR

VANTAGENS

• 1-)O combustível é mais barato em comparação comoutras fontes de energia.

• 2-). O custo da energia gerada fica em torno de 40dólares por MW. É mais caro que a energia dashidroelétricas, mas mais barato que a energia dastermoelétricas, usinas solares, eólica, etc.

• 3-)É independente de condições ambientais eclimáticas (não depende do sol, como usinas solares,ou da vazão de um rio, no caso das hidroelétricas)

DESVANTAGENS

• 1-)Alto custo de construção para garantir asegurança.

• 2-) Existe risco real do reator vazar ou explodir,liberando radioatividade na atmosfera e nasvizinhanças num raio de quilômetros.

• 3-)O lixo radioativo é depositado em desertos, fundode oceanos ou dentro de montanhas . Existemprojetos para enviar o lixo para o Sol mas sãodispendiosos e de alto risco.

CONSUMO MUNDIAL ATUAL

FUTURO: FUSÃO NUCLEAR• ALÉM DA FISSÃO ( QUEBRA ) OS NUCLEONS

PODEM FUNDIR, GERANDO COMPOSTOSMAIS ESTÁVEIS E LIBERANDO ENERGIA.

DÊUTERON+TRÍTI O HÉLIO + NEUTRON + 17,6 Mev

CONDIÇÕES PARA A FUSÃO

• 1-) PLASMA (GÁS IONIZADO: 99% do Universo visívelconhecido está em estado de plasma)

• DEVE ATINGIR TEMPERATURAS DE 100 MILHÕES DEGRAUS E SER MANTIDA DE UM A 10 SEGUNDOSPARA SER VIÁVEL

• 2-) CRITÉRIO DE LAWSON: FUSÃOAUTOSSUSTENTADA SÓ PODE OCORRER SE OPRODUTO DA DENSIDADE DOS ÍONS PELO TEMPO DECONFINAMENTO FOR MAIOR DO QUE 1014

SEGUNDOS POR CENTÍMETRO CÚBICO. CONDIÇÃOVERIFICADA NAS ESTRELAS!

TIPOS DE CONFINAMENTO

VANTAGENS DA FUSÃO NUCLEAR

• 1-)O COMBUSTÍVEL UTILIZADO ÉPRATICAMENTE INESGOTÁVEL.

• 2-) NÃO EMITEM CO2 OU OUTROS GASES DOEFEITO ESTUFA.

• 3-) NEM O PROCESSO DE FUSÃO NEM OREATOR APRESENTAM COMO SUBPRODUTOSNÚCLEOS RADIOATIVOS DE VIDA LONGA.

ESTÁGIO ATUAL

• 1-) CONFINAMENTO MAGNÉTICO (TOKAMAK):

• É O MAIS AVANÇADO, MAS AINDA NÃO SAIUDO LABORATÓRIO.

• 2-) CONFINAMENTO INERCIAL: ESTÁ EM FASEMAIS PRELIMINAR QUE O MAGNÉTICO.

• 3-) CRITÉRIO DE LAWSON NÃO FOI ATINGIDOAINDA POR NENHUM DOS DOIS. PORTANTOENERGIA GASTA AINDA É MAIOR QUE AOBTIDA.

CONSUMO DE ENERGIA/REGIÕES

IDH versus CONSUMO DE ENERGIA

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• 1-)ENERGIA NUCLEAR- Com fissões e com fusões- D. Galetti e C. L. Lima –Ed. Unesp-2010

• 2-) RADIAÇÃO: efeitos, riscos e benefícios. E. Okuno-Ed. Harbra 1998.

• 3-)ENERGIA, MEIO AMBIENTE E DESENVOLVIMENTO-J. Goldemberg-Ed. Edusp/Cesp,2002.

• 4-) A ENERGIA NUCLEAR NO BRASIL- Y. Ishiguro . Ed. Madron, 2002.