Energia Termonuclear 2 PDF

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UNIDADE MADUREIRA

CURSO DE ELETROTCNICO

ENERGIA TERMONUCLEAR

Trabalho apresentado ao Professor Roque dadisciplina de Redes Eltrica da turma A, turnonoturno do curso de Eletrotcnica.

RIO DE JANEIRO2013


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UNIDADE MADUREIRA

CURSO DE ELETROTCNICO

ENERGIA TERMONUCLEAR

INTEGRANTES:

Anderson Martins Bragana

Cristian Bolzan

Daniel Santos

Diego Costa

Fabio da Silva

Leonardo Garcia

Marcelo Aberto

Vinicius Esteves

RIO DE JANEIRO

2013


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SUMRIO

1. INTRODUO......................................................................,,......12. OBJETIVOS..................................................................................1

3. DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO........................................23.1.Usina Nuclear..........................................................................23.1.1.Histria..................................................................................23.1.2. Mineral Urnio......................................................................23.1.2.1 Unidades Produtoras.........................................................33.1.2.2 Distrito Uranfero de Lagoa Real.......................................43.1.2.3 Deposito de Santa Quitria (CE).......................................53.1.2.4 Produo de Concentrado de Minrio de Urnio..............53.2 Ciclo do Combustvel Nuclear.................................................6

3.2.1 Minerao e beneficiamento................................................73.2.2 converso ...........................................................................83.2.3 Enriquecimento ...................................................................83.2.4 Reconverso .....................................................................93.2.5 Pastilhas ............................................................................103.2.6 Elemento Combustvel .......................................................113.2.7 Gerao de energia ...........................................................123.3 Definio de Energia Nuclear................................................133.4 Funcionamento de uma Usina Nuclear.................................153.5 A Energia nuclear no Brasil ..................................................18

3.6 Usinas Nucleares no Mundo..................................................203.7 Vantagens e Desvantagens da Energia Nuclear...................203.8.Acidentes em Usinas Nucleares ao Longo da Histria...........21.

4. CONCLUSO...............................................................................235. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS..............................................24


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1. INTRODUO

Ao passar dos tempos o homem cada vez mais vem se tornando dependente dasfontes de energia, no apenas da energia proveniente dos alimentos que gera seu

sustento, mais tambm de todas aquelas que por ventura vem ser utilizadas pelomesmo para outras atividades. Alguns estudos demonstram que o consumo deenergia tende a se estabilizar ou crescer em menor escala assim que o pas sedesenvolve, porm nos pases em desenvolvimento que o caso do Brasil, ademanda de energia um fator crescente, o que preocupa as dimenses das aesgovernamentais a serem tomadas. Um dos principais problemas relacionados produo de energia a preocupao com a fonte que esta sendo empregada,renovvel ou no, e ainda, o impacto gerado por esse meio de obteno que se faznecessria. A energia termonuclear um exemplo de energia no renovvel porque

utiliza como principal matria prima o urnio que um mineral extrado da natureza.A energia nuclear apresenta vantagens sobre outros tipos de energia, mas tambmapresenta algumas desvantagens como o grau de risco que est presente em suaoperao e e os impactos causados ao meio ambiente em caso de acidentes. OBrasil ainda um pas que explora pouco este tipo de energia comparado a outroscomo os Estados Unidos, mas desenvolve importantes atividades e projetos nestesetor. Este tipo de energia ainda traz muita apreenso a diversos povos pelohistrico de graves acidentes registrados na historia como o de Chernobyl, mas nose pode negar a seu potencial capacitivo de transformar uma energia em outra.

2. OBJETIVOS

Este trabalho tem como principal objetivo descrever, atravs de conhecimentostericos, o processo de produo de energia em uma usina termonuclear. H de sefalar um pouco da parte histrica, do principio de funcionamento, do ciclo do

combustvel nuclear, das vantagens e desvantagens dessa fonte, riscos do processode produo, quantidade de usinas no mundo bem como dos grandes produtoresdessa energia. Relembrar ainda alguns acidentes ocorridos ao longo da historia nasusinas nucleares.


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3 . DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO

3.1. Usina Nuclear

3.1.1.Histria

A primeira usina nuclear do mundo, com propsito civil, foi construda na Rssia, nacidade de Obnisk. O projeto foi iniciado em janeiro de 1951e teve sua construoconcluda em junho de 1954. Por at 10 anos foi o nico reator civil em operao na

Unio Sovitica, com previso de vida til de operao at 1984, mas com asdemandas econmicas a estrutura s foi desativada definitivamente em 29 de abrilde 2002. O projeto e reator foram batizados de AM-1 ( ,, tomoPacifico), com uma capacidade de operao de 6 MW seria o suficiente para 20.000casas modernas. Mas as pesquisas para a descoberta da energia nuclear j data dosculo XIX e a mesma foi usada na segunda guerra mundial quando os EstadosUnidos lanou uma bomba atmica na cidade de Hiroshima no Japo A deciso daimplementao de uma usina termonuclear no Brasil aconteceu de fato em 1969,quando foi delegado a Furnas Centrais Eltricas SA a incumbncia de construirnossa primeira usina nuclear em junho de 1974. As obras civis da Usina Nuclear deAngra 1 estavam em pleno andamento quando o Governo Federal decidiu ampliar oprojeto, autorizando Furnas a construir a segunda usina. Mais tarde, no dia 27 dejunho de 1975, com a justificativa de que o Brasil j apontava escassez de energiaeltrica para meados dos anos 90 e incio do sculo 21, uma vez que o potencialhidroeltrico j se apresentava quase que totalmente instalado, foi assinado nacidade alem de Bonn o Acordo de Cooperao Nuclear, pelo qual o Brasilcompraria oito usinas nucleares e obteria toda a tecnologia necessria ao seudesenvolvimento nesse setor.

3.1.2. O mineral urnio

O Brasil possui uma das maiores reservas mundiais de urnio o que permite osuprimento das necessidades domsticas a longo prazo e uma possveldisponibilizao do excedente para o mercado externo. Toda esta riqueza mostraque o Brasil - face sua extenso territorial, reservas asseguradas e domnio datecnologia de todas as etapas do ciclo do combustvel - ocupar uma posio

estratgica em relao demanda de fontes energticas. A principal aplicaocomercial do urnio, ver figura 1, na gerao de energia eltrica, como


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combustvel para os reatores nucleares de potncia. O urnio garantia de futurocom energia, de desenvolvimento planejado e encontra-se inserido nasnecessidades do sculo 21.

Figura 1: Fragmentos de urnio extrado da natureza

Minrio de urnio toda concentrao natural de mineral ou minerais na qual ournio ocorre em propores e condies tais que permitam sua exploraoeconmica. Ele se distribui sobre toda a crosta terrestre, como constituinte damaioria das rochas. No tem uma cor caracterstica, pode ser amarelo, marrom, ocre

branco, cinza... as muitas cores da terra. O que o diferencia de outros minerais asua propriedade fsica de emitir partculas radioativas, a radioatividade, que aproveitada para produzir calor e gerar energia.

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3.1.2.1. Unidades Produtoras

O Brasil possui uma das maiores reservas mundiais de urnio o que permite osuprimento das necessidades internas a longo prazo e a disponibilizao doexcedente para o mercado externo. O Pas registra a stima maior reserva geolgicade urnio do mundo. Com cerca de 309.000t de U3O8 nos Estados da Bahia, Cear,Paran e Minas Gerais, como mostra a Figura 2, entre outras ocorrncias. Porm anica mina de urnio em operao em toda a Amrica Latina operada pela INB emCaetit, no sudoeste da Bahia As reservas geolgicas brasileiras evoluram de 9.400

toneladas, conhecidas em 1975, para a atual quantidade, podendo certamente serampliadas com novos trabalhos de prospeco e pesquisa mineral j que essesforam realizados em apenas 25% do territrio nacional. O Pas possui tambm


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ocorrncias uranferas associadas a outros minerais, como aqueles encontrados nosdepsitos de Pitinga no Estado do Amazonas alm de reas extremamentepromissoras como a de Carajs, no Estado do Par. Nesses, se estima um potencialadicional de 300.000t.

Figura 2: Reservas brasileiras de urnio

3.1.2.2. Distrito Uranfero de Lagoa Real

O Distrito Uranfero de Lagoa Real est localizado numa regio montanhosa nocentro-sul do Estado da Bahia, a cerca de 20 km a nordeste da cidade de Caetit.Foi descoberto durante a execuo de uma srie de levantamentos aero geofsicos,entre 1976 e 1977, e levaram a identificao de 19 reas mineralizadas. Um trabalhomais detalhado de gama-espectrometria levou descoberta de 33 ocorrnciasuranferas adicionais, tambm avaliadas. O macio de Caetit est localizado naporo sul do Craton de So Francisco, na Bahia. Ele tem cerca de 80 km decomprimento e largura varivel entre 30 e 50 km. formado por microclina-gnaissesarqueanos juntamente com granito, granodiorito, sienito e anfibolito. Ao sul, leste enorte encontram-se extensas reas rebaixadas sotopostas principalmente porgnaisses e xistos verdes de idade Arqueana ou Proterozica Inferior. A regio foiainda submetida a trs ciclos tectnicos durante os quais as rochas foramrejuvenescidas. Isso inclui os ciclos Guriense (3.000 Ma), Transamaznico (18002100 Ma) e Espinhao/Brasiliano (1.800 - 500 Ma) dentre os quais o ltimo foi omais significativo no que diz respeito mineralizao de Lagoa Real. O projeto

bsico de mina foi concludo em 1996, indicando uma lavra de cu aberto na jazidada Cachoeira (anomalia 13). Esta anomalia com teor mdio de 3.000 ppm prev a


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produo de cerca 400 toneladas/ano de urnio. Gradualmente sero exploradosoutros depsitos, dentre 33 existentes.

3.1.2.3. Depsito de Santa Quitria (CE)

O depsito de Santa Quitria, originalmente conhecido como Itataia,ver figura 2, estlocalizado na parte central do Estado do Cear, a cerca de 45 Km a sudeste dacidade de Santa Quitria. O distrito P-U da regio central do Cear divide-se emduas unidades tectnicas conhecidas como Cinturo Dobrado de Jaguaribe e oMacio de Santa Quitria, sendo esses limites realados por duas grandes falhas

transcorrentes conhecidas como Groara e Itatira. As rochas primitivas do Macio deSanta Quitria consistem em rochas sedimentares vulcnicas e possivelmenterochas bsicas. Estas foram submetidas a alto grau de migmatizao etransformadas pela granitizao da crosta cerca de 2 milhes de anos.Posteriormente, foram rejuvenescidas em dois processos a 1,3 e a 0,54 milhes deanos respectivamente. As rochas hospedeiras que envolvem o depsito de SantaQuitria so paragnaises juntamente com grandes lentes de carbonato ao longo doCinturo Dobrado de Jaquaribe. As primeiras anomalias da regio foramdescobertas em 1975 e a rocha na qual ocorre mais de 80% da mineralizao temsido descrita como colofanito.

3.1.2.4 Produo de concentrado de minrio de urnio - U3O8

A rocha que contm urnio extrada do solo e em seguida submetida a umprocesso industrial chamado lixiviao, ver Figura 3, para retirada do urnio. Doprocesso resulta um licor, que levado usina de beneficiamento, onde clarificadoe filtrado, passando ento um processo qumico at se transformar num sal de coramarela, o concentrado de urnio, cuja composio qumica o diuranato de

amnio, conhecido como yellowcake ou concentrado de U3O8. A partir doconcentrado e at a gerao de energia eltrica, o urnio passa por outras etapasdo chamado ciclo do combustvel nuclear: a converso em gs, o enriquecimentoisotpico, a produo de p de UO2, a fabricao de pastilhas e a montagem doelemento combustvel. O urnio se distribui sobre toda a crosta terrestre aparecendocomo constituinte da maioria das rochas. As reservas deste elemento, para que setornem economicamente atrativas, dependem do teor de urnio presente assimcomo da alternativa tecnolgica usada para o seu aproveitamento.


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Figura 3: Fluxograma de Processo.Britagem do minrio Formao da pilha de minrio Lixiviao do minrio Obteno dolicor uranfero Clarificao Extrao por solventes Precipitao Filtrao do DUASecagem do DUA Entamboramento do DUA.

3.2. Ciclo do combustvel nuclear

O ciclo do combustvel nuclear, como mostra a figura 4, o conjunto de etapas doprocesso industrial que transforma o mineral urnio, desde quando ele encontradoem estado natural at sua utilizao como combustvel dentro de uma usina nuclear.

Figura 4: Ciclo do combustvel nuclear


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Como visto, ciclo do combustvel nuclear se divide em 7etapas diferentes: 1. 2. 3. 4.5. 6. 7. Minerao e beneficiamento Converso Enriquecimento Reconverso

Pastilhas Elem. Combustvel Gerao

3.2.1 Minerao e beneficiamento

A minerao e a produo de concentrado de urnio consistem na primeira etapa dociclo do combustvel. Aps o conjunto de operaes, que tm como objetivodescobrir uma jazida e fazer sua avaliao econmica - prospeco e pesquisa -

determina-se o local onde ser realizada a extrao do minrio do solo, e o inciodos procedimentos para minerao e para o beneficiamento. Na usina debeneficiamento o urnio extrado do minrio, purificado e concentrado sob a formade um sal de cor amarela, conhecido como "yellow cake". Tais atividades sodesenvolvidas no municpio de Caetit, no Estado da Bahia. Ver figura 5 e figura 6.

Figura 5: Mina Cachoeira Caetit (BA).

Fase de lavra do Corpo 1, mostrando cava a cu aberto com bancadas de 5 metrosde altura e bermas de 3 m de largura. Profundidade atual de 70 metros, visando aprofundidade de 120 m.

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O Brasil est hoje, ao lado da Austrlia, Canad, Cazaquisto, frica do Sul,Estados Unidos, Rssia e Nambia, entre os pases que possuem grandes reservasde urnio, a matria-prima utilizada para produzir o combustvel usado nos reatoresnucleares.

3.2.2 Converso de U3O8 em UF6

a transformao do yellowcake (U3O8) em hexafluoreto de urnio (UF6). Na usinade converso, o urnio sob a forma de yellowcake, mostrado na figura 6, dissolvido e purificado, obtendo-se ento o urnio nuclearmente puro, A seguir, convertido para o estado gasoso, o hexafluoreto de urnio (UF6), para permitir atransformao seguinte.

Figura 6: Barril contendo yellowcake

Observa-se, na esteira, o diuranato de amnioDUA (yellow cake), em fase desecagem

3.2.3 Enriquecimento

O urnio encontrado na natureza no serve para utilizao em usinas nucleares,pois s possui 1% do istopo 2-3-5, que o que interessa por ser capaz de sequebrar, produzindo calor e energia. Enriquecer urnio separar do urnio natural, oistopo 2-3-5. H vrios mtodos para separar istopos para enriquecer Urnio, masum dos mais eficientes usar ultra centrfugas. Essa mquina nada mais do queum gigantesco cilindro oco, girando em alta velocidade. Como pode ser observadona figura 7:


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Figura 7 : Ultra centrifuga utilizada no enriquecimento do urnio

A ultra centrfuga uma proeza de metalurgia e engenharia mecnica: cada uma

dessas mquinas, de seis metros de altura, gira a 70 mil rotaes por minuto. Ummoderno motor de Frmula 1, por exemplo, gira a apenas 16 mil rotaes porminuto. O urnio transformado em gs jogado dentro da ultra centrfuga e oistopo2-3-5, se acumula no centro da mquina. O gs recuperado no centro enviado para uma nova centrfuga, que repete o processo sucessivamente,aumentando o grau de concentrao de urnio. As usinas que fazem esse processopossuem milhares de centrfugas Dependendo do tamanho da cascata de ultracentrfugas, o urnio fica enriquecido em 3,5% (utilizado em reatores), 20% (utilizadopara fins medicinais) ou 90% (utilizado para bombas, como a de Hiroshima).

3.2.4 Reconverso

O hexafluoreto de urnio (UF6) transformado em dixido de urnio (UO2).Reconverso o retorno do gs UF6 ao estado slido, sob a forma de p de dixidode urnio (UO2). figura 8 mostra como feito esse processo.


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Figura 8: Reconverso do hexaflorato de urnio (UF6) em dixido de urnio (UO2)

No estado slido, em recipientes cilndricos, o urnio enriquecido, na forma dehexafluoreto de urnio (UF6), levado para aquecimento no vaporizador. A 100C oUF6, j no estado gasoso, misturado com outros dois gases: gs carbnico (CO2)e gs amonaco (NH3), em um tanque precipitador, contendo gua desmineralizada

(pura). A reao qumica entre estes compostos produz o tricarbonato de amnio euranila (TCAU), slido amarelo insolvel em gua. Em seguida, o contedo doprecipitador bombeado para filtros rotativos a vcuo 5 onde o p de TCAU secoe transportado para o alimentador do forno . No forno de leito fluidizado, temperatura de 600 C, o TCAU alimentado juntamente com gs hidrognio (H2) evapor d'gua. O produto gerado (dixido de urnio UO2), ainda instvel - descarregado no estabilizador [9] onde recebe a adio de gs nitrognio (N2) e ar.Aps a estabilizao, o UO2 transportado para grandes caixas giratriasmisturadoras, os homogeneizadores, onde a este p adicionado outro compostode urnio (U308), estando pronto e disposio da FCN Pastilhas.

3.2.5 Pastilhas

Duas pastilhas de urnio produzem energia suficiente para atender, por um ms,uma residncia mdia em que vivam quatro pessoas. Estas pastilhas de dixido deurnio (UO2), que tem a forma de um cilindro de mais ou menos um centmetro decomprimento e de dimetro so produzidas na Fbrica de Combustvel Nuclear(FCN) - Pastilhas, que aps serem submetidas a diversos testes dimensionais

metalogrficos e qumicos - estaro aptas a compor o Elemento combustvel,combustvel para centrais nucleares. Acompanhe o esquema da Figura 9, paraentender o processo de fabricao das pastilhas de urnio.


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Figura 9: Fabricao das pastilhas de urnio (UO2)

Aps o processo de mistura (homogeneizao) com U3O8, o p de UO2 transportado para uma prensa rotativa automtica, onde so produzidas aspastilhas. Nesta fase do processo estas so chamadas de "pastilhas verdes" . As"pastilhas verdes", ainda relativamente frgeis, so encaminhados ao forno desinterizao, sob temperatura de 1750 C, em processo semelhante ao dafabricao de cermicas, onde adquirem resistncia (ou endurecimento) necessrias condies de operao a que sero submetidas dentro de um reator de umausina nuclear. As pastilhas sinterizadas passam, ainda, por uma etapa de retificao

para o ajuste fino das suas dimenses. Aps a retificao todas as pastilhassinterizadas so verificadas atravs de medio a laser, que rejeita aquelas cujacircunferncia estiver fora dos padres adequados. As pastilhas sinterizadasaprovadas so acondicionadas em caixas e armazenadas adequadamente. Osequipamentos so mantidos sob ventilao/exausto controladas, visando manuteno da boa qualidade do ar no interior da fbrica.

3.2.6 Elemento combustvel

composto pelas pastilhas de dixido de urnio montadas em tubos de uma ligametlica especial - o zircaloy - formando um conjunto de varetas, cuja estrutura mantida rgida por reticulados chamados grades espaadoras.

O Elemento Combustvel a fonte geradora do calor para gerao de energiaeltrica, em uma usina nuclear, devido fisso de ncleos de tomos de urnio. Oelemento combustvel um conjunto de 235 varetas combustveis - fabricadas emzircaloy - rigidamente posicionadas em uma estrutura metlica, formada por grades

espaadoras; 21 tubos-guias e dois bocais, um inferior e outro superior. Nos tubos-guias so inseridas as barras de controle da reao nuclear. Antes de serem unidasa estes tubos por solda eletrnica, as grades espaadoras so alinhadas por


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equipamentos de alta preciso. A solda das extremidades das varetas se d ematmosfera de gs inerte e sua qualidade verificada por raios-X. As pastilhas deurnio, antes de serem inseridas nas varetas combustveis, so pesadas earrumadas em carregadores e secadas em forno especiais. Simultaneamente, ostubos de zircaloy tm suas medidas conferidas por testes de ultra-som e sominuciosamente limpos. S ento as pastilhas so acomodadas dentro das varetassob a presso de uma mola afastada do urnio atravs de isolantes trmicos dexidos de alumnio. Um elemento combustvel supre de energia 42.000 residnciasmdias durante um ms.

3.2.7 Gerao de energia

As usinas nucleares so centrais termoeltricas - como as convencionais compostasde um sistema de gerao de vapor, uma turbina para transformao do vapor emenergia mecnica e de um gerador para a transformao de energia mecnica emenergia eltrica, como mostra a figura10. A gerao de vapor, no ocorre emconsequncia da combusto de uma material combustvel, como o carvo e leo, esim devido fisso de ncleos de tomos de urnio. A empresa EletrobrsTermonuclear S.A. - ELETRONUCLEAR a responsvel, no Brasil, pelo projeto,construo e operao da Central Nuclear Almirante lvaro Alberto (CNAAA), querene as usinas de Angra I e II.

Figura 10: Gerao de energia em uma usina nuclear


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3.3. Definio de Energia Nuclear

A energia nuclear a energia liberada durante a fisso ou fuso dos ncleosatmicos. As quantidades de energia que podem ser obtidas mediante processosnucleares superam em muitas as que se pode obter mediante processos qumicos,que s utilizam as regies externas do tomo. Alguns istopos de certos elementosapresentam a capacidade de atravs de reaes nucleares, emitirem energiadurante o processo. Baseia-se no princpio que nas reaes nucleares ocorre umatransformao de massa em energia. A reao nuclear a modificao dacomposio do ncleo atmico, ver figura 11, de um elemento podendo transformar-

se em outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em algunselementos; em outros se deve provocar a reao mediante tcnicas debombardeamento de nutrons ou outras.

Figura 11: Representao de um ncleo atmico

Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convert-la em calor. Afisso nuclear e a fuso nuclear. Na fsica nuclear o processo de fisso nuclear,mostrado na figura 12, a quebra do ncleo de um tomo instvel em dois tomosmenores pelo bombardeamento de partculas como nutrons. Os istopos formadospela diviso tm massa parecida, no entanto geralmente seguem a proporo demassa de 3 para 2. O processo de fisso uma reao exotrmica onde h

liberao violenta de energia, ver figura 13, por isso pode ser comumente observadoem usinas nucleares e/ou bombas atmicas. A fisso considerada uma forma de


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transmutao nuclear, pois os fragmentos gerados no so do mesmo elemento doque o istopo gerador.

Figura 12: Fisso Nuclear

Figura 13: Reao em cadeia da fisso nuclear

J na fuso nuclear acontece o processo no qual dois ou mais ncleos atmicos sejuntam e formam um outro ncleo de maior nmero atmico, ver Figura 14. A fusonuclear requer muita energia para acontecer, e geralmente libera muito mais energiaque consome. Quando ocorre com elementos mais leves que o ferro e o nquel (quepossuem as maiores foras de coeso nuclear de todos os tomos, sendo, portantomais estveis) ela geralmente libera energia, e com elementos mais pesados ela

consome. At hoje, incio do sculo XXI, ainda no foi encontrada uma forma decontrolar a fuso nuclear como acontece com a fisso.


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Figura 14: Fuso Nuclear

3.4. Funcionamento de uma Usina Nuclear

O funcionamento de uma usina nuclear bastante parecido ao de uma usina

trmica. A diferena que ao invs de termos calor gerado pela queima de umcombustvel fssil, como o carvo, o leo ou gs, nas usinas nucleares o calor gerado pelas transformaes que se passam nos tomos de urnio nas cpsulas decombustvel. O calor gerado no ncleo do reator aquece a gua do circuito primrio.Esta gua circula pelos tubos de um equipamento chamado Gerador de Vapor. Agua de outro circuito em contato com os tubos do Gerador de Vapor se vaporiza aalta presso, fazendo girar um conjunto de turbinas que tem junto a seu eixo umgerador eltrico. O movimento do gerador eltrico produz a energia, entregue aosistema para distribuio. como mostra a Figura 15.No Circuito Primrio, a gua que corre por esse circuito altamente radioativa e

mantida a uma temperatura de 320 C. O Pressurizador mantm a gua radioativaem alta presso. Por isso, mesmo estando muito quente, ela no evapora. J noCircuito Secundrio o gerador de vapor o calor da gua radioativa usado paraaquecer o circuito secundrio da tubulao. Assim, a gua que passa nessesegundo circuito, sob presso normal, vira vapor


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Figura 15: Funcionamento de uma usina termonuclear

Os reatores de fisso mais empregados nas termonucleares so os LWR (LightWater Reator) que utilizam agua como refrigerante moderador e uranio enriquecidocomo combustvel. Os mais utilizados so os BWR (Boiling Water Reator ou Reatorde gua em ebulio ) e os PWR (Pressure Water Reator ou Reatores de gua apresso), ver figura 16, estes ltimos considerados atualmente como padro. Em2001 existiam 345 em funcionamento. Os reatores LWRs, produzem 85% daeletricidade gerada por energia nuclear em todo o mundo (100% nos estados unidos

). As varetas de controle so inseridas e retiradas do ncleo do reator para absorveros nutrons, regulando, assim, a taxa de fisso e a quantidade de energiaproduzida. o refrigerante, circula pelo ncleo do reator para remover o calor e evitarque as varetas combustveis e outros materiais se derretam e para produzir vapor afim de gerar eletricidade. O maior perigo nos reatores resfriados a agua a falta derefrigerante, o que permitiria que o combustvel nuclear se superaquecesse, fundissee liberasse materiais radioativos no meio ambiente. Um LWR inclui um sistema derefrigerao de ncleo de emergncia como um suporte para auxiliar na prevenode tais fundies. Um vaso de contenso com paredes espessas e resistentesenvolve o ncleo do reator. Esse vaso tem a finalidade de evitar que materiaisradioativos sejam dispersos no meio ambiente em caso de uma exploso interna ouderretimento do ncleo dentro do reator bem como proteger o ncleo de ameaas


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externas, como ser atingido por um avio. Piscinas de agua ou recipientes secoscom espessas paredes de ao so utilizadas para armazenamento local das varetasde combustvel gasto e altamente radioativas removidas quando os reatores soreabastecidos. Tais piscinas se localizam em um prdio separado que no tobem protegido como o ncleo do reator e muito mais vulnervel a ser atingido porum avio ou ataques terroristas. O objetivo em longo prazo transportar essasvaretas e outros resduos radioativos a uma instalao subterrnea para oarmazenamento de longo prazo.

Figura 16: Reatores PWR e BWR


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3.5 A Energia nuclear no Brasil

A procura da tecnologia nuclear no Brasil comeou na dcada de 50, com o pioneironesta rea, Almirante lvaro Alberto, que entre outros feitos criou o ConselhoNacional de Pesquisa, em 1951, e que importou duas ultra-centrifugadoras daAlemanha para o enriquecimento do urnio, em 1953.

Era de se imaginar que o desenvolvimento transcorreria numa velocidade maior,porm ainda so obscuras as reais causas que impediram este deslanche, e o pasno passou da instalao de alguns centros de pesquisas na rea nuclear.

A deciso da implementao de uma usina termonuclear no Brasil aconteceu de fato

em 1969, quando foi delegado a Furnas Centrais Eltricas SA a incumbncia deconstruir nossa primeira usina nuclear. muito fcil concluir que em nenhummomento se pensou numa fonte para substituir a energia hidrulica, da mesmamaneira que tambm aps alguns anos, ficou bem claro que os objetivos no eramsimplesmente o domnio de uma nova tecnologia. Estvamos vivendo dentro de umregime de governo militar e o acesso ao conhecimento tecnolgico no camponuclear permitiria desenvolver no s submarinos nucleares mas armas atmicas. OPrograma Nuclear Paralelo, somente divulgado alguns anos mais tarde, deixou bemclaro as intenes do pas em dominar o ciclo do combustvel nuclear, tecnologiaesta somente do conhecimento de poucos pases no mundo

Em junho de 1974, as obras civis da Usina Nuclear de Angra 1 estavam em plenoandamento quando o Governo Federal decidiu ampliar o projeto, autorizando Furnasa construir a segunda usina.

Mais tarde, no dia 27 de junho de 1975, com a justificativa de que o Brasil japontava escassez de energia eltrica para meados dos anos 90 e incio do sculo21, uma vez que o potencial hidroeltrico j se apresentava quase que totalmenteinstalado, foi assinado na cidade alem de Bonn o Acordo de Cooperao Nuclear,pelo qual o Brasil compraria oito usinas nucleares e obteria toda a tecnologianecessria ao seu desenvolvimento nesse setor.

Desta maneira o Brasil dava um passo definitivo para o ingresso no clube depotncias atmicas e estava assim decidido o futuro energtico do Brasil, dandoincio "Era Nuclear Brasileira".

Angra 1 encontra-se em operao desde 1982 e fornece ao sistema eltricobrasileiro uma potncia de 657 MW. Angra 2, aps longos perodos de paralizaonas obras, inicia sua gerao entregando ao sistema eltrico mais 1300 MW, odobro de Angra 1.

A Central Nuclear de Angra, agora com duas unidades, est pronta para receber suaterceira unidade. Em funo do acordo firmado com a Alemanha, boa parte dosequipamentos desta usina j esto comprados e estocados no canteiro da Central,


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com as unidades 1 e 2 existentes, praticamente toda a infraestrutura necessriapara montar Angra 3 j existe, tais como pessoal treinado e qualificado para asreas de engenharia, construo e operao, bem como toda a infraestrutura decanteiro e sistemas auxiliares externos. Desta maneira, a construo de Angra 3

somente uma questo de tempo.

Proteo totalQuatro tipos de barreiras evitam que a usina contamine o ambiente

Edifcio do reatorEm forma de cpula, feito de concreto reforado para resistir a colises e ataques

Parede de aoTem trs centmetros de espessura e impede que materiais radioativos escapem emcaso de acidente

Vaso de presso a primeira embalagem de segurana para proteger o ncleo do reator. O de AngraII tem paredes de ao de 25 centmetros de espessura

Blindagem radiobiolgicaEssa parede de concreto e chumbo, com 1,5 metro de espessura, barra os raiosgama e os nutrons que eventualmente possam vazar

complexo nuclear de angra dos reis rea onde vai ficar a usina nuclear Angra 3
http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=usina+nuclear+no+brasil&source=images&cd=&cad=rja&docid=X6V6VHkg7fKwIM&tbnid=hk3697DZ0okf6M:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.nuctec.com.br/educacional/enbrasil.html&ei=IpddUY-bEImg9QTs8YGwAg&bvm=bv.44770516,d.dmQ&psig=AFQjCNGczRzR_OzI8Ol8u_-qkzrpS1yFww&ust=1365174401799690


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3.6. Usinas Nucleares no Mundo

Atualmente no mundo a participao da energia nuclear ainda muito pequena, secomparada com a grande quantidade de centrais trmicas baseadas no carvo,principal matria prima energtica do incio do sculo, e do leo, derivado dopetrleo. Mas j pode ser comparada quantidade de hidroeltricas, que foram asmais construdas durante os ltimos anos. Nos dias de hoje esto em operao, aoredor do mundo, parte concentradas na Amrica do Norte (EUA e Canad) eEuropa, em especial a Frana e o Leste Europeu, do antigo Bloco Socialista. Apesardos vrios movimentos governamentais em busca de parar a construo de usinasnucleares, no mundo ainda h 36 centrais em construo em 14 diferentes pases,evidenciando que essas centrais ainda sero responsveis por grande parte da

energia eltrica gerada no globo. De todos os pases detentores da tecnologianuclear, e que j implementaram centrais nucleares, 19 deles possuem mais de 25%da gerao nuclear.

3.7. Vantagens e Desvantagens da Energia Nuclear

Observa-se na mdia, em decorrncia do acidente nas usinas nucleares do Japo,um grande interesse sobre os reatores nucleares, o acompanhamento das causasdo acidente, sua evoluo e as aes tomadas. Isso exige um esclarecimento detcnicos do setor sobre os fenmenos ocorridos e a engenharia associada a umreator nuclear. Com tudo a maior preocupao maior com a questo dasegurana. Ser que realmente uma fonte segura para a humanidade, para o meioambiente e para o planeta? A energia nuclear, como j foi dito, uma energia norenovvel, que como todas as outras tm as suas vantagens e desvantagens.Vantagens

As termoeltricas nucleares no emitem poluentes que contribua para o efeitoestufa, o combustvel utilizado barato e em pequena quantidade (em comparaocom outras fontes de energia), alm de ser independente de condies ambientais eclimticas (no depende do sol, como a energia solar, ou da vazo dos rios, no casodas hidroeltricas), a poluio gerada (diretamente) quase inexistente. No ocupagrandes reas Desvantagens


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Apenas 10g de urnio podem ser suficientes para produzir a mesma quantidade deenergia que 700 kg de petrleo e 1200 kg de carvo

A construo de uma usina nuclear cara, em razo das tecnologias e seguranaempregadas, e demoradas. No h tecnologia eficiente para tratar o lixo radioativo

nuclear, e existe sempre o risco de o reator vazar ou explodir, liberando materialradioativo na atmosfera e nas terras prximas. Material esse que atualmente depositado em desertos, fundo de oceanos. No Brasil, temos em sua maioria usinashidreltricas, que utilizam a fora das guas em movimento para a gerao deenergia eltrica. Os exemplos mais famosos de usina termonuclear no pas so asduas usinas em funcionamento na cidade de Angra dos Reis, no Rio de Janeiro,Angras I, II e Angra III em fase de construo.

3.8. Acidentes em Usinas Nucleares ao Longo da Histria.

Chernobyl, 26 de abril de 1986.

O reator nmero 4 da usina sovitica de Chernobyl, na Ucrnia, explodiu durante umteste de segurana, causando a maior catstrofe nuclear civil da histria e deixandomais de 25 mil mortos, segundo estimativas oficiais. O acidente recebeu aclassificao de nvel mxima, 7. O combustvel nuclear queimou durante 10 dias,jogando na atmosfera radionucldeos de uma intensidade equivalente a mais de 200

bombas atmicas iguais que caiu em Hiroshima. Trs quartos da Europa foramcontaminados.

EUA, 28 de maro de 1979.

Em Three Mile Island (Pensilvnia), uma falha humana impediu o resfriamentonormal de um reator, cujo centro comeou a derreter. Os dejetos radioativosprovocaram uma enorme contaminao no interior do recinto de confinamento,

destruindo 70% do ncleo do reator. Um dia depois do acidente, um grupo deecologistas mediu a radioatividade em volta da usina. Sua intensidade era oito vezesmaior que a letal. Cerca de 140 mil pessoas foram evacuadas das proximidades do


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local. O acidente foi classificado no nvel 5 da escala internacional de eventosnucleares (INES), que vai de 0 a 7.

EUA, agosto de 1979.

Um vazamento de urnio em uma instalao nuclear secreta perto de Erwin(Tennessee) contaminou cerca de mil pessoas.

Japo, 12 de maro de 2011.

O terremoto de 9 pontos da Escala Richter que atingiu o Japo em 11 de maro,

causou estragos na usina nuclear Daiichi, em Fukushima, cerca de 250 quilmetrosao norte de Tquio. Exploses em trs dos seis reatores da usina deixaram escaparradiao em nveis que se aproximam do preocupante, segundo as autoridadesjaponesas. O acidente foi classificado no nvel 5 da escala internacional de eventosnucleares (INES) pelas autoridades japonesas.

Japo, maro de 1997.

A usina experimental de reprocessamento de Tokai (nordeste de Tquio) foiparcialmente paralisada depois de um incndio e de uma exploso que contaminou37 pessoas, em um acidente ocorrido no dia 11 de maro de 1997.

Japo, setembro de 1999.

A mesma usina voltou a ser palco de um novo acidente nuclear em 30 de setembrode 1999, devido a erro humano, provocando a morte de dois tcnicos. Mais de 600pessoas, funcionrios e habitantes dos arredores, foram expostos radiao e cerca

de 320 mil pessoas foram evacuadas. Os dois tcnicos haviam provocado umareao nuclear descontrolada, Ao utilizar uma quantidade de urnio muito superior prevista durante o processo de fabricao.

Japo, 9 de agosto de 2004.

Na usina nuclear de Mihama, a 320 quilmetros a oeste de Tquio, um vapor noradioativo vazou por um encanamento que se rompeu em seguida, ao que parece,por uma grande corroso, provocando a morte de cinco funcionrios por queimadura


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Rssia, abril de 1993.

Uma exploso na usina de reprocessamento de combustvel irradiado em Tomsk-7,cidade secreta da Sibria Ocidental, provocou a formao de uma nuvem e aprojeo de matrias radioativas. O nmero de vtimas desconhecido. A cidade,hoje chamada de Seversk, fechada e s pode ser visitada a convite. Possuidiversos reatores nucleares e indstrias qumicas para separao, enriquecimento ereprocessamento de urnio e plutnio.

Frana, 23 de julho de 2008.

Durante uma operao de manuteno realizada em um dos reatores da usinanuclear de Tricastin, no sul da Frana, substncias radioativas vazaram,contaminando muito levemente uma centena de empregados. Segundo autoridadesfrancesas, as substncias chegaram a atingir dois rios prximos ao local.Autoridades chegaram a proibir o consumo de gua e a prtica de pesca e esportesnos rios.

4. CONCLUSO

Por mais que fique comprovado que um mtodo seguro de obteno deeletricidade, que os danos ao meio ambiente, principalmente pela pouca emisso degases, so muito poucos em comparao com uma termoeltrica, por exemplo, nose pode esconder o temor, por parte de uma termonuclear, a um desastre nuclear,principalmente por se conhecer as gravssimas consequncias de um fato comoesse. Porm como o Brasil um pas passivo de grandes eventos naturais comoterremotos, tsunamis entre outros, o mesmo est, em tese, pouco ameaado por

eventos dessa natureza. Com tudo pode-se concluir com o desenvolvimento dessetrabalho que a usina nuclear uma grande fonte geradora de energia, assimtornando possvel o esclarecimento do que , e como funcionam as usinastermonucleares, e que a mesma uma energia com inmeras vantagens, tanto anvel energtico, como ambiental e econmico, mas as suas desvantagens so degrande peso, devido ao lixo radioativo produzido, e os riscos de acidentes que cadavez diminuem mais, mas que ainda podem acontecer, como se viu na Ucrnia,Estados Unidos e Japo.

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5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

Material da Internet:

Definies. Disponvel em: http://www.inb.gov.brhttp://www.suapesquisa.com/cienciastecnologia/fontes_energia.htmhttp://www.infobibos.com/Artigos/2011_2/EnergiaNuclear/Index.htmhttp://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/geografia/10energianuclear.htm http://www.brasilescola.com/quimica/producao-energia-nas-usinas-

nucleares.htmhttp://www.nuctec.com.br/educacional/enbrasil.html

Imagens. Disponvel em:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ec/Uranium2.jpg/170

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http://www.inb.gov.br/pt-br/manager/show. aspx?show_arquivo=institucional&show_campo=institucional_imagem_pq&show_chave=institucional_id=44

https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:6OlJW00AnOwJ:www.esg.br/uploads/2012/03/OLIVEIRAMarcos.pdf+A+rocha+que+cont%C3%A9m+ur%C3%A2nio+%C3%A9+extra%C3%ADda+do+solo+e+em+seguida+submetida+a+um+processo+industrial+chamado+lixivia%C3%A7%C3%A3o,+ver+Figura+3,+para+retirada+do+ur%C3%A2nio&hl=pt-BR&gl=br&pid=bl&srcid=ADGEESg_QbctWIAnztg-zWQQJp1kG24y3J7Hyd7YaYwr_wsUDAxv4mLyTwfal6u9-odVjX3lICW-C7QTG31W6RRyJY6bK8XwxohWmjdUZ2IL0rbS1PTNaHenedb1CfecUmFIU9Pqx6u

N&sig=AHIEtbR_PWio9H-J8qTbvG47rRgZ32qHMAhttp://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/meio-ambiente-energia-

nuclear/imagens/Gerac8.jpg

Histria. Disponvel em:

http://www.inb.gov.br/

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