Energia Nuclear

Energia Nuclear

(Parte 1 de 4)

Energia Nuclear Apostila educativa

Por ELIEZER DE MOURA CARDOSO Colaboradores: Ismar Pinto Alves José Mendonça de Lima Pedro Paulo de Lima e Silva Claudio Braz Sonia Pestana

Comissão Nacional de Energia Nuclear

Rua General Severiano, 90 - Botafogo - Rio de Janeiro - RJ - CEP 22290-901 w.cnen.gov.br

Apostila educativa Energia Nuclear

Comissão Nacional de Energia Nuclear w.cnen.gov.br Página 2

Energia Nuclear

Apostila educativa Energia Nuclear

Comissão Nacional de Energia Nuclear w.cnen.gov.br Página 3

ENERGIA, 4 Matéria e Energia, 5 Uso da Energia, 6 Conversão de Energia, 6 Conversão para Energia Elétrica, 7

ESTRUTURA DA MATÉRIA, 8 Estrutura do Núcleo, 9 O Átomo, 9

A ENERGIA NUCLEAR, 10 Utilização da Energia Nuclear, 10 Fissão Nuclear, 1 Reação em Cadeia, 1 Isótopos, 12 Enriquecimento de Urânio, 13 Urânio Enriquecido, 13 Controle da Reação de Fissão Nuclear em Cadeia, 14

O REATOR NUCLEAR, 15 Reator Nuclear e Bomba Atômica, 16 O Combustível Nuclear, 16 Varetas de Combustível, 17 O Reator Nuclear existente em Angra, 17 Barras de Controle, 18 Vaso de Pressão, 18 Circuito Secundário, 19 Circuito Primário, 19 Independência entre os sistemas de refrigeração, 20 A Contenção, 20 Edifício do Reator, 21

A SEGURANÇA DOS REATORES NUCLEARES, 2 Acidente Nuclear - definição, 2 Filosofia de Segurança, 2 Sistemas Ativos de Segurança, 2 Projeto de uma Usina Nuclear, 23 Controle de Qualidade, 23 Operação, 23 Vazamentos em Reatores Nucleares, 24 Fiscalização e Auditoria, 24 Acidente Nuclear em Three Miles Island, 25 O Reator Nuclear de Chernobyl, 26

O Acidente de Chernobyl, 27

Apostila educativa Energia Nuclear

Comissão Nacional de Energia Nuclear w.cnen.gov.br Página 4

De um modo geral, a energia pode ser definida como capacidade de realizar trabalho ou como o resultado da realização de um trabalho. Na prática, a energia é melhor “sentida” do que definida. Quando se olha para o Sol, tem-se a sensação de que ele é dotado de muita energia, devido à luz e ao calor que emite constantemente.

Existem várias formas ou modalidades de energia: a)Energia cinética: associada ao movimento dos corpos. b)Energia potencial: armazenada num corpo material ou numa posição no espaço e que pode ser convertida em energia “sensível” a partir de uma modificação de seu estado, podendo ser citadas, por exemplo, a energia potencial gravitacional, energia química, energia de combustíveis e a energia existente nos átomos. c)Luz e Calor são duas outras modalidades de energia: energia luminosa e energia térmica, fáceis de serem “sentidas”.

Formas de Energia

Apostila educativa Energia Nuclear

Comissão Nacional de Energia Nuclear w.cnen.gov.br Página 5

percebida por meio de sua atração sobre alguns materiais, como o ferro.

d) Outras formas de energia, como a energia magnética (ímã). Esta só pode ser

Matéria e Energia

Se um carro, a uma velocidade de 30 km/h, bater em um muro, vai ficar todo amassado e quase nada vai acontecer com o muro. Se um caminhão carregado, também a 30 km/h, bater no mesmo muro, vai “arrebentá-lo” e o caminhão quase nada sofrerá. Isso significa que, quanto maior a massa, maior a energia associada ao movimento.

Apostila educativa Energia Nuclear

Comissão Nacional de Energia Nuclear w.cnen.gov.br Página 6

Conversão de Energia

Uso da Energia

A humanidade tem procurado usar a energia que a cerca e a energia do próprio corpo, para obter maior conforto, melhores condições de vida, maior facilidade de trabalho, etc. Para a fabricação de um carro, de um caminhão, de uma geladeira ou de uma bicicleta, é preciso ter disponível muita energia elétrica, térmica e mecânica. A energia elétrica é muito importante para as indústrias, porque torna possível a iluminação dos locais de trabalho, o acionamento de motores, equipamentos e instrumentos de medição. Para todas as pessoas, entre outras aplicações, serve para iluminar as ruas e as casas, para fazer funcionar os aparelhos de televisão, os eletrodomésticos e os elevadores. Por todos esses motivos, é interessante converter outras formas de energia em energia elétrica.

Um bom exemplo de conversão de uma forma de energia em outra é o nosso corpo.

A energia liberada pelas reações químicas que ocorrem nos diversos órgãos (estômago, intestinos, fígado, músculos, sangue, etc.) é convertida em ações ou movimentos (andar, correr, trabalhar, etc.). Nesses casos, a energia química é convertida em energia cinética.

Apostila educativa Energia Nuclear

Comissão Nacional de Energia Nuclear w.cnen.gov.br Página 7

Quando suamos, estamos eliminando o excesso de energia recebida pelo nosso corpo (exposição ao Sol, por exemplo) ou gerado por uma taxa anormal de reações químicas dentro dele, para que sua temperatura permaneça em um valor constante de 36,5 oC. Esse calor é o resultado da transformação da energia química em energia térmica.

Conversão para Energia Elétrica

Numa Usina Hidroelétrica, converte-se em eletricidade a energia de movimento de correntes de água. O dispositivo de conversão é formado por uma turbina acoplada a um gerador. Uma turbina para geração de energia elétrica é constituída de um eixo, dotado de pás. Estas podem ser acionadas por água corrente e, então, o seu eixo entra em rotação e move a parte interna do gerador, fazendo aparecer, por um fenômeno denominado indução eletromagnética, uma corrente elétrica nos fios de sua parte externa.

Apostila educativa Energia Nuclear

Comissão Nacional de Energia Nuclear w.cnen.gov.br Página 8

Se as pás forem movidas por passagem de vapor, obtido por aquecimento de água, como se fosse uma grande chaleira, tem-se, então, uma Usina Termelétrica. O calor pode ser gerado pela queima de óleo combustível, carvão ou gás.

O ferro é um material, ou melhor, um elemento químico bastante conhecido e fácil de ser encontrado. Se triturarmos uma barra de ferro, obteremos pedaços cada vez menores, até atingirmos um tamanho mínimo, que ainda apresentará as propriedades químicas do ferro. Essa menor estrutura, que apresenta ainda as propriedades de um elemento químico, é denominada ÁTOMO, que significa indivisível.

Apostila educativa Energia Nuclear

Comissão Nacional de Energia Nuclear w.cnen.gov.br Página 9

O Átomo

Por muito tempo, pensou-se que o átomo, na forma acima definida, seria a menor porção da matéria e teria uma estrutura compacta. Atualmente, sabemos que o átomo é constituído por partículas menores (sub-atômicas), distribuídas numa forma semelhante à do Sistema Solar. Existe um núcleo, onde fica concentrada a massa do átomo, equivalente ao Sol, e minúsculas partículas que giram em seu redor, denominadas elétrons, correspondentes aos planetas. Os elétrons são partículas de carga negativa e massa muito pequena. O átomo possui também, como o Sistema Solar, grandes espaços vazios, que podem ser atravessados por partículas menores que ele.

O núcleo do átomo é constituído de partículas de carga positiva, chamadas prótons, e de partículas de mesmo tamanho mas sem carga, denominadas nêutrons. Prótons e nêutrons são mantidos juntos no núcleo por forças, até o momento, não totalmente identificadas.

Estrutura do Núcleo

A comparação com o sistema solar, embora sirva para dar uma idéia visual da estrutura do átomo, destacando os “grandes espaços vazios”, não exprime a realidade. No sistema solar, os planetas se distribuem quase todos num mesmo plano de rotação ao redor do Sol. No átomo, os elétrons se distribuem em vários planos em torno do núcleo. Não é possível determinar simultaneamente a posição de um elétron e sua velocidade num dado instante.

Apostila educativa Energia Nuclear

Comissão Nacional de Energia Nuclear w.cnen.gov.br Página 10

(Parte 1 de 4)

Comentários