energia nuclear - cnen

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Energia Nuclear Apostila educativa

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

Comissªo Nacional de Energia Nuclear

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Energia Nuclear

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ENERGIA, 4 MatØria e Energia, 5 Uso da Energia, 6 Conversªo de Energia, 6 Conversªo para Energia ElØtrica, 7

ESTRUTURA DA MATÉRIA, 8 Estrutura do Nœcleo, 9 O `tomo, 9

A ENERGIA NUCLEAR, 10 Utilizaçªo da Energia Nuclear, 10 Fissªo Nuclear, 1 Reaçªo em Cadeia, 1 Isótopos, 12 Enriquecimento de Urânio, 13 Urânio Enriquecido, 13 Controle da Reaçªo de Fissªo 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 Pressªo, 18 Circuito SecundÆrio, 19 Circuito PrimÆrio, 19 IndependŒncia entre os sistemas de refrigeraçªo, 20 A Contençªo, 20 Edifício do Reator, 21

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

O Acidente de Chernobyl, 27

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

Existem vÆrias formas ou modalidades de energia: a)Energia cinØtica: associada ao movimento dos corpos. b)Energia potencial: armazenada num corpo material ou numa posiçªo no espaço e que pode ser convertida em energia sensível a partir de uma modificaçªo de seu estado, podendo ser citadas, por exemplo, a energia potencial gravitacional, energia química, energia de combustíveis e a energia existente nos Ætomos. c)Luz e Calor sªo duas outras modalidades de energia: energia luminosa e energia tØrmica, fÆceis de serem sentidas .

Formas de Energia

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

d) Outras formas de energia, como a energia magnØtica (ímª). Esta só pode ser

MatØria 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 caminhªo carregado, tambØm a 30 km/h, bater no mesmo muro, vai arrebentÆ-lo e o caminhªo quase nada sofrerÆ. Isso significa que, quanto maior a massa, maior a energia associada ao movimento.

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Conversªo 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 condiçıes de vida, maior facilidade de trabalho, etc. Para a fabricaçªo de um carro, de um caminhªo, de uma geladeira ou de uma bicicleta, Ø preciso ter disponível muita energia elØtrica, tØrmica e mecânica. A energia elØtrica Ø muito importante para as indœstrias, porque torna possível a iluminaçªo dos locais de trabalho, o acionamento de motores, equipamentos e instrumentos de mediçªo. Para todas as pessoas, entre outras aplicaçıes, serve para iluminar as ruas e as casas, para fazer funcionar os aparelhos de televisªo, os eletrodomØsticos e os elevadores. Por todos esses motivos, Ø interessante converter outras formas de energia em energia elØtrica.

Um bom exemplo de conversªo de uma forma de energia em outra Ø o nosso corpo.

A energia liberada pelas reaçıes químicas que ocorrem nos diversos órgªos (estômago, intestinos, fígado, mœsculos, sangue, etc.) Ø convertida em açıes ou movimentos (andar, correr, trabalhar, etc.). Nesses casos, a energia química Ø convertida em energia cinØtica.

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

Conversªo para Energia ElØtrica

Numa Usina HidroelØtrica, converte-se em eletricidade a energia de movimento de correntes de Ægua. O dispositivo de conversªo Ø formado por uma turbina acoplada a um gerador. Uma turbina para geraçªo de energia elØtrica Ø constituída de um eixo, dotado de pÆs. Estas podem ser acionadas por Ægua corrente e, entªo, o seu eixo entra em rotaçªo e move a parte interna do gerador, fazendo aparecer, por um fenômeno denominado induçªo eletromagnØtica, uma corrente elØtrica nos fios de sua parte externa.

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Se as pÆs forem movidas por passagem de vapor, obtido por aquecimento de Ægua, como se fosse uma grande chaleira, tem-se, entªo, uma Usina TermelØtrica. O calor pode ser gerado pela queima de óleo combustível, carvªo ou gÆs.

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

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O `tomo

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

O nœcleo do Ætomo Ø constituído de partículas de carga positiva, chamadas prótons, e de partículas de mesmo tamanho mas sem carga, denominadas nŒutrons. Prótons e nŒutrons sªo mantidos juntos no nœcleo por forças, atØ o momento, nªo totalmente identificadas.

Estrutura do Nœcleo

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Os prótons tŒm a tendŒncia de se repelirem, porque tŒm a mesma carga (positiva). Como eles estªo juntos no nœcleo, comprova-se a realizaçªo de um trabalho para manter essa estrutura, implicando, em conseqüŒncia, na existŒncia de energia no nœcleo dos Ætomos com mais de uma partícula. A energia que mantØm os prótons e nŒutrons juntos no nœcleo Ø a ENERGIA NUCLEAR.

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