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ENERGIA NUCLEAR
O QUE É A ENERGIA NUCLEAR?
 Energia nuclear é a energia libertada numa reação nuclear, ou seja, em
processos de transformação de núcleos atómicos. Alguns isótopos de
certos elementos apresentam a capacidade de se transformar em
outros isótopos ou elementos através de reações nucleares, emitindo
energia durante esse processo. Baseia-se no princípio da equivalência
de energia e massa (observado por Albert Einstein), segundo a qual
durante reações nucleares ocorre transformação de massa em energia.
VANTAGENS DA ENERGIA NUCLEAR
 Exigência de uma área pequena para a construção de central nuclear
 Grande disponibilidade de combustível
 Pequeno risco no transporte do combustível
 Pouca quantidade de resíduos
 Outra vantagem da energia nuclear em relação à geração hidroelétrica
é o fato de que a energia nuclear é imune à alterações climáticas
futuras que porventura possam trazer alterações no regime de chuvas.
DESVANTAGENS DA ENERGIA NUCLEAR
 O lixo nuclear radioativo deve ser armazenado em locais seguros e isolados;
 Mais cara, quando comparada e outras formas;
 Risco de acidentes nucleares;
 Problemas ambientais, devido ao aquecimento de ecossistemas pela agua de arrefecimento
dos reatores.
Na década de 80 o físico Ralph Nader afirmou que com
apenas um quilograma de Plutônio-239 seria
teoricamente possível a extinção da população humana a
longo prazo (considerando uma dose letal por inalação de
poucos microgramas e os danos genéticos com uma dose
mutagénica de poucos nanogramas)
FORMAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
NUCLEAR
 Fissão Nuclear
 Processo que consiste na divisão de um núcleo em dois núcleos menores,
em um tamanho comparável.
 Fusão Nuclear
 A fusão nuclear é o processo onde, por meio de uma colisão e junção de
dois núcleos, é formado um núcleo maior.
FISSÃO NUCLEAR
 Processo que consiste na divisão de um núcleo em dois núcleos menores, num
tamanho comparável.
Diagrama representativo da fissão nuclear do átomo de urânio: o neutrão
colide com o núcleo que fica instável e divide-se em dois novos menores e
mais leves (bário e criptónio), que por sua vez desintegram-se
em energia, radiação gama e alguns neutrões.
RADIOATIVIDADE
 é um fenómeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias
ou elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de
emitir radiações, as quais têm a propriedade de ionizar gases,
produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz visível. As
radiações emitidas pelas substâncias radioativas são
principalmente partículas alfa, partículas beta e raios gama.
FONTES NATURAIS DE RADIOATIVIDADE
 A radioatividade natural ocorre espontaneamente na natureza em determinados elementos
que emitem de seus núcleos as três emissões radioativas naturais: alfa (α), beta (β) e gama (γ).
 A sua descoberta deu- se em 1896, quando Antoine Henri Becquerel (1852-1908), juntamente
com o casal de cientistas Pierre Curie (1859-1906) e Marie Curie (1867-1934), começou a
estudar os minérios de urânio que emitiam raios que faziam impressões fotográficas.
FONTES ARTIFICIAIS DE RADIOATIVIDADE
 Já a radioatividade artificial está ligada ao bombardeamento de átomos
por meio de partículas aceleradas (partículas alfa, beta, protão, neutrão,
positrão e deuterão). O produto desse bombardeamento pode ser um
isótopo natural do elemento químico bombardeado ou um isótopo
artificial.
EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIOATIVIDADE
ELEMENTOS RADIOATIVOS
 urânio (U)
 polónio (Po)
 rádio (Ra)
 césio (Cs)
O PRIMEIRO REATOR DE FISSÃO NUCLEAR
 Em1942 na Universidade de Chicago, Estados Unidos, a
equipa do físico Enrico Fermi, tinha realizado a primeira
libertação controlada de energia do núcleo atómico,
obtendo uma reação autossustentada. Apesar da
experiencia ter sido batizado como “Pilha de Fermi”, na
verdade o CP-1 foi o primeiro reator nuclear a fissão da
história, com a liberação de 0,5 W de energia.
Na fissão (ou cisão) nuclear, um átomo de um qualquer elemento é dividido,
produzindo dois átomos de menores dimensões de elementos diferentes.
A fissão de urânio235, por exemplo, liberta uma média de 2,5 neutrões por cada
núcleo dividido. Por sua vez, estes neutrões vão rapidamente causar a fissão de
mais átomos, que irão libertar mais neutrões e assim sucessivamente, iniciando uma
auto-sustentada série de fissões nucleares, à qual que se dá o nome de reacção em
cadeia, a qual resulta na libertação contínua de energia.
PRINCIPAIS REACCOES DA FISSAO
NUCLEAR
FUSAO NUCLEAR
 Fusão é o processo de colidir dois átomos propositalmente para formar um
terceiro, mais pesado. A reação libera energia e, dependendo de quais forem
os reagentes, um nêutron livre.
 Dois átomos não colidem naturalmente porque seus campos
eletromagnéticos se repelem. Só pressão e temperatura altíssimas
conseguem fazer com que elétrons se dispersem do núcleo, facilitando a
colisão. Esse processo só ocorre naturalmente em estrelas, como o Sol.
VANTAGENS FUSÃO NUCLEAR
 Vantagens
 É uma fonte mais concentrada na geração de energia. Uma pequena
quantidade de urânio pode abastecer um cidade inteira, fazendo assim
com que não sejam necessários grandes investimentos no recurso.
 Não causa nenhum efeito de estufa ou chuvas ácidas.
 É fácil de transportar como novo combustível.
 Tem uma base científica extensiva para todo o ciclo.
 É uma fonte de energia segura, pois o número de acidentes ocorridos até à
data é extremamente reduzido.
 Permite reduzir o défice comercial.
 Permite aumentar a competitividade.
REAÇÕES FUSÃO NUCLEAR
 A principal reação de fusão que ocorre no interior do Sol se dá
entre dois prótons (núcleos de hidrogénio), libertando energia
numa taxa extremamente lenta que não apresenta importância para
produção de energia industrial (esta reação resulta em alta geração
de energia no Sol devido à enorme quantidade de hidrogénio
termicamente isolado existente no seu centro).
 Para aplicações em fusão, as reações mais importantes envolvem
deutério e trício (os isótopos mais pesados do hidrogénio) e o
isótopo raro de hélio 3. A reação que ocorre mais facilmente é
aquela em que o deutério se funde com o trício produzindo uma
partícula alfa (núcleo de hélio 4) e um neutrão.
CENTRAIS TERMONUCLEARES NA EUROPA
As centrais nucleares produzem, atualmente, cerca de um terço da eletricidade e 14 % da energia
consumida na UE. A energia nuclear é uma alternativa de baixas emissões de carbono quando
comparada com os combustíveis fósseis e representa um componente essencial do cabaz
energético de muitos Estados-Membros. No entanto, na sequência do desastre de Chernobil em
1986 e da catástrofe nuclear de Fucuxima, no Japão, em 2011, a energia nuclear tornou-se muito
controversa. A decisão da Alemanha de abandonar progressivamente a energia nuclear até 2020 e o
encerramento temporário de dois reatores belgas, após a descoberta de fissuras nas suas cubas,
aumentaram a pressão para o abandono da energia nuclear na Europa.
APLICAÇÕES FÍSICA NUCLEAR
 Entre as principais aplicações da Física Nuclear estão: a geração de energia
elétrica em centrais nucleares, os Raios X, tratamentos de cancro,
armamentos e bombas nucleares.
 A Física Nuclear tem sido aplicada em diversas áreas e tem trazido vários
benefícios para a humanidade, sempre que uma fonte de energia é
descoberta aparece uma nova tecnologia onde se torna possível
aproveitar essa energia. Foi assim com o fogo, o petróleo e, mais
recentemente, com a energia atômica e a nuclear.
FATORES RELEVANTES
Tório: o futuro da energia nuclear?
Elemento batizado em homenagem ao deus
nórdico do trovão pode em breve substituir
urânio e plutônio nos reatores nucleares em todo
o mundo.
O Tório não é usado na fabricação de bombas,
embora não seja impossível. Foi por isso que os
EUA deixaram de fazer pesquisas para a
utilização do elemento na década de 70. Em um
mundo no qual a energia nuclear era um dos
principais objetivos de pesquisa e não um
desdobramento militar, certamente valeria
investigar mais a fundo a questão. E, com efeito,
é isso que está acontecendo hoje em dia.
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Energia nuclear

  • 2. O QUE É A ENERGIA NUCLEAR?  Energia nuclear é a energia libertada numa reação nuclear, ou seja, em processos de transformação de núcleos atómicos. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de se transformar em outros isótopos ou elementos através de reações nucleares, emitindo energia durante esse processo. Baseia-se no princípio da equivalência de energia e massa (observado por Albert Einstein), segundo a qual durante reações nucleares ocorre transformação de massa em energia.
  • 3. VANTAGENS DA ENERGIA NUCLEAR  Exigência de uma área pequena para a construção de central nuclear  Grande disponibilidade de combustível  Pequeno risco no transporte do combustível  Pouca quantidade de resíduos  Outra vantagem da energia nuclear em relação à geração hidroelétrica é o fato de que a energia nuclear é imune à alterações climáticas futuras que porventura possam trazer alterações no regime de chuvas.
  • 4. DESVANTAGENS DA ENERGIA NUCLEAR  O lixo nuclear radioativo deve ser armazenado em locais seguros e isolados;  Mais cara, quando comparada e outras formas;  Risco de acidentes nucleares;  Problemas ambientais, devido ao aquecimento de ecossistemas pela agua de arrefecimento dos reatores. Na década de 80 o físico Ralph Nader afirmou que com apenas um quilograma de Plutônio-239 seria teoricamente possível a extinção da população humana a longo prazo (considerando uma dose letal por inalação de poucos microgramas e os danos genéticos com uma dose mutagénica de poucos nanogramas)
  • 5. FORMAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA NUCLEAR  Fissão Nuclear  Processo que consiste na divisão de um núcleo em dois núcleos menores, em um tamanho comparável.  Fusão Nuclear  A fusão nuclear é o processo onde, por meio de uma colisão e junção de dois núcleos, é formado um núcleo maior.
  • 6. FISSÃO NUCLEAR  Processo que consiste na divisão de um núcleo em dois núcleos menores, num tamanho comparável. Diagrama representativo da fissão nuclear do átomo de urânio: o neutrão colide com o núcleo que fica instável e divide-se em dois novos menores e mais leves (bário e criptónio), que por sua vez desintegram-se em energia, radiação gama e alguns neutrões.
  • 7. RADIOATIVIDADE  é um fenómeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de emitir radiações, as quais têm a propriedade de ionizar gases, produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz visível. As radiações emitidas pelas substâncias radioativas são principalmente partículas alfa, partículas beta e raios gama.
  • 8. FONTES NATURAIS DE RADIOATIVIDADE  A radioatividade natural ocorre espontaneamente na natureza em determinados elementos que emitem de seus núcleos as três emissões radioativas naturais: alfa (α), beta (β) e gama (γ).  A sua descoberta deu- se em 1896, quando Antoine Henri Becquerel (1852-1908), juntamente com o casal de cientistas Pierre Curie (1859-1906) e Marie Curie (1867-1934), começou a estudar os minérios de urânio que emitiam raios que faziam impressões fotográficas.
  • 9. FONTES ARTIFICIAIS DE RADIOATIVIDADE  Já a radioatividade artificial está ligada ao bombardeamento de átomos por meio de partículas aceleradas (partículas alfa, beta, protão, neutrão, positrão e deuterão). O produto desse bombardeamento pode ser um isótopo natural do elemento químico bombardeado ou um isótopo artificial.
  • 10. EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIOATIVIDADE
  • 11. ELEMENTOS RADIOATIVOS  urânio (U)  polónio (Po)  rádio (Ra)  césio (Cs)
  • 12. O PRIMEIRO REATOR DE FISSÃO NUCLEAR  Em1942 na Universidade de Chicago, Estados Unidos, a equipa do físico Enrico Fermi, tinha realizado a primeira libertação controlada de energia do núcleo atómico, obtendo uma reação autossustentada. Apesar da experiencia ter sido batizado como “Pilha de Fermi”, na verdade o CP-1 foi o primeiro reator nuclear a fissão da história, com a liberação de 0,5 W de energia.
  • 13. Na fissão (ou cisão) nuclear, um átomo de um qualquer elemento é dividido, produzindo dois átomos de menores dimensões de elementos diferentes. A fissão de urânio235, por exemplo, liberta uma média de 2,5 neutrões por cada núcleo dividido. Por sua vez, estes neutrões vão rapidamente causar a fissão de mais átomos, que irão libertar mais neutrões e assim sucessivamente, iniciando uma auto-sustentada série de fissões nucleares, à qual que se dá o nome de reacção em cadeia, a qual resulta na libertação contínua de energia. PRINCIPAIS REACCOES DA FISSAO NUCLEAR
  • 14. FUSAO NUCLEAR  Fusão é o processo de colidir dois átomos propositalmente para formar um terceiro, mais pesado. A reação libera energia e, dependendo de quais forem os reagentes, um nêutron livre.  Dois átomos não colidem naturalmente porque seus campos eletromagnéticos se repelem. Só pressão e temperatura altíssimas conseguem fazer com que elétrons se dispersem do núcleo, facilitando a colisão. Esse processo só ocorre naturalmente em estrelas, como o Sol.
  • 15. VANTAGENS FUSÃO NUCLEAR  Vantagens  É uma fonte mais concentrada na geração de energia. Uma pequena quantidade de urânio pode abastecer um cidade inteira, fazendo assim com que não sejam necessários grandes investimentos no recurso.  Não causa nenhum efeito de estufa ou chuvas ácidas.  É fácil de transportar como novo combustível.  Tem uma base científica extensiva para todo o ciclo.  É uma fonte de energia segura, pois o número de acidentes ocorridos até à data é extremamente reduzido.  Permite reduzir o défice comercial.  Permite aumentar a competitividade.
  • 16. REAÇÕES FUSÃO NUCLEAR  A principal reação de fusão que ocorre no interior do Sol se dá entre dois prótons (núcleos de hidrogénio), libertando energia numa taxa extremamente lenta que não apresenta importância para produção de energia industrial (esta reação resulta em alta geração de energia no Sol devido à enorme quantidade de hidrogénio termicamente isolado existente no seu centro).  Para aplicações em fusão, as reações mais importantes envolvem deutério e trício (os isótopos mais pesados do hidrogénio) e o isótopo raro de hélio 3. A reação que ocorre mais facilmente é aquela em que o deutério se funde com o trício produzindo uma partícula alfa (núcleo de hélio 4) e um neutrão.
  • 17. CENTRAIS TERMONUCLEARES NA EUROPA As centrais nucleares produzem, atualmente, cerca de um terço da eletricidade e 14 % da energia consumida na UE. A energia nuclear é uma alternativa de baixas emissões de carbono quando comparada com os combustíveis fósseis e representa um componente essencial do cabaz energético de muitos Estados-Membros. No entanto, na sequência do desastre de Chernobil em 1986 e da catástrofe nuclear de Fucuxima, no Japão, em 2011, a energia nuclear tornou-se muito controversa. A decisão da Alemanha de abandonar progressivamente a energia nuclear até 2020 e o encerramento temporário de dois reatores belgas, após a descoberta de fissuras nas suas cubas, aumentaram a pressão para o abandono da energia nuclear na Europa.
  • 18. APLICAÇÕES FÍSICA NUCLEAR  Entre as principais aplicações da Física Nuclear estão: a geração de energia elétrica em centrais nucleares, os Raios X, tratamentos de cancro, armamentos e bombas nucleares.  A Física Nuclear tem sido aplicada em diversas áreas e tem trazido vários benefícios para a humanidade, sempre que uma fonte de energia é descoberta aparece uma nova tecnologia onde se torna possível aproveitar essa energia. Foi assim com o fogo, o petróleo e, mais recentemente, com a energia atômica e a nuclear.
  • 19. FATORES RELEVANTES Tório: o futuro da energia nuclear? Elemento batizado em homenagem ao deus nórdico do trovão pode em breve substituir urânio e plutônio nos reatores nucleares em todo o mundo. O Tório não é usado na fabricação de bombas, embora não seja impossível. Foi por isso que os EUA deixaram de fazer pesquisas para a utilização do elemento na década de 70. Em um mundo no qual a energia nuclear era um dos principais objetivos de pesquisa e não um desdobramento militar, certamente valeria investigar mais a fundo a questão. E, com efeito, é isso que está acontecendo hoje em dia.
  • 20. TRABALHO REALIZADO POR: Emanuel Fidalgo nº 4 Paulo Gomes nº7