Este documento discute os princípios da energia nuclear, incluindo fissão e fusão nuclear. Explica como as usinas nucleares usam a fissão para gerar calor e energia elétrica através de reatores e circuitos. Também destaca as vantagens da energia nuclear como fonte barata e limpa, mas reconhece os desafios no tratamento do lixo radioativo.

1. Aulão de Física Professor Saulinho Escola Paroquial, 2011

2. PARA PENSAR “ A imaginação é mais importante que o conhecimento” “ A mente que se abre a uma nova idéia jamais voltará ao seu tamanho original.”

3. Energia Nuclear A energia nuclear está na força que mantém os componentes dos átomos unidos (prótons, elétrons e nêutrons). Quando estes componentes são separados, há uma grande quantidade de energia liberada, que pode ser calculada pela equação de Einstein: E = mc²

4. Potencial Energético Material Radioativo 50kg E= m.c 2 , onde c 2 = 9.10 16 Logo, E=50. 9.10 16 = 450.10 16 J ou 4.500.000.000.000.000.000 J

5. Consumo de uma cas simples 150 KWH = 540. 10 6 J Conclusão 50 kg de material radioativo pode produzir energia para 10 bilhões de casas simples

6. Fissão Nuclear A Fissão Nuclear acontece quando um átomo (U-235) é bombardeado com nêutrons. Então, este átomo ficará com uma massa maior, tornando-se muito instável . Devido a instabilidade, ele se dividirá em dois novos átomos (Kr e Ba) e mais três nêutrons. Esses nêutrons livres vão se chocar em outros átomos, gerando uma reação em cadeia .

8. Animação Fissão

9. USINA NUCLEAR As usinas nucleares utilizam o princípio da fissão nuclear para gerar calor. Dentro do Reator Nuclear , centenas de varetas contendo material radioativo são fissionadas, liberando muito calor. Este calor irá aquecer a água (totalmente pura) que fica dentro do reator. Ela pode chegar á incríveis 1500°C a uma pressão de 157atm.

10. Circuito Primário Essa água quente irá seguir por tubos, até o vaporizador, depois volta ao reator, completando o circuito primário .

11. Circuito Secundário No vaporizador, uma outra quantidade de água será fervida, pelo calor de tubos onde passam a água extremamente quente do reator. O vapor gerado sairá por canos, até onde ficam localizadas as turbinas e o gerador elétrico. O vapor d’água pode girar as pás das turbinas a uma velocidade de 1800rpm. Depois que o vapor executar sua função, ele segue para o condensador, onde vai virar água novamente e retornar ao vaporizador. Este é o chamado circuito secundário .

12. Circuito Terciário Para que o condensador transforme o vapor do circuito secundário em água, é necessário que ele seja abastecido de água fria. Essa água fria pode vir de rios e lagos próximos. Ao passar pelo condensador, esta água fica quente, necessitando ser resfriada nas torres de resfriamento. Este é o circuito terciário

13. USINA NUCLEAR

14. VANTAGENS As principais vantagens da energia nuclear são: o combustível é barato e requer pequenas quantidades (em comparação com outras fontes de energia). é independente de condições ambientais/climáticas (não depende do sol, como usinas solares, ou da vazão de um rio, no caso das hidroelétricas). a poluição gerada (diretamente) é quase inexistente. Não ocupa grandes áreas. A quantidade de lixo produzido é muito reduzido. O custo da energia gerada fica em torno de 40 dólares por MW, quase o mesmo valor que a energia das hidroelétricas, mas mais barato que a energia das termoelétricas, usinas solares, eólica, etc. É o método de produção de energia elétrica mais seguro que se conhece atualente

15. DESVANTAGENS Alto custo de construção, em razão da tecnologia e segurança empregadas. Não existem soluções eficientes para tratamento do lixo radioativo , que atualmente é depositado em desertos, fundo de oceanos ou dentro de montanhas 3. A fissão nuclear resulta na produção de outros elementos químicos, como plutônio.

16. Fusão Nuclear Ela funciona de maneira oposta ao da fissão: em vez de quebrar átomos, os gruda uns nos outros. É um processo mais eficiente de obter energia a partir de matéria – tanto que esse é o método usado pelo próprio Sol para gerar calor 100 milhões de graus Celsius Um grama em vez de 11 toneladas Menos radioatividade Longo caminho até a primeira usina

17. BOMBA ATÔMICA