NUCLEAR ENERGY

1. SISTEMAS SUSTENTÁVEIS DE ENERGIA • NUCLEAR ENERGY • Sumário da 3ª aula • Política energética actual • Necessidade de uma nova política energética • Novo paradigma energético • Energia Nuclear

2. 1.POLÍTICA ENERGÉTICA ACTUAL • A política energética dos últimos anos tem sido baseada na queima de combustíveis fósseis, com relevo especial no petróleo • Algumas justificações: • - Razões históricas resultantes da descoberta do poder calorífico do lume e das invenções da máquina a vapor e do motor de combustão; • - O preço do petróleo manteve-se baixo e atractivo até ao início da década de setenta do século passado;

3. - Os combustíveis fósseis podem ser usados quer na produção de energia de base (electricidade) quer no importante sector dos transportes; - A energia nuclear tradicional não é facilmente aceite pela opinião pública

4. 2.NECESSIDADE DE UMA NOVA POLÍTICA ENERGÉTICA • A queima dos combustíveis fósseis liberta para a atmosfera grandes quantidades de CO e CO2, provocando perturbações graves no ambiente e no clima.

5. As jazidas de combustíveis fósseis, especialmente de petróleo e gás natural, estão concentrados em regiões com grande instabilidade política, social e religiosa, o que pode criar problemas políticos e económicos Petróleo Carvão Gás natural

6. O consumo de energia vai aumentar: • - Incremento da população; • - Desenvolvimento dos países do chamado terceiro mundo; • - Melhoria da qualidade de vida nos países industrializados • Os recursos naturais são limitados

7. Actividade humana Gases c/efeito de estufa Aquecimento global Alterações climáticas Limitações emissão de GEE [2008-2012] / 1990 Ratificação 2002 Acordos Marraquexe Adopção política do PQ Quioto 1997 Proposta de protocolo IPCC, 1995 2º relatório UNF CCC 1992 IPCC, 1990 1º relatório IPCC, 2001 3º relatório

8. 3. NOVO PARADIGMA ENERGÉTICO • As políticas energéticas a médio-longo prazo devem obedecer aos seguintes conceitos: • Eficiência FlexibilidadeLiberalizaçãoDiversidade Inovação • 3.1. Eficiência • Na produção, através da melhoria dos rendimentos das fontes energéticas • Na distribuição, através de um planeamento correcto da localização das centrais eléctricas e da optimização das redes de transporte de energia • No consumo, através de programas de poupança de energia em todos os sectores de actividade, mas com ênfase especial no planeamento urbano, nas habitações e nos transportes.

9. 3.2. Flexibilidade • As políticas energéticas devem poder adaptar-se com facilidade ao impacto de factores externos 3.3. Liberalização - Os consumidores devem poder escolher os seus fornecedores de energia - Os preços devem ser estabelecidos livremente pelo mercado 3.4. Diversidade • Devemos recorrer a várias formas de energia, de modo a garantir o fornecimento barato, seguro e eficiente

10. Esgotar as possibilidades de construção de centrais hidroeléctricas • Aumentar significativamente o peso das outras energias renováveis - Solar térmica • - Passiva • - Activa - Solar fotovoltaica - Eólica - Geotérmica - Biomassa (lixos domésticos e resíduos florestais) - Oceanos (marés, ondas, correntes e gradientes térmicos)

11. Cereais Cevada Milho Centeio Trigo • E, se necessário, recorrer às chamadas energias alternativas: • Energia nuclear convencional • Carvões Limpos (captura de monóxido e dióxido de carbono) • Areias Betuminosas (Canadá) e Óleos Pesados (Venezuela) • Biocombustíveis • - Bioetanol - Fermentação alcoólica de substâncias ricas em hidratos de carbono, utilizando leveduras ou bactérias

12. Girassol Colza Material lenhocelulósico Soja Sorgo Mandioca Beterraba + Abundante e de baixo custo -Recolha e transporte - Maior complexidade técnica do processo - Custo de processamento mais elevado Cana de açúcar Batata doce Tupinambo Tubérculos • Biodiesel - Transesterificação de óleos • vegetais, gorduras e metanol Óleos usados de fritos

13. 3.5. Inovação • Existe uma consciência crescente de que as fontes energéticas actuais podem não ser suficientes para satisfazer as necessidades da Humanidade • Por isso,osgovernos devem investir no desenvolvimento atéà comercialização de novas tecnologias energéticas • No estado actual do conhecimento, as células de hidrogénio e a fusão nuclearsão as duas tecnologias que se apresentam como mais promissoras, respectivamente, a curto-médio prazo e a longo prazo,

14. Combustíveis alternativos • Etanol • BioDiesel • Gás Natural • Hidrogénio? • Sistemas de propulsão alternativos • Híbridos, eléctricos... • Pilhas de combustível? Soluções alternativas no sector dos TRANSPORTES

15. 4. ENERGIA NUCLEAR • 4.1. Introdução • A energia nuclear está relacionada com alterações na estrutura dos núcleos atómicos, sendo a única forma de energia que, até agora, foi descoberta no laboratório. • As alterações na estrutura dos núcleos podem ocorrer de uma forma espontânea ou em resultado de reacções nucleares. • 4.2. Emissão espontânea • Um exemplo das alterações espontâneas dos núcleos atómicos é a chamada radioactividade, em que um núcleo instável se transforma num núcleo estável, de menor massa, através da emissão de uma partícula- e/ou de uma partícula- e/ou da emissão de radiação-.

16. As partículas- são núcleos idênticos aos núcleos dos átomos de hélio, formados por dois protões e dois neutrões, têm carga positiva e o seu percurso no ar é de cerca de 3.5 cm, podendo ser absorvidas por algumas folhas de papel. • As partículas- podem percorrer vários metros no ar, podendo ser absorvidas por placas de alumínios. • Existem dois tipos de partículas-: (i) - (electrões), que resultam da transformação de um neutrão do núcleo num protão que permanece no núcleo e num electrão que é expelido com grande velocidade; e (ii) + (positrões) que resultam da transformação de um protão num neutrão e num positrão, que é expelido a alta velocidade, até que se anula ao encontrar um electrão com produção de energia sob a forma de radiação electromagnética.

17. A radiação- não tem nem carga nem massa, sendo a sua energia transportada sob a forma de ondas electromagnéticas que se propagam à velocidade da luz. Esta radiação pode acompanhar a emissão de partículas- ou  ou resultar da captura de um electrão do átomo. 4.3. Reacções nucleares • As reacções nucleares ocorrem quando um núcleo é bombardeado por uma partícula- ou por um neutrão. • A reacção absorve energia (reacção endoenergética) ou liberta energia (reacção exoenergética) consoante os novos núcleos resultantes da reacção tenham maior ou menor massa do que os núcleos iniciais, isto é, estão pior ou melhor ligados que os antigos.

18. 4.4. Reacções exoenergéticas • Existem dois tipos de reacções nucleares exoenergéticas: a fissão e a fusão • Fissão Nuclear ou Cisão Nuclear • Desagregação de átomos de um elemento • pesado: urânio, plutónio • Fusão Nuclear ou Fusão a Plasma • Fusão de átomos de dois elementos leves: Deutério, Trítio e Hélio.

19. Estas reacções conduzem à formação de átomos mais estáveis e à libertação de quantidades significativas de energia devido à redução da massa dos produtos das reacções em comparação com a massa dos reagentes iniciais.

20. A fissão nuclear consiste na desintegração de um átomo pesado e cindível, através de um conjunto, auto-sustentado, de reacções em cadeia, que produzem como produtos da reacção vários núcleos mais pequenos e alguns sub-produtos como neutrões livres, raios gama e partículas alfa e beta.

21. A fusão consiste na coalescência de dois átomos de elementos leves.

22. A fissão nuclear é o processo utilizado nas actuais centrais • nucleares para a produção de grandes quantidades de • electricidade. • A fusão nuclear é a fonte de energia do Universo, que o • Homem tenta reproduzir na Terra, de uma forma controlada, de • modo a obter uma fonte de energia limpa, praticamente • inesgotável, segura, economicamente atractiva e amiga do • ambiente.

23. 4.5. Vantagens da energia nuclear • Não há libertação de gases para a atmosfera criadores do efeito de estufa e das chuvas ácidas • A energia nuclear é economicamente atractiva • Os combustíveis são abundantes • As reacções nucleares são muito potentes Formas de produzir 1 MW durante um ano: 2500 toneladas de carvão 5000 toneladas de CO2, SO2, cinzas e metais pesados 4800 toneladas de CO2, SO2 e outros 1500 toneladas de petróleo 700 toneladas de gás natural 2400 toneladas de CO2 25 Kg de urânio 23 Kg de resíduos, dos quais apenas 1 Kg tem alta actividade ? 250 gr de Deutério + Trítio