Energia Nuclear - Faculdade de Ciências · ... ENERGIA QUE O CORPO TEM PELO FATO ... UM ELEMENTO...
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Energia Nuclear
Renato Carlos Tonin Ghiotto.Carlos Alberto Fonzar Pintão
Américo Seitiro Tabata.Momotaro Imaizumi
Carlos Alberto SoufenGeraldo Luis Palma.
UNIDADES DE ENERGIA• 1-)Energia para elevar um grama de água de
14,5°C a 15,5°C.............. Uma caloria
• 2-)Energia cinética que um objeto de um Kg,em queda livre partindo do repouso, adquireao cair cerca de 10 cm........Um Joule
»1 caloria = 4,18 joules
• 3-) Massa do próton em Kg é:
• 5-)Unidade mais adequada para física atômicae nuclear: Elétron Volt ( eV ), Kev –Fís. Atômica,
Mev. – Física Nuclear
• Um Elétron Volt é a energia cinética adquiridapor um elétron quando submetido a umatensão de um Volt.
• Conteúdo de energia do próton nessa unidade:
O QUE É ENERGIA?
• CONCEITO DE DIFÍCIL DEFINIÇÃO!!!• MANIFESTAÇÕES:
• 1-) ENERGIA CINÉTICA: ASSOCIADA AOMOVIMENTO DOS CORPOS
• 2-)ENERGIA POTENCIAL: ASSOCIADA ÀCAPACIDADE DE PROVOCAR MOVIMENTO
• 3-)ENERGIA TÉRMICA: LIGADA ÀTEMPERATURA DE UM CORPO
• 4-)ENERGIA SONORA: DEVIDO ACOMPRESSÕES E RAREFAÇÕES DO AR
• 5-) ENERGIA ELÉTRICA: RELACIONADA AOMOVIMENTO DO ELÉTRON NUM FIOCONDUTOR
• 6-) ENERGIA LUMONOSA: NO FUNDO ÉENERGIA ELÉTRICA POIS A LUZ É UMA ONDAELETROMAGNÉTICA.
• 7-) ENERGIA QUE O CORPO TEM PELO FATODE POSSUIR MASSA: E= MC2
• TENTATIVA DE DEFINIÇÃO:
• ENERGIA É UMA CERTA QUANTIDADE QUE SETRANSFORMA EM VÁRIAS QUALIDADES DETAL FORMA QUE A QUANTIDADE INICIAL ÉIGUAL À FINAL ( CONSERVADA).
NOÇÃO DO TAMANHO
• MASSA DO PRÓTON É CERCA DE 2000 VEZES A MASSA DO ELÉTRON: SE PRÓTON=CATEDRAL DA SÉ, ELÉTRON=MOSQUITO.
• TAMANHO DO ÁTOMO versus TAMANHO DO NÚCLEO:
• O NÚCLEO É CERCA DE 20.000 VEZES MENOR QUE ÁTOMO:
• NÚCLEO= CABEÇA DE UM PREGO, ÁTOMO=ESTÁDIO DO MARACANÃ.
A ENERGIA NUCLEAR
• NÚCLEO ATÔMICO: CONSTITUÍDO PORPRÓTONS ( CARGA POSITIVA) E NÊUTRONS( CARGA NULA).
• LIGADOS PELA FORÇA FORTE: TÃO FORTE QUEA REPULSÃO COULOMBIANA ENTRE OSPRÓTONS É DESPREZÍVEL!!
• PROCESSOS NUCLEARES SÃO CERCA DE UMMILHÃO DE VEZES MAIS ENERGÉTICOS QUE OSATÔMICOS:
E(NUCLEAR)=E(ATÔMICA)x106
LEITURAS NO GRÁFICO• 1-) A CURVA TEM UM MÁXIMO PERTO DE A=56
QUE COREESPONDE AO FERRO (NÚCLEO MAIS ESTÁVEL DA NATUREZA)
• 2-) A CURVA DECAI APÓS ESSE MÁXIMO. SE UM ELEMENTO À DIREITA DO FERRO FOR DIVIDIDO, OS NÚCLEOS RESULTANTES SÃO MAIS ESTÁVEIS QUE O NÚCLEO MÃE.
( SATURAÇÃO DA FORÇA NUCLEAR )
• 3-) EXPLOSÃO NUCLEAR PODE SER UM FENÔMENO NATURAL!!
FISSÃO NUCLEAR
• 1-) N + 235U 141Ba56 + 92Kr36 + 3N + 173,3 Mev
• 2-) N + 235U 141Cs55 + 93Rb37 + 2N + 180,0Mev
• 3-) Mais outras possibilidades.
VANTAGENS
• 1-)O combustível é mais barato em comparação comoutras fontes de energia.
• 2-). O custo da energia gerada fica em torno de 40dólares por MW. É mais caro que a energia dashidroelétricas, mas mais barato que a energia dastermoelétricas, usinas solares, eólica, etc.
• 3-)É independente de condições ambientais eclimáticas (não depende do sol, como usinas solares,ou da vazão de um rio, no caso das hidroelétricas)
DESVANTAGENS
• 1-)Alto custo de construção para garantir asegurança.
• 2-) Existe risco real do reator vazar ou explodir,liberando radioatividade na atmosfera e nasvizinhanças num raio de quilômetros.
• 3-)O lixo radioativo é depositado em desertos, fundode oceanos ou dentro de montanhas . Existemprojetos para enviar o lixo para o Sol mas sãodispendiosos e de alto risco.
FUTURO: FUSÃO NUCLEAR• ALÉM DA FISSÃO ( QUEBRA ) OS NUCLEONS
PODEM FUNDIR, GERANDO COMPOSTOSMAIS ESTÁVEIS E LIBERANDO ENERGIA.
DÊUTERON+TRÍTI O HÉLIO + NEUTRON + 17,6 Mev
CONDIÇÕES PARA A FUSÃO
• 1-) PLASMA (GÁS IONIZADO: 99% do Universo visívelconhecido está em estado de plasma)
• DEVE ATINGIR TEMPERATURAS DE 100 MILHÕES DEGRAUS E SER MANTIDA DE UM A 10 SEGUNDOSPARA SER VIÁVEL
• 2-) CRITÉRIO DE LAWSON: FUSÃOAUTOSSUSTENTADA SÓ PODE OCORRER SE OPRODUTO DA DENSIDADE DOS ÍONS PELO TEMPO DECONFINAMENTO FOR MAIOR DO QUE 1014
SEGUNDOS POR CENTÍMETRO CÚBICO. CONDIÇÃOVERIFICADA NAS ESTRELAS!
VANTAGENS DA FUSÃO NUCLEAR
• 1-)O COMBUSTÍVEL UTILIZADO ÉPRATICAMENTE INESGOTÁVEL.
• 2-) NÃO EMITEM CO2 OU OUTROS GASES DOEFEITO ESTUFA.
• 3-) NEM O PROCESSO DE FUSÃO NEM OREATOR APRESENTAM COMO SUBPRODUTOSNÚCLEOS RADIOATIVOS DE VIDA LONGA.
ESTÁGIO ATUAL
• 1-) CONFINAMENTO MAGNÉTICO (TOKAMAK):
• É O MAIS AVANÇADO, MAS AINDA NÃO SAIUDO LABORATÓRIO.
• 2-) CONFINAMENTO INERCIAL: ESTÁ EM FASEMAIS PRELIMINAR QUE O MAGNÉTICO.
• 3-) CRITÉRIO DE LAWSON NÃO FOI ATINGIDOAINDA POR NENHUM DOS DOIS. PORTANTOENERGIA GASTA AINDA É MAIOR QUE AOBTIDA.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• 1-)ENERGIA NUCLEAR- Com fissões e com fusões- D. Galetti e C. L. Lima –Ed. Unesp-2010
• 2-) RADIAÇÃO: efeitos, riscos e benefícios. E. Okuno-Ed. Harbra 1998.
• 3-)ENERGIA, MEIO AMBIENTE E DESENVOLVIMENTO-J. Goldemberg-Ed. Edusp/Cesp,2002.
• 4-) A ENERGIA NUCLEAR NO BRASIL- Y. Ishiguro . Ed. Madron, 2002.