Sunday, June 06, 2004

Energia Nuclear: suas aplicações e implicações - Implicações da Energia Nuclear

As implicações desta energia dependem do objetivo para o qual ela for empregada e o modo como a empregam. Podemos dar como exemplo as usinas nucleares de Angra II e Chernobyl. Ambas empregaram a energia para o mesmo objetivo (produzir energia elétrica), porém o que causou a destruição de Chernobyl e o sucesso de Angra foi o modo como ela foi empregada. Os responsáveis por Chernobyl não projetaram de forma adequada esta usina, devido a esse descuido, houve uma explosão que deslocou a tampa do reator, lançando na atmosfera uma nuvem contendo material radioativo. Esta nuvem espalhou-se por vários países da Europa, contaminando pessoas, águas e alimentos. O causador desta explosão foi o superaquecimento do reator, que só ocorreu porque o Sistema Automático de Desligamento do Reator podia ser desativado manualmente, caso contrário, quando o reator começasse a apresentar perigo, esse sistema o desligaria. Em Angra II, este sistema não tem como ser desligado, logo, não tem como ocorrer um fato igual ao de Chernobyl.

A energia nuclear também pode ser utilizada em outros inúmeros campos (como o da indústria e o da medicina). Para descobrir como aplicar essa energia é necessário um grande investimento em pesquisas, contudo o retorno que estas dão é inestimável. Conclui-se que a energia nuclear só levará ao progresso, isso se aplicada de forma correta e segura.


Usina nuclear "Angra 1 e 2"

Usina Nuclear

O processo na usina nuclear é praticamente o mesmo, mas a fonte de calor utilizada é o urânio-235. Contudo, para compreendermos como a energia do urânio é gerada e utilizada, teremos que ir ao princípio de tudo, a concepção do átomo.



Antes da descoberta realizada por Thomson (que o átomo possuía elétrons), pensava-se que o átomo (que significa indivisível) fosse a menor porção da matéria. E hoje sabemos que ele possui um núcleo, onde se concentra sua massa, e elétrons (carga negativa e massa desprezível) girando em volta do núcleo, porém o átomo, em sua maioria, é um imenso espaço vazio. O núcleo atômico é constituído de duas partículas de cargas diferentes: uma positiva (prótons) e uma neutra (nêutrons). Mas como partículas de mesma carga permaneciam no mesmo lugar se a tendência natural é elas se repelirem? Devido a esse fato, foi comprovada a existência de uma energia que mantinha os prótons e nêutrons juntos no núcleo, a energia nuclear.


Maquete da usina

Fissão nuclear

Uma vez comprovada a existência desta energia, era necessário descobrir como utilizá-la. A forma imaginada para liberar a energia nuclear baseou-se na possibilidade de dividir-se o núcleo de um átomo com muitos prótons e nêutrons, em dois núcleos menores, através do impacto de um nêutron (processo denominado fissão nuclear). A energia que mantinha juntos esses núcleos menores, antes constituindo um só núcleo maior, seria liberada, na maior parte, em forma de calor (energia térmica).



Reação em cadeia

Após bombardear o núcleo de um átomo, este se dividirá e liberará dois a três nêutrons, que poderão atingir outros núcleos de urânio-235 lançando mais nêutrons e isso ocorrerá sucessivamente, liberando uma grande quantidade de calor. Este processo é denominado reação em cadeia.


Porque utilizar o urânio-235?

O urânio-235 pode ser fissionado por nêutrons de qualquer energia cinética (relacionada ao movimento), enquanto o urânio-238 só é fissionado por nêutrons com alta energia cinética. Logo, o urânio-235 é mais favorável a sofrer a fissão nuclear, sendo esta a razão pela qual ele é o mais recomendado.

Enriquecimento de urânio

A quantidade de urânio-235 na natureza é muito baixa: para cada 1.000 átomos de urânio, 7 são de urânio-235 e 993 são de urânio-238. Devido a essa pequena porcentagem de urânio-235, foi necessária a criação de um processo para elevar a concentração de urânio-235 para urânio-238 até o ponto exato (3,2%) para que ocorra, de forma controlada, a fissão nuclear, este é o chamado enriquecimento do urânio. Porém, caso o urânio seja muito enriquecido (houver mais de 90% de urânio-235), ocorrerá uma reação em cadeia que fugirá ao controle (muito rápida), provocando uma explosão: a “bomba atômica”.

Varetas de combustível

As Varetas de Combustível é o lugar onde se localizam as pastilhas do urânio (combustível) e são montadas em feixes, numa estrutura denominada Elemento Combustível. Essas varetas são fechadas para que não liberem seu conteúdo (elementos radioativos) e suportam altas temperaturas. O Elemento Combustível é colocado dentro do Vaso de Pressão.




Vaso de pressão

Sabendo os processos mencionados anteriormente, falta somente saber como controlar a reação em cadeia para que não haja uma explosão. Através do raciocínio lógico, a forma de se parar uma reação é eliminar o causador dela. Portanto, a forma de se controlar a reação em cadeia é controlando a quantidade de nêutrons que são liberados a cada fissão nuclear. Há elementos químicos, como o boro, na forma de ácido bórico ou metal, e o cádmio, em barras metálicas, que são capazes de absorverem nêutrons, pois seus núcleos suportam um número de nêutrons superior ao existente em seu estado natural, formando isótopos desses elementos. Esses elementos capazes de absorverem nêutrons são colocados, em formas de barras (as barras de controle), no Vaso de Pressão (onde ocorre a reação em cadeia) para diminuírem ou acabarem com a reação em cadeia.

Reator Nuclear


Reator

O Reator Nuclear é o compartimento onde se localizam as unidades responsáveis pela produção do vapor que movimentará a turbina. No reator está contido o Vaso de Pressão, o Pressurizador (utilizado para evitar a ebulição da água que circula pelo Circuito Primário) e o Gerador de Vapor.


Reator




Circuito Primário

No Vaso de Pressão fica circulando uma água responsável pela refrigeração do núcleo do reator (Elemento Combustível), esta água atinge temperaturas muito superiores a de sua ebulição. Contudo, devido ao pressurizador, essa água não vira vapor e circula pelo Gerador de Vapor, onde é responsável pelo aquecimento de uma segunda corrente de água. Isto ocorre em um circuito fechado, conhecido como Circuito Primário, e a água deste circuito (água radioativa) não entra em contato com a da segunda corrente.

Circuito Secundário

Esta segunda corrente de água que passa pelo Gerador de Vapor é transformada em vapor pela primeira e segue em direção a turbina, acionando-a. Após passar pela turbina, esse vapor se condensa e é reutilizado. A condensação desse vapor é devido a um tubo por onde circula a água retirada de um rio ou do mar, esta é a razão pela qual as usinas nucleares têm que se localizar perto de rios ou mares. Este é o Circuito Secundário.


Resumo do funcionamento da usina

Vantagens de uma Usina Nuclear

O combustível utilizado rende muito mais, pois 10g de urânio-235 é equivalente a 700kg de óleo ou 1200kg de carvão.



Não há liberação de gases tóxicos na atmosfera. Ela é a mais recomendada se forem seguidos, seriamente, todos os procedimentos de segurança impostos. Como por exemplo:

O Sistema Automático de Segurança não pode ser bloqueado para permitir a realização de testes.

O Edifício do Reator (ou Contenção de Concreto) deve ser uma estrutura de segurança, construída para suportar impactos, e não simplesmente um prédio industrial convencional.


A Energia Nuclear aplicada:

>>> Na Agricultura

A energia nuclear pode ser de muita utilidade na agricultura, pois ela nos possibilita descobrir, por exemplo, qual é o predador de determinada praga. Ao ingerirem radioisótopos (elementos que possuem a propriedade de emitirem radiações), os insetos ficam “marcados”. Quando são consumidos, seus predadores emitem “raios de ação” que podem ser acompanhados. Desta forma, pode-se evitar a utilização de inseticidas nocivos à saúde. Outra aplicação para a energia nuclear é a esterilização dos machos de uma espécie de praga por radiação gama. Soltando-os no ambiente, após a esterilização, para eles competirem com os normais, reduzindo a reprodução dessa praga até zero.
No campo alimentício, irradiam-se produtos agrícolas (como batata, cebola, alho e feijão) para conservá-los por mais tempo, evitando que eles murchem ou apodreçam.

>>>Nas Relações Internacionais

O domínio sobre a bomba atômica, isso quer dizer, o conhecimento das técnicas de como produzi-la, é uma forma de adquirir poder. Pois nenhum país entrará em conflito direto com outro que domine este conhecimento. Podemos citar como exemplo os Estados Unidos, eles não teriam invadido o Iraque se este possuísse a tecnologia da bomba atômica, porque poderia desencadear numa guerra nuclear. Mas também há o aspecto positivo, como é o caso do Brasil e da China. Com o início de relações comerciais entre esses dois governos, o projeto de Angra III poderá sair do papel. Angra III é projetada para produzir uma quantidade de energia superior a de Angra II; como já mencionamos, anteriormente, as vantagens de uma usina nuclear, podemos concluir que esse será um grande passo para o nosso país.


Monday, May 10, 2004

Mergulho - Lei de Boyle

"A temperatura constante, os volumes ocupados por uma mesma massa gasosa são inversamente proporcionais às pressões que suportam".

V / V’ = P’ / P
P V = P’ V’


Definida essa lei, podemos aplicá-la em nosso mergulho realizado em Paraty.

O ouvido
À medida que mergulhamos para o fundo, a pressão aumenta, logo, o volume vai diminuído. Por essa razão (o volume de ar diminuir em nosso ouvido) a água consegue empurrar nosso tímpano para dentro, sendo necessário igualarmos esta força para nosso tímpano voltar à posição normal (esta ação é denominada equalização).

O pulmão
Como mencionada, à medida que vamos para o fundo, o volume de ar diminui em nosso pulmão. Se enchermos nosso pulmão de ar no fundo do mar, causaremos uma hemorragia interna quando retornarmos à superfície. Isso ocorre porque a pressão na superfície é menor do que no fundo do mar, logo, o volume de ar em nosso pulmão aumentará. Contudo nosso pulmão não se expande, então ele não suportará o aumento de volume e isso provocará a hemorragia interna.


Cilindros de mergulho