PublicouOlívia Ruis Alterado mais de 4 anos atrás
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 Fósseis Hídrica Renováveis Nuclear 80% 7% 3% 10% 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
- Os combustíveis fósseis podem ser usados quer na produção de energia de base (electricidade) quer no importante sector dos transportes; Sector Portugal Reino Unido Indústria 32% 21% Transportes 38% 35% Doméstico 13% 30% Serviços 9% 14% Outros 8% - - 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 Os recursos naturais são limitados
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 Combustível Anos Carvão 300 Petróleo 40 Gás Natural 50
7 Actividade humana Gases c/efeito de estufa Aquecimento global
Alterações climáticas IPCC, 1995 2º relatório UNF CCC 1992 IPCC, 1990 1º relatório IPCC, 2001 3º relatório Limitações emissão de GEE [ ] / 1990 Acordos Marraquexe Adopção política do PQ Quioto 1997 Proposta de protocolo Ratificação 2002
8 3. NOVO PARADIGMA ENERGÉTICO
As políticas energéticas a médio-longo prazo devem obedecer aos seguintes conceitos: Eficiência Flexibilidade Liberalização Diversidade 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 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 Trigo Centeio Cevada Milho Cereais
12 vegetais, gorduras e metanol
Tubérculos Material lenhocelulósico + Abundante e de baixo custo - Recolha e transporte - Maior complexidade técnica do processo - Custo de processamento mais elevado Beterraba Batata doce Tupinambo Mandioca Biodiesel - Transesterificação de óleos vegetais, gorduras e metanol Girassol Colza Sorgo Cana de açúcar Soja 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, os governos devem investir no desenvolvimento até à comercialização de novas tecnologias energéticas No estado actual do conhecimento, as células de hidrogénio e a fusão nuclear são as duas tecnologias que se apresentam como mais promissoras, respectivamente, a curto-médio prazo e a longo prazo,
14 Soluções alternativas no sector dos TRANSPORTES
Combustíveis alternativos Etanol BioDiesel Gás Natural Hidrogénio? Sistemas de propulsão alternativos Híbridos, eléctricos... Pilhas de combustível?
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