Lixo Radioactivo

O Lixo radioactivo é formado por resíduos com elementos químicos, que não têm ou deixaram de ter utilidade, resultante da fissão nuclear.
Este tipo de lixo é um dos principais responsáveis pela poluição dos ecossistemas.
É constituído por substâncias tóxicas e radioactivas que provocam graves problemas na saúde pública, podendo ter efeitos imediatos ou apenas manifestar-se de forma retardada.

Existem algumas alternativas ao fim do lixo radioactivo como:

• A transformação do lixo radioactivo e outros lixos em escória vitrificada e inertes, que podem ser reutilizados para blocos de construção. Esta alternativa tem como vantagem: o baixo investimento, custos reduzidos e melhor desempenho ambiental;


• O armazenamento em tambores ou recipientes impermeáveis, à prova de radiações e enterrados no subsolo.


• O armazenamento em piscinas dentro das centrais nucleares.

[Texto redigido por Diana Vieria e Marta Silva]

Morfologia de reactores nucleares (PWR)

Um dos reactores mais utilizados é o PWR (Pressurized Water Reactor)

Fig.1 - PWR

O reactor PWR utiliza a água como refrigerador e como moderador. O mecanismo deste reactor distingue-se por ter um circuito refrigerador primário, que passa pelo núcleo do reactor com uma elevada pressão, e por ter também um circuito secundário onde é gerada a turbina.
O que acontece neste tipo de reactor pode ser chamado de “reacção nuclear em cadeia”, ou seja, os átomos vão colidindo e desintegrando-se sucessivamente, gerando grande quantidade de energia. “Nos reactores nucleares, a reacção acontece dentro de varetas que compõem uma estrutura chamada elemento combustível. Dentro do elemento combustível há também barras de controlo, geralmente feitas de cádmio, material que absorve neutrões, que controlam todo o processo.
Quando as barras mergulham no elemento combustível, o reactor pára e quando saem, ele é activado o que permite o controle na produção de energia.

[Texto redigido por Diana Vieira]

Centrais Nucleares na Europa

Nos países Europeus cerca de 35% da electricidade gerada provem de centrais nucleares. Sendo a França o País com maior produção, cerca de 78,5% seguido da Lituânia com 70%.

Como se pode observar, no mapa, a França é o país com mais centrais nucleares em operação, 59, seguido da Rússia com 36.

Fig. 1 - Centrais nucleares em operação

No final do ano de 2007 haviam cerca de 197 centrais nucleares em operação na Europa com uma capacidade de 169,842 Mwe. Em seis países ainda se encontravam em construção cerca de 13 centrais nucleares com uma capacidade prevista de 11,591 Mwe. Como pode ser observado, na tabela seguinte:

[Texto redigido por Diana Vieira]

Comparação entre diferentes reactores nucleares

Existem diferentes tipos de reactores nucleares, classificados de acordo com o fluido que neles contêm.
Existem essencialmente três tipos de reactores nucleares:
- Reactores de água normal: São de uso mais frequente, funcionam com urânio ligeiramente enriquecido e água normal como moderador;
- Reactores de alta temperatura: De entre os sistemas mais avançados, oferecem vantagens em relação aos de água normal, pois utiliza, como meio refrigerante, um gás (normalmente o hélio);
- Reactores reprodutores: Exclusivamente com este tipo de reactores é possível aproveitar as limitadas existências de urânio da Terra, esta perigosa técnica oferece a única alternativa para assegurar o nosso abastecimento energético, a não ser que no futuro se descubram novas fontes de energia.

Fig.1 - Reactor de água normal

Fig.2- Reactor de Alta Temperatura

[Texto redigido por Marta Silva]

Impacto Ambiental

A Energia Nuclear é aquela que mais tem preocupado os ambientalistas, pois todas as actividades relacionadas com o seu uso trazem efeitos desagradáveis tanto para o Ambiente como para o Ser Humano.
Os Três grandes problemas associados á utilização deste tipo de Energia são:
Ø A manipulação do material radioactivo;
Ø A possibilidade de desvios clandestinos de material nuclear;
Ø A possibilidade de armazenamento de lixo radioactivo.

Ao longo dos tempos tem havido desenvolvimento suficiente para aumentar o nível de segurança nas centrais nucleares.
Continua a ser um desafio expandir as necessidades eléctricas da sociedade com menores efeitos no ambiente, embora de certa forma seja impossível.
O trabalho dos cientistas e analistas da energia é oferecer alternativas de escolha para a sociedade.

[Texto redigido por Marta Silva]

O decorrer das Investigações

O grupo de Reacções Nucleares (RN) referente ao Centro de Física Nuclear da Universidade de Lisboa (CFN-UL) tem como objectivo o estudo experimental de reacções nucleares relevantes para astrofísica nuclear e o desenvolvimento de técnicas analíticas baseadas em reacções nucleares.

A nível nacional, o trabalho tem decorrido no Laboratório de Feixes de Iões do ITN (LFI), com a utilização do acelerador Van de Graaff de 2,5 MV. Estão delineados novos projectos, no contorno da astrofísica nuclear, abrangendo o acelerador Tandem 3MV, que irão tirar partido dos feixes de iões pesados e da alta sensibilidade da linha de espectroscopia de massa (AMS) com a resolução de 30 mmAMS.

Internacionalmente, o grupo esteve associado no projecto LUNA (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics, do Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) em Itália) e cimentou colaboração com o grupo do Prof. Claus Rolfs, da Universidade de Bochum.

Relativamente a técnicas analíticas, o trabalho tem incidido essencialmente sobre o desenvolvimento de um método PIGE (Proton-Induced Gamma-Ray Emission) sem recurso a padrões. Para energias inferiores a 2,5 MeV o trabalho estará concluído em breve, devendo ser estendido a energias mais altas com utilização do acelerador Tandem 3MV. Esta técnica, complementar das existentes no LFI, irá abrir novas perspectivas de aplicação nas áreas do ambiente, dos materiais, das ciências da saúde e da geologia.

[Texto redigido por Raquel Sofia]

De onde vem a Energia Nuclear

Dá-se o nome genérico de Energia Nuclear a toda a energia associada às mudanças da constituição do núcleo de um átomo. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reacções nucleares, emitirem energia durante o processo (corre uma transformação de massa em energia). Esta energia pode ser libertada durante um processo de desintegração radioactiva ou absorvida em consequência de uma reacção nuclear (através da cisão de núcleos pesados, ou da fusão de núcleos leves). Este processo dá-se em centrais próprias: as centrais nucleares.
Uma Central Nuclear é uma instalação industrial muito complexa devido às suas tecnologias industriais, utilizada para gerar calor, realizar movimento, e produzir electricidade, a partir de Energia Nuclear, que se caracteriza pelo uso de materiais radioactivos que através de uma reacção nuclear produzem calor, que é empregado num ciclo termodinâmico para mover um alternador e produzir energia eléctrica.
As centrais nucleares apresentam compartimentos impermeáveis à radiação, os reactores nucleares, com barras de minerais com algum elemento radioactivo. No processo de decomposição radioactiva, estabelece-se uma reacção em cadeia que é sustentada e moderada mediante o uso de elementos auxiliares, dependendo do tipo de tecnologia utilizada.

[Texto redigido por Ana Mafalda]

Processos de Reacção no Núcleo

Pode ser libertada energia durante uma reacção ou pode ser utilizada para outra reacção em cadeia. Pegando no exemplo do Lítio e do Deutério, de acordo com as tabelas de referência, o núcleo 63Li tem um peso atómico de 6.015 unidades de massa atómica, o deutério é 2.014 u.m.a. e o núcleo de hélio é 4.0026 u.m.a. Assim:
* Massa total no lado esquerdo = 6.015 + 2.014 = 8.029
* Massa total no lado direito = 2 × 4.0026 = 8.0052
* Massa perdida = 8.029 - 8.0052 = 0.0238 unidades de massa atómica.
A "massa perdida" vem da energia libertada da reacção; a sua fonte é a energia da ligação nuclear. Usando o "E=mc² " de Einstein, podemos deduzir quanta energia foi libertada. Na realidade, uma unidade de massa atómica é equivalente a 931 MeV, assim a energia libertada é 0.0238 × 931 MeV = 22.4 MeV. Expresso de outra forma: a massa foi reduzida 0.3%, ou 90 PJ/kg é 300 TJ/kg.

Esta é uma quantia grande de energia para uma reacção nuclear; e é tão alta porque a energia que liga o núcleo-núcleo do Hélio-4 é extraordinariamente alta, porque o núcleo do He-4 é duplamente “rijo”. O núcleo do He-4 é extraordinariamente estável pela mesma razão que o átomo de Hélio é inerte: cada par de protões e neutrões em He-4 ocupa uma orbital 1s nuclear da mesma maneira o par de electrões de Hélio ocupa a orbital 1s completa, o que dá estabilidade ao átomo.
A energia libertada numa reacção nuclear pode aparecer principalmente num dos seguintes três modos:
* energia cinética das partículas de produto
* emissão de fotões de energia muito elevada, chamados raios gama.
* um pouco de energia pode permanecer no núcleo, como um nível de energia instável.

A taxa à qual as reacções acontecem depende do fluxo de partículas, das reacções ocorridas e das interacções entre partículas (Cross section). Em física de partículas ”Cross section”, é um conceito usado para expressar a probabilidade de interacção entre partículas. Na colisão inicial, que começa a reacção em cadeia, as partículas têm que se aproximar o suficiente de forma a que possa afectar força nuclear forte. Como a maioria das partículas nucleares são carregadas positivamente, isto significa que elas têm que superar a repulsão electrostática considerável antes da reacção começar. Até mesmo se o núcleo fizer parte de um átomo neutro, a outra partícula tem que penetrar bem além na nuvem de electrónica e chegar no núcleo que é carregado positivamente. Assim, as partículas arremessadas contra os núcleos atómicos devem ser muito aceleradas de forma a vencer as forças de repulsão que tenderão a desvia-las de sua trajectória.

Os métodos são:

* aceleradores de partículas
* decaimento nuclear (partículas alfas são o principal interesse, porque que as partículas beta e os raios gama são raramente envolvidos em reacções nucleares)
temperaturas muito altas, na ordem de milhões de graus, que produzem reacções termonucleares
* raios cósmicos.

[Texto redigido por Raquel Sofia]

Radioactividade & Radiações

A Radioactividade é uma forma de energia nuclear, utilizada em medicina (radioterapia), e consiste no facto de alguns átomos, como os do urânio, rádio e tório, serem “instáveis”, perdendo constantemente partículas alfa, beta e gama (raios-X).
É um processo pelo qual elementos radioactivos são capazes de emitir radiações, que têm a propriedade de impressionar placas fotográficas, ionizar gases, produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz comum, entre outras.
As radiações emitidas pelas substâncias radioactivas podem ser:

• Radiação alfa: São fluxos de partículas carregadas positivamente, compostas por 2 neutrões e 2 protões (núcleo de hélio). São desviadas por campos eléctricos e magnéticos. São muito ionizantes porém pouco penetrantes.

• Radiação beta: São fluxos de partículas originárias do núcleo, o que as distingue dos electrões. Estas partículas têm a mesma natureza dos electrões orbitais, e são resultantes da desintegração de neutrões do núcleo. É desviada por campos eléctricos e magnéticos. É mais penetrante porém menos ionizante que a radiação alfa.
  

• Radiação gama: São ondas electromagnéticas. É o tipo mais penetrante de radiação. Não apresenta carga eléctrica e não é afectada pelos campos eléctrico e magnético. É uma radiação muito perigosa aos organismos vivos. Esta radiação pode alterar o material genético de uma pessoa, fazendo com que os seus filhos tenham grandes probabilidades de nascerem cegos, surdos, mudos ou com algum outro tipo de deficiência.
  Assim, quando um átomo emite uma radiação alfa ou beta, este transforma-se noutro átomo de um elemento químico diferente. Este novo elemento pode ser radioactivo, transformando-se noutro e assim sucessivamente, dando lugar às chamadas "séries radioactivas". Desse modo, a emissão de partículas alfa e beta pelos átomos instáveis muda o seu número atómico, transformando-os noutros elementos. O processo de desintegração nuclear só termina com a formação de átomos estáveis. Por exemplo, o urânio-238 vai sofrendo decaimento até formar o elemento chumbo-206.

[Texto redigido por Ana Mafalda]