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Salvador, Bahia, Brazil
Professora de química que gosta de utilizar as Tecnologias de Informação e Comincação como ferramenta pedagógica.

quarta-feira, 10 de novembro de 2010

Eu tenho a força! Será?


Conteúdo com vídeo do Telecurso 2000 (Física - Aula 08)

Aprender Cinética Química

1. Programa Educar da USP

Aula virtual de cinética química com questionário, experimento e teoria

2.Objeto de aprendizagem sobre Cinética Química
 Laboratório virtual com experimentos sobre Cinética Química

3. Apresentação sobre Cinética Química


sábado, 6 de novembro de 2010

Combustíveis fósseis: petróleo e carvão mineral

Colégio Estadual Prof. Maria Bernadete Brandão
Data:18-10-10                            Série: 2M1
Disciplina: Química                  
Prof. Soraia
Alunos:

  • Lores Lielem
  • Adriana Morais
  • Jéssica Nunes
  • Natália Barreto
  • Rafael Trindade
 
Introdução

Os combustíveis fósseis resultam de um processo muito lento de decomposição das plantas e dos animais, ou seja, da matéria orgânica. Este processo de transformação durou milhões de anos e originou o carvão, o petróleo e o gás natural. É devido a este
longo período de tempo necessário à sua formação que dizemos que os combustíveis fósseis não são renováveis: uma vez gastos, a humanidade não disporá deles tão cedo.
O impacto dos combustíveis fósseis no ambiente é prejudicial. A sua queima origina produtos de combustão, que poluem o ar a nível local e regional, entre os quais o dióxido de carbono, que contribui para o efeito de estufa a nível global, o qual está na origem das alterações climáticas. A sua prospecção e transporte têm também impactes negativos no ambiente.

Combustíveis Fósseis

Origem dos combustíveis fósseis

A teoria biogênica do petróleo sugere que as substâncias oleaginosas extraídas da crosta terrestre como o petróleo teriam origem comum ao carvão mineral, já que o mesmo também é encontrado soterrado, tendo sido gerados em função do efeito de fossilização de animais e plantas, provocado pela ação de pressão e temperatura muito altas geradas há milhões de anos no processo de soterramento de material orgânico que por algum motivo não entrou na cadeia alimentar antes ou quando foi enterrado.
A teoria abiogênica (origem inorgânica do petróleo), por outro lado, defende que os hidrocarbonetos foram formados juntos com a Terra, no processo de acreção planetária.

Os combustíveis fósseis são recursos naturais não renováveis

Os combustíveis fósseis são formados pela decomposição de matéria orgânica através de um processo que leva milhares e milhares de anos e, por este motivo, não são renováveis ao longo da escala de tempo humana, ainda que ao longo de uma escala de tempo geológica esses combustíveis continuem a ser formados pela natureza. O carvão mineral, os derivados do petróleo (tais como a gasolina, óleo diesel, óleo combustível, o GLP - ou gás de cozinha -, entre outros) e ainda, o gás natural, são os combustíveis fósseis mais utilizados e mais conhecidos.
O carvão mineral pôs em movimento, durante décadas, veículos como as locomotivas, chamadas no Brasil de Marias-fumaça e navios à vapor. Atualmente, o carvão mineral garante o funcionamento de usinas termoelétricas.
Um grande problema desses combustíveis é o fato de serem finitos, o que faz com que a dependência energética a partir deles seja um problema quando esses recursos acabarem, embora de acordo com as teorias abiogênicas os combustíveis minerais são muito abundantes. Por isso o interesse em energias renováveis é crescente. Outro problema é que com a queima de combustíveis minerais são produzidos gases que produzem o efeito estufa como o gás carbônico e metais pesados, como por exemplo o mercúrio.

 Importância econômica dos combustíveis fósseis

O preço dos combustíveis fósseis sobe em proporcionalidade inversa à sua quantidade disponível para venda, ou seja, quanto mais escasseiam, mais elevado é o seu preço.
A economia mundial está tão dependente deles que o simples aumento do preço do barril de petróleo (que é o mais explorado para fins energéticos) influencia fortemente as bolsas de valores.
O aumento do controle e do uso, por parte do Homem, da energia contida nesses combustíveis fósseis foi determinante para as transformações econômicas, sociais, tecnológicas - e infelizmente ambientais - que vêm ocorrendo desde a Revolução Industrial.
Pelo aumento do preço dos combustíveis fósseis e da poluição ambiental, a Europa está a procurar soluções energéticas alternativas (como os biocombustíveis, a eletricidade e o hidrogênio). Até 2020 a União Européia prevê aumentar para 10% a percentagem de energias renováveis utilizadas nos transportes rodoviários.
 
Reservas de Combustíveis Fósseis

Como já foi anteriormente referido, um dos problemas que se deparam na utilização dos combustíveis fósseis reside no facto de serem um recurso limitado. O ritmo do consumo é superior ao ritmo da descoberta de novas reservas. O petróleo é o combustível fóssil cujas reservas poderão escassear em primeiro lugar.
Estima-se que as reservas mundiais de petróleo possam durar cerca de 40 anos, a manter-se os actuais níveis de produção.
Para o gás natural, e mantendo-se também os níveis actuais de extracção, as reservas podem durar um pouco mais, estimandose em cerca de 70 anos. Contudo, o consumo mundial de gás natural está a aumentar, pelo que os níveis de extracção também
têm vindo a acompanhar este crescimento, podendo assim a duração do recurso ser inferior à actualmente calculada. No entanto, novas reservas de gás natural têm vindo a ser descobertas.
Para o carvão, o problema da escassez do recurso não é tão premente, estimando-se à luz dos dados actuais (2003) que as reservas possam durar cerca de 200 anos.
Outro problema relaciona-se com a distribuição das reservas e do consumo por região do Mundo, facto que também já foi anteriormente referido. Os países que possuem maiores recursos em combustíveis fósseis não são aqueles em que ocorrem os maiores consumos (ver Figura 6), em particular no que diz respeito ao petróleo, verificando-se assim uma dependência energética destes em relações aos outros (países produtores), com implicações em termos geopolíticos.

Consequências ambientais do uso dos combustíveis fósseis

Dentre as conseqüências ambientais do processo de industrialização e do inerente e progressivo consumo de combustíveis fósseis - leia-se energia -, destaca-se o aumento da contaminação do ar por gases e material particulado, provenientes justamente da queima destes combustíveis, gerando uma série de impactos locais sobre a saúde humana. Outros gases causam impactos em regiões diferentes dos pontos a partir dos quais são emitidos, como é o caso da chuva ácida.
A mudança global do clima é um outro problema ambiental, porém bastante mais complexo e que traz consequências possivelmente catastróficas. Este problema vem sendo causado pela intensificação do efeito estufa que, por sua vez, está relacionada ao aumento da concentração, na atmosfera da Terra, de gases que possuem caractericas específicas. Estes gases permitem a entrada da luz solar, mas impedem que parte do calor no qual a luz se transforma volte para o espaço. Este processo de aprisionamento do calor é análogo ao que ocorre em uma estufa - daí o nome atribuído a esse fenômeno e também aos gases que possuem essa propriedade de aprisionamento parcial de calor, chamados de gases do efeito estufa (GEE), dentre os quais destaca-se o dióxido de carbono (CO2).
É importante notar que o dióxido de carbono, bem como os outros GEE em geral (vapor d'água, por exemplo), não causam, em absoluto, nenhum dano à saúde e não "sujam" o meio ambiente. Seria incorreto classificar estes gases como poluentes -, já que os mesmos não possuem as duas características básicas de um poluente segundo a definição tradicional do termo (ideia de dano à saúde e/ou sujeira). Todavia, novas definições de poluição, mais técnicas e abrangentes, fizeram-se necessárias e surgiram ao longo da última década, fazendo com que os gases de efeito estufa fossem classificados como poluentes.

Carvão Mineral
Carvão Mineral é um combustível fóssil natural extraído da terra por processos de mineração. É um mineral de cor preta ou marrom prontamente combustível.

 O que é carvão mineral?
É um dos principais tipos de combustíveis fósseis (aqueles compostos primariamente de carbonos e hidrocarbonetos). Sua queima emite gases que contribuem para o aquecimento global. Ele pode também provocar chuva ácida.

De onde vem o carvão?
Assim como os demais combustíveis fósseis, o carvão é o resultado de um processo muito lento de decomposição de plantas e animais por milhões de anos. Ele é encontrado no subsolo, em vários lugares do planeta.
 
Como é sua aparência e como ele é extraído?
É um mineral de cor preta ou marrom. Sua extração é feita por meio de processos de mineração.

 Para que serve?Para gerar eletricidade e também para produzir plásticos, alcatrão, fertilizantes e auxiliar no derretimento do minério de ferro para a fabricação do aço.

 Como produz eletricidade?
Quando queimado, seu vapor aciona as turbinas instaladas nas usinas. Esse movimento gera a eletricidade.

 Por o carvão mineral ainda é tão usado se é tão poluente?
Por ser barato e abundante, o carvão ainda é uma alternativa muito atraente do ponto de vista econômico para as empresas fornecedoras de energia elétrica..

 É possível diminuir seu grau de poluição?
Algumas tecnologias permitem a redução dessa emissão. Uma delas é a lavagem de carvão, que mistura o carvão triturado a um líquido, separando as impurezas. Em outras técnicas, o dióxido de enxofre, uma das maiores causas da chuva ácida, é retirado. Também já é possível a redução de óxidos de nitrogênio, uma das causas do ozônio no nível do chão. Outras tecnologias permitem o bombeamento do gás carbônico para o subsolo pelas usinas termelétricas. Há três alternativas: o lançamento do gás em minas de carvão, expulsando o gás metano (que, por sua vez, pode ser usado como combustível pela usina); em minas de água salgada imprópria para consumo humano ou para reservas de petróleo, facilitando na extração do combustível.

 Obtenção: 
Resulta da transformação química de grandes florestas soterradas. É extraído de minas localizadas em bacias sedimentares. Produção de energia elétrica; aquecimento, matéria-prima de fertilizante. Domínio de tecnologia para seu aproveitamento; facilidade de transporte e distribuição. Libera poluentes como dióxidos de carbono e óxidos de nitrogênio; contribui para a chuva ácida. 
Uso:
Produção de energia elétrica; aquecimento, matéria-prima de fertilizante.
 
Vantagens:
Domínio de tecnologia para seu aproveitamento; facilidade de transporte e distribuição.
 
Desvantagens:
Libera poluentes como dióxidos de carbono e óxidos de nitrogênio; contribui para a chuva ácida.

Petróleo
 O petróleo é um combustível fóssil, originado provavelmente de restos de vida aquática animal acumulados no fundo de oceanos primitivos e cobertos por sedimentos. O tempo e a pressão do sedimento sobre o material depositado no fundo do mar transformaram-no em massas homogêneas viscosas de coloração negra, denominadas jazidas de petróleo.
Os egípcios utilizavam o petróleo como um dos elementos para o embalsamamento de seus mortos, além de empregarem o betume na união dos gigantescos blocos de rochas das pirâmides.
No continente americano, os incas e os astecas conheciam o petróleo e , a exemplo da Mesopotâmia, o empregavam na pavimentação de estradas.
Geralmente, o petróleo aproveitado pelas civilizações antigas era aquele que aflorava à superfície do solo. Uma das peculiaridades do petróleo é a migração, ou seja, se ele não encontrar formações rochosas que, por serem impermeáveis, o prendam, sua movimentação no subsolo será constante, com a conseqüente possibilidade de aparecer à superfície.
A partir de 1920 os transportes terrestres, marítimos e aéreos passaram a consumir quantidades cada vez maiores do novo combustível.
Em 1930 surgiu a indústria petroquímica tendo como base o petróleo, para produzir numerosos equipamentos, objetos, produtos, etc.

Nessa época, o subproduto indesejável passou a ser a querosene, então pouco utilizado. Apenas com o advento dos aviões a jato, em 1939, esse combustível voltou a ser amplamente consumido.
Dessa forma, a indústria de refino teve um impulso fenomenal, garantindo o abastecimento de milhares de veículos e o funcionamento dos parques industriais. A gasolina passou a ser o principal derivado do petróleo, enquanto ocorria uma ampliação do sistema de estradas, exigindo mais asfalto. Em 1938 , 30% da energia consumida no mundo provinha do petróleo.
Mas as duas crises sucessivas do petróleo, em 1973 e 1978, levaram a uma reconsideração da política internacional em relação a esse produto, e os países dependentes do petróleo intensificaram a busca de fontes de energia alternativas. Microorganismos marinhos (chamados plânctons), na ausência de oxigênio, se transformaram, ao longo de milhões de anos, nos constituintes do petróleo (hidrocarbonetos, animais, tioálcoois, etc.).
Comercialmente, existem dois tipos de petróleo: o leve (com maior proporção de gasolina) e o pesado (com maior proporção de querosene e óleos combustíveis). O petróleo leve tem maior cotação no mercado mundial, por causa do elevado consumo de gasolina.
O petróleo é uma mistura de compostos orgânicos, na qual predominam os alcanos. É a mais importante fonte de energia (através da queima dos alcanos) e constitui a matéria-prima da indústria petroquímica, responsável pela manufatura de milhares de produtos de consumo diário, tais como: plásticos, adubos, corantes, detergentes, álcool comum, acetona, gás hidrogênio, etc.
Os maiores produtores de petróleo são: Rússia, Estados Unidos, Arábia Saudita, Irã, Iraque, Kuwait, Emirados Árabes Unidos, Venezuela, México e Inglaterra.
Porém, as maiores reservas de petróleo (mais de 50%) estão nos países banhados pelo golfo Pérsico.
A produção brasileira de petróleo satisfaz metade do que é consumido, a outra metade é importada, principalmente, dos países árabes, como o fazem os demais países industrializados.
As reservas já conhecidas e as que poderão ser ainda descobertas dão ao petróleo uma extraordinária importância que se estenderá por todo século XXI.
Os lençóis petrolíferos ocorrem em cavidades que podem atingir até 7000m de profundidade, no continente ou em plataformas submarinas, juntamente com o petróleo encontra-se água salgada e gás natural (sob pressão).
São controvertidas as teorias sobre a origem do petróleo. Entre as principais figuram a da origem estritamente inorgânica, defendida por Dmitri I. Mendeleiev, Marcellin Berthelot e Henri Moissan, e a teoria orgânica, que postula a participação animal e vegetal.
De acordo com a primeira, o petróleo Ter-se-ia formado a partir de carburetos ( de alumínio, cálcio e outros elementos) que decompostos por ação da água (hidrólise), deram origem a hidrocarbonetos com metanos, alcenos, etc., os quais, sob pressão, teriam sofrido polimerização (união de moléculas idênticas para formar uma nova molécula mais pesada) e condensação a fim de dar origem ao petróleo.
Contra essa concepção mais antiga, levanta-se teoria orgânica, segundo a qual a presença no petróleo de compostos nitrogenados, clorofilados, de hormônios, etc. pressupõe a participação de matéria orgânica de origem animal e vegetal. Em sua grande maioria os pesquisadores modernos tendem a reconhecer como válida apenas a teoria orgânica, na qual destacam o papel representado pelos microorganismos animais e vegetais que sob a ação de bactérias, formariam uma pasta orgânica no fundo dos mares. Misturada à argila e à areia, essa pasta constituiria os sedimentos marinhos que, cobertos por novas e sucessivas camadas de lama e areia, se transformariam em rochas consolidadas, nas quais o gás e o petróleo seriam gerados e acumulados.

 Transporte:

Como a extração do petróleo ocorre muitas vezes em áreas distantes dos centros de consumo, seu transporte para as refinarias e mercados exige sistemas complexos e especializados, como oleodutos, navios petroleiros, caminhões ou vagões - tanques.
Quando se trata de longas distâncias, o meio mais barato é o navio petroleiro, cujo agigantamento tem contribuído para a redução dos custos de transporte.
No transporte por terra de grandes quantidades de petróleo, os custos mais baixos se obtêm pelo uso de oleodutos, tubulações que, mediante bombeamento levam o produto às refinarias.
Tipos:

O petróleo consiste basicamente em compostos de apenas dois elementos que, no entanto, formam grande variedade de complexas estruturas moleculares. Independentemente das variações físicas ou químicas, quase todos os petróleo variam de 82 a 87 % de carbono em peso e 12 a 15% de hidrogênio. Os asfaltos mais viscosos geralmente variam de 80 a 85% de carbono e de 8 a 15% de hidrogênio.
O óleo cru pode ser agrupado em três séries químicas básicas: parafina, naftênicas e aromáticas. A maioria dos óleos crus compõe-se de misturas dessas três séries em proporções variáveis, e amostras de petróleo retiradas de dois diferentes reservatórios não serão completamente idênticas.
As séries parafínicas de hidrocarbonetos, também chamadas de série metano (CH4), compreendem os hidrocarbonetos mais comum entre os óleos crus. É uma série saturada de cadeias aberta com a fórmula geral CnH2n+2, na qual C é o carbono, H é o hidrogênio e n um número inteiro. As parafinas, líquidas à temperatura normal e que entram em ebulição entre 40 e 200 º C, são os constituintes principais da gasolina. Os resíduos obtidos pelo refino de parafinas de baixa densidade são ceras parafínicas plásticas e sólidas.
A série naftênica, que tem fórmula geral CnH2n, é uma série cíclica saturada. Constitui uma parte importante de todos os produtos líquidos de refinaria, mas forma também a maioria dos resíduos complexos das faixas de pontos de ebulição mais elevados. Por essa razão, a série é geralmente de maior densidade. O resíduo do processo de refino é um asfalto, e os petróleos nos quais essa série predomina são chamados óleos de base asfáltica.
A série aromática, de fórmula geral CnH2n-6, é uma série cíclica não-saturada. Seu membro mais comum é o benzeno (C6H6), está presente em todos os óleos crus, mais como uma série os aromáticos geralmente constituem somente uma pequena porcentagem da maioria dos óleos.
Além desse número praticamente infinito de hidrocarbonetos que formam o óleo cru, geralmente estão presentes enxofre, nitrogênio e oxigênio em quantidades pequenas mas muito importantes. Muitos elementos metálicos são encontrados no óleo cru, inclusive a maioria daqueles encontrados na água do mar, como vanádio e níquel. O óleo cru pode também conter pequenas quantidades de restos de material orgânico, como fragmentos de esqueletos silicosos, madeira, esporos, resina, carvão e vários outros remanescentes de vida pretérita.

Refinação:

A função das refinarias consiste em dividir o óleo cru em frações (grupos) delimitadas pelo ponto de ebulição de seus componentes, e em seguida reduzir essas frações a seus diversos produtos. Quando possível, os processos de refinação são adaptados à demanda dos consumidores. Assim é que no final do século XIX, quando o querosene de iluminação era muito utilizado, as refinarias dos Estados Unidos extraíam do óleo cru até setenta por cento de querosene. Depois, quando a gasolina passou a ser o subproduto mais procurado, começou a ser retirada do óleo cru nessa porcentagem. Mais tarde, o querosene voltou a encontrar larga aplicação como combustível para aviões a jato. As refinarias localizam-se muitas vezes junto às fontes produtoras, mas também podem situar-se em pontos de transbordo ou perto de mercados de consumo, que oferecem a vantagem da redução de custo, pois é mais econômico transportar petróleo bruto por oleodutos do que , por outros meios, quantidades menores de seus derivados.
Na refinaria, o óleo cru e os produtos semifinais e finais são continuamente aquecidos, resfriados, postos em contato com matérias não orgânicas, vaporizados, condensados, agitados, destilados sob pressão e submetidos à polimerização (união de várias moléculas idênticas para formar uma nova molécula mais pesada) sem intervenção humana. Os processos de refino podem ser divididos em três classes: separação física, alteração química e purificação.
 
Conclusão:

Os combustíveis fósseis devem ser substituídos por outras fontes de energia porque:
_ São poluentes (a sua queima produz dióxido de carbono, que é um gás de efeito estufa);
_ São uma fonte de energia finita a curto prazo (estima –se que acabem as reservas dentro de 30 a 50 anos)
Todas as fontes de energia têm vantagens e desvantagens. A melhor politica é utilizar não apenas os combustíveis fósseis mas também outras fontes de energias renováveis.

Referencias Bibliográficas:
            
http://www.ceeeta.pt/energia/files/09/01-Combustiveis_Fosseis.pdf
http://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvel_f%C3%B3ssil
http://cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo1A/indice.html

CARVÃO MINERAL E CARVÃO VEGETAL

Colégio Estadual Profª Mª Bernadete Brandão
Alunas:
  • Adriana Santana,
  • Ana Carla,
  • Cleidnéia,
  • Edmilly,
  • Irla Silva e
  • Tássia Crislane.
Profª: Soraia              
Disciplina: Quimica          
Série: 2m1
CARVÃO MINERAL E CARVÃO VEGETAL:
Carvão: é o nome comum a diversos produtos ricos em carbono, resultantes de processos geológicos ou da carbonização de matéria orgânica.
Definição: Carvão Mineral

Fumaça oriunda da queima do carvão mineral.
O carvão mineral é um minério não-metálico, possui cor preta ou marrom com grande potencial combustível, uma vez queimado libera uma elevada quantidade de energia.
É constituído basicamente por carbono (quanto maior o teor de carbono mais puro é o carvão) e magnésio, sendo encontrado em forma de betume.
Esse carvão é considerado um combustível fóssil, pois as jazidas desse minério se formaram há milhões de anos; quando extensas florestas foram submersas, fazendo com que os restos de vegetais, que são ricos em carbono, se transformassem em um elemento rochoso. Esse é classificado em turfa, linhito, antracito e hulha, essa distinção existe em razão das condições ambientais e época de formação.
O combustível fóssil é utilizado, especialmente, no aquecimento de fornos de siderúrgicas, indústria química (produção de corantes), na fabricação de explosivos, inseticidas, plásticos, medicamentos, fertilizantes e na produção de energia elétrica nas termoelétricas. O carvão mineral teve seu uso difundido bem antes do descobrimento do petróleo como fonte de energia. No século XVIII surgiram máquinas movidas a vapor, que permitiram a substituição da força animal pela mecânica.
No século XX o petróleo ocupou lugar de principal fonte de energia, superando o uso do carvão mineral, no entanto, sua importância é bastante representativa no mundo. Atualmente, do total de reservas de carvão existentes no mundo, 56,5% se encontra na Rússia; 19,5%, nos Estados Unidos; 9,5%, na China; 7,8%, no Canadá; 5,0%, na Europa; 1,3%, na África; e 0,4%, em outros países
Definição: Carvão Vegetal
 

                                                                 O
aspecto do carvão vegetal.
O carvão vegetal é obtido a partir da queima ou carbonização de madeira, após esse processo resulta em uma substância negra.
No cotidiano o carvão vegetal é utilizado como combustível de aquecedores, lareira, churrasqueiras e fogões a lenha, além de abastecer alguns setores industriais como as siderúrgicas.
O carvão também é usado na medicina, nesse caso chamado de carvão ativado oriundo de determinadas madeiras de aspecto mole e não resinosas.
Essa substância tem sido utilizada desde a Antigüidade, na civilização egípcia tinha seu uso difundido na purificação de óleos e uso medicinal. Na Segunda Guerra serviu para a retirada de gases tóxicos a partir de sua elevada capacidade de absorver impurezas sem alterar sua estrutura, devido a sua composição porosa.
No Brasil há relatos de uso de carvão vegetal por parte dos índios, esses realizavam a mistura da substância com gorduras de animais com finalidade de combater doenças como tumores e úlceras.
O carvão também se destaca na condução de oxigênio e um eficiente disseminador de toxinas. Diante de várias indicações positivas do carvão pode-se destacar o seu uso no tratamento de dores estomacais, mau hálito, aftas, gases intestinais, diarréias infecciosas, desinteria hepática e intoxicações.
O Brasil ainda faz uso do carvão vegetal na produção industrial, prática que deixou de ser desenvolvida nos países centrais, o país ocupa o primeiro lugar na produção dessa substância. Diante disso, cerca de 85% do carvão produzido é utilizado nas indústrias, as residências respondem por 9% do consumo e o setor comercial como pizzarias, padarias e churrascarias 1,5%.
Apesar dos benefícios apresentados com a utilização do carvão vegetal é preciso analisar as conseqüências que a sua produção provoca. Em primeiro lugar é importante analisar o fator social, quando pessoas adultas e até crianças trabalham nas carvoarias na maioria das vezes em condições precárias de trabalho e baixíssimos salários.
Outro fator não menos importante que o primeiro é o ambiental, pois para o desenvolvimento dessa atividade diversas vezes é preciso retirar a cobertura vegetal de importantes composições vegetativas contidas no território brasileiro, que geralmente não são oriundos de madeiras de reflorestamento ou madeira cultivada para esse fim, pois algumas pesquisas revelam que aproximadamente 78% do carvão produzido no Brasil é de origem de vegetação nativa causando um enorme prejuízo ambiental
Diferença entre o Carvão vegetal e o Carvão mineral : 
Carvão Mineral é um combustível natural extraído da terra por de processos minerais. É um mineral de cor preta ou marrom prontamente combustível. É composto primeiramente por átomos de carbono e hidrocarbonetos sob a forma de betumes.
Carvão vegetal é uma substância de cor negra obtida pela carbonização da madeira ou lenha. É muito utilizado como combustível para aquecedores, lareiras, churrasqueiras e fogões a lenha.
Considerado um fitoterápico, o carvão vegetal para uso medicinal (carvão ativado) provém de certas madeiras moles e não resinosas (extraído de partes lenhosas, cascas e serragens), obtidos por combustão incompleta, o que lhes confere a capacidade adsorvente.
Desde a antiguidade já se conhece o uso do carvão vegetal. No antigo Egito era utilizado na purificação de óleos e para aplicações medicinais. Na segunda guerra mundial foi utilizado para remoção de gases tóxicos devido a sua capacidade adsorvente sendo um material extremamente poroso. E entre os índios brasileiros também há registro de uso, misturado às gorduras animais no tratamento de tumores e úlceras malignas.
Estudos químicos utilizando carvão ativado detectaram uma redução significativa na produção de gases intestinais nos pacientes tratados, eliminando os desconfortos abdominais. É ainda um notável condutor de oxigênio, sendo um extraordinário eliminador de toxinas.
Devido a sua rapidez de ação, o carvão vegetal é considerado ainda um agente útil no tratamento de envenenamentos. O carvão ativado liga-se ao tóxico residual no lúmen do trato gastrointestinal e reduz rapidamente a absorção deste.
O carvão vegetal tem a propriedade de adsorver substâncias que, em contato com bactérias intestinais, contribuem para a produção de flatulência. Diante dos resultados de estudos, o uso do carvão vegetal é indicado em casos de dores no estômago, mau hálito, aftas, gases intestinais, diarréias infecciosas, desinteria hepáticas e intoxicações.
Produção Mundial: 
O carvão não compete com as demais fontes de energia, só para ganhar o título de solução para a crise energética, porem se de repente todas as fontes de energia faltassem, o carvão sozinho daria para assegurar 150 anos de consumo, isso pelos métodos até então conhecidos.
Até o ano 2050, com modesto crescimento no consumo, ainda existirão reservas de petróleo, isso se não surgirem novas áreas, porem se não surgirem outras soluções será o carvão o combustível fóssil disponível, por isso engenheiros que só sabem lidar com o petróleo, estarão desempregados.
Possivelmente, após o ano 2000, já terão sido adotados processos mais eficientes, de modo geral, as máquinas terão maior rendimento térmico, estarão em uso “células combustíveis”, queima para gases ionizados para MHD, gaseificação, liquefação do carvão, ( a África do Sul já faz ), etc, de modo a aproveitar melhor as reservas remanescentes do século XX.
O carvão será, sem dúvida, a última esperança, porem os técnicos deverão tomar decisões importantes, de como utilizar racionalmente, em relação ao desenvolvimento de cada país, considerando meio ambiente e saúde do trabalhador na indústria carbonífera, onde o homem aos 50 anos, está com os pulmões forrados de carbono (carvão) pela Pneumoconiose, sem ânimo e sem força para trabalhar, o que significa, falta de equipamentos e métodos de proteção.

RESERVAS DO BRASIL:
 
No Brasil, as principais reservas de carvão mineral estão situadas nos Estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná e São Paulo, em ordem decrescente, São Paulo é a menor. Em milhões de toneladas

Composição:

  • Carbono 59.87%
  • Hidrogênio 3.78%
  • Oxigênio 7.01%
  • Enxofre 2.51%
  • Cinzas 26.83%
  • Total 100% 

 Bibliografia:

    Combustível Nuclear

    Colégio Estadual Professora Maria Bernadete Brandão
    Alunos:
    • Leandro,
    • Renata,
    • Roberto,
    • Tainara,
    • Ingrid e
    • Mayane.
    Professora: Soraia.     
    Disciplina: Química.
    Série: 2M1.        
    Turno: Matutino.

    Combustível Nuclear

    Denomina-se combustível nuclear a todo aquele material que tenha sido adaptado para poder ser utilizado na geração de energia nuclear.
    O termo combustível nuclear pode referir-se tanto ao material (físsil ou fissionável) em si quanto ao conjunto elaborado e utilizado para a finalidade de combustível, isto é, ao material consistente de barras que contêm o material físsil em seu interior, às configurações que incluem o combustível junto com o moderador ou qualquer outra configuração.
    O processo mais utilizado e conhecido é a fissão nuclear. O combustível nuclear mais comum é formado por elementos físseis como o urânio, que gera reações em cadeia controladas dentro dos reatores nucleares. O isótopo mais comumente utilizado na fissão é o 235U.
    Os processos de produção do combustível nuclear, que englobam a mineração, refinação, purificação, sua utilização e o tratamento final de resíduos, formam em seu conjunto o denominado ciclo do combustível nuclear.
    Outro processo nuclear que pode ser utilizado é a fusão. Nesse processo, utiliza-se como combustível isótopos leves como o trítio e o deutério.
    Outros elementos, como por exemplo o 238Pu, são utilizados para a produção de pequenas quantidades de energia mediante processos de desintegração radioativa nos geradores termoelétricos de radioisótopos ou em outros tipos de baterias atômicas.

    Fabricação de combustíveis nucleares
    O combustível nuclear utilizado pelos reatores de água pressurizada (PWR) e de água fervente (BWR) é fabricado a partir do urânio natural. O urânio tal como se encontra na natureza é formado por três tipos de isótopos: urânio-238 (238U), urânio-235 (235U) e urânio-234 (234U). De cada grama de urânio natural, 99,28% da massa é de 238U, 0,71% 235U e 0,005% 234U. Os reatores PWR e BWR funcionam obtendo a energia da fissão dos átomos de 235U contidos no combustível e de outras reações nucleares, principalmente a fissão do  239Pu gerado por ativação do 238U.
    Para que os reatores moderados por água (PWR, BWR, VVER,...) possam funcionar é necessário aumentar a proporção do isótopo 235U dos 0,71% presentes na natureza até uma concentração entre 2% e 5%, mediante um processo chamado enriquecimento de urânio.
    Para poder utilizar o urânio em um reator nuclear é necessário realizar uma série de processos químicos e físicos para convertê-lo da forma mineral em que se encontra na natureza até as pastilhas de óxido cerâmico que são carregadas no núcleo de um reator nuclear. São fundamentalmente quatro ou cinco passos, as imagens anexas ilustram o material obtido após cada etapa:
    1.     Primeiro o Brasil é o maior produtor de urânio do mundo , extrai-se urânio da terra, tritura-se e processa-se (habitualmente dissolvendo com ácido sulfúrico) para obtenção d e uma pasta amarela chamada "yellow cake".
    2.     Em seguida, ou converte-se o urânio em UF6 para seu enriquecimento no isótopo 235, antes de reconvertê-lo em óxido de urânio, ou pula-se essa etapa, passando para o quarto passo, como no caso do combustível Candu.
      1 Mineral de urânio – principal matéria prima do combustível nuclear.
    2 Yellow cake – forma na qual o urânio é transportado à usina de enriquecimento.
    3 UF6 – utilizado para o enriquecimento.
    4 Combustível nuclear – sólido, compacto, quimicamente inerte e insolúvel.


    Tipos de combustíveis para reatores de fissão Nuclear

    Combustíveis a base de óxidos

    Dióxido de urânio (UO2)
    Este combustível é o utilizado na maioria dos reatores PWR e BWR em operação. O dióxido de urânio é empregado na forma de uma cerâmica sólida e negra. Sendo um material cerâmico, o dióxido de urânio possui uma baixa condutividade térmica, o que resulta em uma elevada temperatura na zona central das pastilhas combustíveis quando se encontram em um reator nuclear. A condutividade térmica é uma função da porosidade do material e do grau de queima que possui o combustível (isto é, a porcentagem de átomos de urânio iniciais que foram fissionados). A fissão gera outros isótopos, que afetam o combustível, o seu comportamento e as suas propriedades. Alguns produtos permanecem dissolvidos no material combustível (como os lantanídeos), outros precipitam, como o paládio, e outros formam bolhas que contem produtos como o xenônio ou o kriptônio. O combustível também é afetado pelas radiações, pelos deslocamentos devido ao movimento de recuo dos fragmentos da fissão durante a reação, e pelas tensões de origem térmica. Um aumento da porosidade dá lugar à diminuição da condutividade térmica e ao inchaço do material combustível.
    O dióxido de urânio pode ser obtido por de nitrato de urânio com uma base de amônio, para a formação do sólido uranato de amônio, o qual é aquecido para formação de U3O8 que, então, pode ser convertido sob aquecimento com uma mistura de argônio / hidrogênio a (700 oC) para formação de UO2. O UO2 é misturado com um ligante orgânico e comprimido em pastilhas (pellets), que são queimados a uma temperatura muito mais alta (em atmosfera de H2/Ar) para a síntese do sólido. O propósito dessa síntese é obter um sólido que tenha baixo grau de porosidade.

    MOX
    O combustível nuclear de mescla de óxidos, óxido misto, combustível MOX, ou simplesmente MOX, é uma mistura de plutônio e urânio natural ou empobrecido que se comporta em um reator de forma similar ao urânio enriquecido que alimenta a maioria dos reatores nucleares. O MOX é uma alternativa ao combustível de urânio enriquecido utilizado na maioria dos reatores comerciais do mundo.
    Algumas preocupações vem se manifestando sobre o fato de que os núcleos de MOX gerariam questões sobre o gerenciamento dos resíduos de alta atividade que originam. Ainda assim, o MOX é por sua vez uma solução para o tratamento, mediante fissão, das sobras de plutônio das centrais que utilizam combustíveis de urânio.
    Atualmente (2005), o reprocessamento de combustível nuclear comercial para obtenção de MOX é realizado na Inglaterra, França e, em menor escala, na Rússia, Índia e Japão. A China tem planos para desenvolver reatores reprodutores rápidos e reprocessar.

    Combustíveis para reatores nucleares de pesquisa
    Os reatores de pesquisa são aqueles utilizados em universidades e institutos de pesquisa. Estes reatores possuem potências de uma a três ordens de magnitude inferiores às potências de um reator de geração industrial de eletricidade. Além disso, os reatores de pesquisa operam a temperaturas e pressões muito menores do que os comerciais, e não geram eletricidade. Os reatores de pesquisa permitem capacitação de pessoal em técnicas nucleares, pesquisa de propriedades da matéria, irradiação materiais para produção de radioisótopos de aplicação em medicina nuclear, realização de radiografias por nêutrons, realização de análises por ativação neurônica e irradiação de silício para produção de matéria prima de semicondutores, entre outras aplicações.
    Nesses reatores, utiliza-se urânio enriquecido em uma porcentagem de 12% a 19.75% em 235U.
    Alguns destes reatores de pesquisa empregam combustíveis formados por caixas que alojam cerca de 20 placas de alumínio, dentro das quais fica contido o urânio. O urânio se encontra dissolvido no interior de cada placa em forma de U3O8, UAlx ou U3Si2.
    Outros reatores, denominados TRIGA (sigla em inglês para Treinamento, Pesquisa, Isótopos, e "Atômica Geral"), utilizam combustível em forma de barras. O combustível TRIGA é composto por uma matriz de urânio-zircônio híbrida. Muitos núcleos que usam este combustível são de "altas perdas", onde os nêutrons que saem do núcleo do reator são utilizados para pesquisa.

    Combustíveis líquidos

    Sais fundidos
    Estes combustíveis se encontram dissolvidos no refrigerante. São empregados nos reatores de sais fundidos e em numerosos experimentos com reatores de núcleo líquido.
    O combustível líquido utilizado no reator de sal fundido é o LiF-BeF2-ThF4-UF4 (72-16-12-0,4 mol). Sua temperatura máxima de funcionamento é de 705 °C, mas pode suportar temperaturas maiores, já que seu ponto de ebulição excede 1400 °C.[4]

    Soluções aquosas de sais de urânio
    O reator homogêneo aquoso utiliza uma solução de sulfato de urânio ou otros sais de urânio em água. Este tipo de reator homogêneo não é utilizado por nenhum reator de grande energia. Uma de suas desvantagens é que o combustível, em caso de acidente, tem uma apresentação que favorece a dispersão rápida.

    Nitrato de urânio
    Este é freqüentemente o combustível de eleição para os desenhos de reator fabricados pela NASA. Uma vantagem é que o nitrato de urânio tem uma melhor condutividade térmica que o UO2. O nitrato de urânio tem uma temperatura de fusão muito elevada. Este combustível tem o inconveniente de que, a menos de que se utilize 15N (no lugar do mais habitual 14N), gerar-se-á uma grande quantidade de 14C do nitrogênio pela reação pn. Como o nitrogênio necessário para produzir este combustível é bastante caro, seria lógico que o combustible teria que ser reprocessado mediante um método pirolítico a fim de permitir recuperação do 15N. Também é lógico que, se o combustível fosse processado e dissolvido em ácido nítrico, o nitrogênio enriquecido com 15N voltaria diluído no habitual 14N.
    Carboneto de urânio
    Outro combustível que tem sido sugerido, também com uma melhor condutividade térmica que o dióxido de urânio.

    Apresentações físicas habituais do combustível nuclear

    Para seu uso como combustível em reatores nucleares, o UF6 produzido com urânio enriquecido no isótopo 235U deve ser convertido em pó de dióxido de urânio (UO2), que então é processado, dando-lhe a forma de pequenas partículas. As partículas são comprimidas e cozidas a altas temperaturas, em um processo chamado sinterização durante o qual as partículas se aderem entre si, formando pequenos cilíndros (pellets) cerâmicos de urânio enriquecido. Os pellets cilíndricos então são retificados em tornos especiais, para obtenção de um tamanho uniforme.
    Em seguida, os pellets são introduzidos em tubos metálicos de uma liga resistente a corrosão. Esses tubos são chamados bainhas combustíveis. Os tubos que contêm os pellets de combustível são fechados com tampões soldados em suas extremidades: estes tubos com sua carga de pellets de urânio são chamados barras combustíveis. As barras terminadas são agrupadas formando faixas, ou elementos combustíveis, cada faixa tendo entre 100 e 400 barras combustíveis dependendo da quantidade do desenho específico de cada reator. Um núcleo de umn reactor contem várias centenas de faixas de combustível.
    O metal das bainhas depende do desenho do reator - no passado se utilizava aço inoxidável, mas atualmente a maioria dos reatores empregam uma liga de zircônio. Para os tipos mais comuns de reatores (BWR e PWR), os tubos são montados em faixas tendo distâncias e espaçamentos precisos. A estas faixas se atribui um número de identificação único, que permite sua rastreabilidade em todo o ciclo (da fabricação, até sua estocagem após o uso).

    Combustível para reatores PWR
    O combustível do reator de água pressurizada (PWR) é composto por barras cilíndricas organizadas em elementos de combustível. O óxido de urânio cerâmico é transformado em pellets que são inseridos em tubos de Zircaloy chamados bainhas, que são fechadas hermeticamente com tampões soldados. Os tubos de Zircaloy têm cerca de 1 cm de diâmetro. Há cerca de 180-264 barras de combustível por elemento combustível e o núcleo de um reator aloja entre 120 e 200 elementos combustíveis, segundo seu desenho. Geralmente, os elementos combustíveis têm seção transversal quadrada, estando montados com barras combustíveis ordenadas em conjuntos de 14x14 a 17x17. Os elementos combustíveis para reatores PWR têm cerca de 4 m de largura.

    Elemento combustível PWR. Elemento combustível do reator de água pressurizada do barco de passageiros e carga NS Savannah. Desenhado e construído por Babcock and Wilcox Company.

    Nos elementos combustíveis PWR, as barras de material absorvente que são utilizadas para controlar a reação nuclear ("barras de controle") são inseridas pela parte superior em locais especiais dentro do elemento combustível. Os elementos combustíveis normalmente são enriquecidos em diversas porcentagens de 235U. O óxido de urânio é secado antes de ser inserido nos tubos, para eliminar a umidade no combustível cerâmico, que poderia ocasionar corrosão e fragilidade induzida por hidrogênio. Os tubos de Zircaloy são pressurizados com hélio para tentar minimizar a interação entre a bainha e os pellets.

    Combustível para reatores BWR
    No reator BWR, o combustível é similar ao PWR, exceto que os feixes de barras combustíveis estão contidos dentro de um tubo metálico de secção quadrada. Isso é feito para prevenir variações de densidade do refrigerante (água) ocasionadas pela distribuição de geração de calor e existência de vapor no núcleo. Nos feixes dede BWR, há cerca de 500 a 800 barras combustíveis em cada elemento combustível. Cada barra para BWR está recheada com hélio a uma pressão de cerca de três atmosferas (300 kPa).

    Combustível para reatores Candu
    Os feixes de combustível para reatores Candu medem cerca de meio metro de largura e 30cm de diâmetro. São formados por tubos de zircônio contendo pellets sintetizados de (UO2), os tubos ou bainhas são soldados nas extremidades a pratos de zircônio. Cada feixe pesa cerca de 20 kg e o núcleo de um reator pode chegar a conter 4.500 feixes. Os modelos modernos normalmente têm 37 barras de combustível idênticas dispostas radialmente ao redor do eixo longitudinal do feixe, mas no passado foram utilizadas diversas configurações e números de barras. Os desenhos atuais do Candu não necessitam urânio enriquecido para alcançar o ponto crítico (devido a seu  mais eficiente moderador de nêutrons de água pesada). Entretanto, alguns novos conceitos exigem um baixo enriquecimento para ajudar a reduzir o tamanho dos reatores.
    Feixes combustíveis Candu Dois feixes de combustível Candu, cada um de aproximadamente 50 cm de largura e 10 cm de diâmetro. Foto cortesia de Atomic Energy of Canada Ltd.



    Outros tipos de combustível nucleares menos comuns

    Existem diversas outras apresentações de combustível nuclear para aplicações específicas, mas não têm amplo uso nas usinas de energia de BWR, PWR, e Candu. Muitas dessas apresentações somente são encontradas em reatores de pesquisa, ou têm aplicações militares.

    Combustível compacto TRISO
    Os combustíveis tri-isotrópico (TRISO) foram desenvolvidos inicialmente na Alemanha para reatores de altas temperaturas refrigerados por gás. Nos combustíveis TRISO, o carboneto de urânio é revestido por várias camadas de carbono pirolítico e dióxido de silício para reter os produtos de fissão a elevadas temperaturas. Estes combustíveis eram moldados em esferas de grafite (para reatores de leito de esferas) ou em barras de combustível de grafite (para reatores prismáticos com núcleos refrigerados por gás). Atualmente, este tipo de combustível em utilizado no HTR-10 na China, e no HTTR no Japão, os quais são reatores experimentais. Os combustíveis compactos TRISO poderiam também ser utilizados nos modelos PBMR e GT-MHR, caso fossem construídos. A primeira usina de energia a utilizar este combustível foi a THTR-300.                                                                                                                     

       Partícula de combustível TRISO, fragmentada para mostrar as múltiplas camadas.
    Combustível CerMet
    O combustível CerMet é formado por partículas de combustível cerâmico (normalmente óxido de urânio) alojadas em uma matriz metálica. Tem se especulado que este tipo de combustível é o utilizado nos reatores dos porta-aviões e submarinos nucleares da marinha americana. Este combustível possui um elevado coeficiente de transferência térmica e pode suportar um grande volume de expansão.

    Combustível tipo placa
    O combustível de tipo placa tem ganhado posições com o passar dos anos. Atualmente, é utilizado no Reator de Testes Avançado no Laboratório Nacional de Idaho.

    Combustível de óxido usado
    O combustível de óxido usado é uma mistura complexa de produtos de fissão, urânio, plutônio e metais transplutônicos. O combustível que foi utilizado a altas temperaturas nos reatores de energia normalmente não é homogêneo, contendo nano partículas de metais do grupo da platina, tais como o paládio. Também é freqüente que o combustível tenha agregado, formando protuberâncias, ou tenha sido empregado a temperaturas próximas de seu ponto de fusão. Ainda que o combustível possa se agregar, é muito insolúvel em água, e pode reter a grande maioria dos actinídeos e produtos de fissão dentro do dióxido de urânio.



    Combustíveis para reatores de fusão
    Ainda que em 2008 não existam reatores de fusão que tenham operado durante períodos de tempo relevantes, ou que tenham permitido o aproveitamento de sua energia, os principais combustíveis que poderia ser utilizados nesses reatores seriam o trítio (³H) e o deutério (²H), podendo usar também o hélio três (³He). Muitos outros elementos podem sofrer fusão caso haja energia suficiente, para o que é necessário alcançar temperaturas suficientemente altas. Em geral, considera-se que haverá três gerações de combustível de fusão, dependendo da factibilidade técnica de se alcançar a fusão de diferentes núcleos atômicos de elementos leves.


                                                      
    Núcleo do Reator de Testes Avançado. Este reator utiliza combustível do tipo placa em uma distribuição em folhas de trevo.
    Isso ainda está em fase de pesquisa e desenvolvimento. O projeto ITER é uma iniciativa internacional para avançar no conhecimento da fusão por confinamento magnético.

    Combustível de fusão de primeira geração
    O deutério e o trítio são considerados a primeira geração de combustíveis de fusão. Existem várias reações nas quais podem fusionar-se juntos. As três reações mais habituais são:
    ²H + ³H   n (14,07 MeV) + 4He (3,52 MeV)
    ²H + ²H   n (2,45 MeV) + ³He (0,82 MeV)
    ²H + ²H   p (3,02 MeV) + ³H (1,01 MeV)

    Combustível de fusão de segunda geração
    A segunda geração de combustíveis requer temperaturas mais altas de confinamento para alcançar a fusão ou tempos de confinamento mais prolongados que os necessários para os combustíveis de primeira geração. Este grupo é formado por deutério e hélio três. Os produtos destes reativos são todas partículas carregadas, mas existem reações laterais que levam à ativação radioativa dos componentes do reator de fusão.
    ²H + ³He   p (14,68 MeV) + 4He (3,67 MeV)


    Combustível de fusão de terceira geração
    Há vários combustíveis de fusão em potencial na terceira geração. Eles produzem somente particular carregada durante o processo de fusão e não há reações laterais. Para tanto, não haveria nenhuma ativação radioativa no reator de fusão. Isso é visto como o objetivo final da investigação da fusão. O ³He é o combustível de terceira geração mais provável de ser utilizado inicialmente, já que tem menor reatividade de Maxwell em comparação com outros combustíveis de fusão de terceira geração.
    ³He + ³He   2p + 4He (12,86 MeV)
    Outra reação de fusão aneutrônica poderia ser a de próton-boro:
    p + 11B → 34He
    Segundo estimativas razoáveis, as reações laterais seriam cerca de 0,1% da energia de fusão, levada a termo pelos nêutrons. Com 123 keV, a temperatura ótima desta reação é cerca de dez vezes mais que para as reações de hidrogênio puro, o confinamento de energia deveria ser 500 vezes melhor que o requerido para a reação D-T, e a densidade de energia seria 2.500 vezes mais baixa que para D-T.

    Combustíveis baseados na desintegração de radioisótopos

    Pilha de radioisótopos
    As expressões pilha atômica, pilha nuclear ou pilha de radioisótopos são empregadas para descrever um dispositivo que uma as emissões de particular carregadas de um isótopo radioativo para produzir eletricidade. Estes sistemas utilizam radioisótopos que emitem partículas beta de baixa energia ou partículas alfa, de forma que se minimize a radiação de frenagem, que de outro modo necessitaria o uso de blindagem contra radiações mais pesadas. Foram testados isótopos como o trítio, o 63Ni, o 147Pm ou o 99Tc e foram empregados 90Sr, 238Pu, 242Cm ou 244cúrio.
    Basicamente, existem dois tipos pilhas atômicas: térmicas e não térmicas. Das não térmicas, há vários modelos, que utilizam carga de partículas alfa e beta, e incluem modelos como o gerador de carga direta, o beta volt, a pilha nuclear opto elétrica ou o gerador piezelétrico de radioisótopos. Por sua vez, as pilhas atômicas térmicas convertem o calor da desintegração radioativa em eletricidade. Nesse efeito, baseiam-se modelos como o conversor termiônico, as células termo fotovoltaicas, os conversores termoelétricos metal-alcalino e o modelo mais comum: o gerador termoelétrico de radioisótopos.


    Geradores de calor a partir de radioisótopos
    As unidades de calor de radioisótopos, (RHU, segundo as iniciais em inglês), geram aproximadamente 1 watt de calor, procedente da desintegração de alguns gramas de 238Pu. Este calor é proporcionado de forma continua durante um período de tempo de várias décadas.
    Sua função é gerar calor, para aquecer equipamentos espaciais muito sensíveis. O satélite artificial Cassini-Huygens, enviado a planeta Saturno, contem 82 destas unidades (além de 3 GTR para geração de eletricidade). A sonda Huygens, enviada à lua Titã, contem 35 destes elementos.


    Geradores termoelétricos de radioisótopos
    Um gerador termoelétrico de radioisótopos (GTR, ou RTG em inglês) é um gerador elétrico que obtêm sua energia da desintegração radioativa. Nestes equipamentos, o calor liberado pela desintegração de um material radioativo se converte em eletricidade por meio da utilização de uma série de termopares.
    O 238Pu, sob forma de dióxido de plutônio, se tornou o combustível mais utilizado nos GTR. Este radioisótopo tem uma meia vida de 87,7 anos, uma densidade de energia razoável e níveis baixos de radiação gama e de nêutrons. Alguns GTR terrestres utilizam 90Sr, isótopo que tem uma meia vida mais curta, uma densidade de energia mais baixa e produz radiações gama, mas é muito mais barato. O primeiro GTR foi construído em 1958 pela Comissão de Energia Atômica dos Estados Unidos (NRC), utilizando 210Po. Este combustível proporciona uma enorme densidade de energia, (um único grama de polônio-210 gera 140 watts térmicos) mais tem uso limitado devido à meia vida curta e à emissão de radiação gama, o que fez com que deixasse de ser usado para essa aplicação.

    Comportamento do combustível em um reator nuclear de fissão
    A temperatura em uma pastilha combustível varia com a distância de seu centro. A uma distância x do centro, a temperatura (Tx) é descrita conforme uma equação na qual ρ é a densidade de energia (W m-3) e Kf é a condutividade térmica do combustível:

    O combustível utilizado nas centrais nucleares, tanto experimentais quanto industriais, é examinado antes e depois do uso.
    O combustível novo passa por vários controles, nos quais se verifica se suas características físicas coincidem com as indicadas nas especificações técnicas. Esses controles são sempre não destrutivos, utilizando técnicas de metrologia, ultrassom e inspeção visual, entre outras.
    No caso do combustível usado, os exames são realizados nas chamadas células quentes (recinto com paredes grossas, com a finalidade de proteger as pessoas das radiações emitidas pelo combustível), devido à intensidade da radiação que emitem. Nesse caso, são empregados métodos destrutivos e não destrutivos.
    No combustível usado, estudam-se os seguintes efeitos:
    §         Inchaço
    §         Liberação de gases de fissão. Os produtos de fissão mais voláteis que ficam presos dentro do dióxido de urânio podem se liberar.
    §         Fissuras no combustível. Durante os ciclos termodinâmicos (aquecimentos e resfriamentos) são produzidas tensões que podem levar a rachaduras.





    Comportamento do combustível nuclear de fissão em acidentes
    Foram realizadas numerosas pesquisas que permitem conhecer com precisão os fenômenos e as condições que podem produzir falhas de um combustível no reator e a posterior liberação de material radioativo do mesmo. Somente os produtos de fissão mais voláteis poderiam ser liberados em caso de danos graves ao núcleo. Na França, há uma instalação de onde se pode simular a fusão de combustível sob condições controladas.
    Como parte do programa de investigação PHEBUS, realizou-se experimentos nos quais combustíveis alcançaram temperaturas superiores às de funcionamento, analisando seu comportamento e os mecanismos de falha da bainha que contem o combustível. Neste experimento, também estudou-se a liberação de radioisótopos do combustível.
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