Redução da emissão dos gases do efeito estufa na geração de energia elétrica - contribuição da energia nuclear

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Redução da emissão dos gases do efeito

estufa na geração de energia elétrica - contribuição da energia nuclear

  Prof. Dr. João Manoel Losada Moreira

  Programa de Pós-graduação em Energia Universidade Federal do ABC Workshop “Redução da emissão de gases do efeito estufa no Brasil”

  Universidade de São Paulo Principais tópicos

 Efeito estufa - interação economia, ambiente e

sociedade Sustentabilidade e o setor de energia

    Alguns critérios  Possibilidades de expansão do setor elétrico brasileiro para evitar emissões

   Contribuição da energia nuclear atendendo critérios de sustentabilidade

  Processos econômicos geram rejeitos  Produzem rejeitos econômicos  Extração de recursos naturais

   Produção de bens e serviços

   Consumo das pessoas

   A produção de capital físico (fábricas, Lei da conservação da massa

 Todos os recursos naturais se transformam em

   Bens de consumo

   Capital físico

   Rejeitos econômicos

   Os bens de consumo e capital físico depreciam- se com o tempo e se transformam em rejeitos econômicos. Eventualmente

  

R (recursos naturais) = Q (rejeitos econômicos)

  

O meio ambiente assimila os rejeitos

econômicos e a poluição em geral  O meio ambiente é o repositório final dos rejeitos econômicos 

  CO , SO vão para a atmosfera

  2

  2 

  Efluentes industriais e esgotos urbanos vão para rios e mar 

  Resíduos sólidos vão para aterros sanitários, etc  Poluição natural também é assimilada pela natureza Economia sustentável formando um ciclo fechado

  • – economia

  O uso dos recursos naturais e a deposição de rejeitos no meio ambiente devem garantir a sustentabilidade A reciclagem deve ser incentivada para poupar recursos

  Rejeitos ambientais em uma economia sustentável

 Seriam rejeitos ambientais apenas aqueles que

não colocam em risco:  A capacidade do ambiente em assimilar rejeitos  A capacidade do ambiente em processar os rejeitos tornando-os inerte

   A reversibilidade dos impactos ambientais  A resiliência do ambiente  Futuras gerações quanto a indisponibilidade de Regras gerais para o desenvolvimento sustentável Avaliar a questão de forma sistêmica

  

 Procurar poucas variáveis fundamentais para

garantir a sustentabilidade do sistema

   Evitar transformar rejeitos econômicos em rejeitos ambientais (reciclar)

   Estabelecer critérios gerais para a sustentabilidade do sistema em estudo

   Separar questões sobre impactos ambientais e

  Critérios gerais de sustentabilidade a) Utilizar recursos naturais renováveis em taxas menores que

  suas taxas de regeneração

  

b) Buscar a substituição de recursos naturais não-renováveis por

  recursos renováveis ou não-renováveis disponíveis à medida que os primeiros vão sendo utilizados e se tornem escassos

  

c) Utilizar cada vez menos recursos naturais, isto é, aumentar a

  eficiência no uso dos recursos naturais

  

d) Manter a taxa de deposição de rejeitos ambientais menor que

  a taxa de assimilação do meio ambiente para garantir sua capacidade de suporte à vida

  

e) Garantir o bem estar da sociedade (critérios socioeconômicos)

  Expansão do setor elétrico brasileiro A demanda de energia elétrica cresce em torno de 3,5 %/ano (em 2018)

   Considerar possíveis formas de atender a demanda atendendo critérios de

   sustentabilidade: Aumentar o uso de energia renovável (critério a)

   Não comprometer os reservatórios das hidrelétricas e considerar os usos

   múltiplos da água (critérios a; e) Buscar novas fontes e tecnologias com recursos naturais disponíveis e reduzido

   impacto ambiental e social (critério b;e)

  

 Aumentar a eficiência energética na indústria, transporte, residências e serviços

(critério c) Promover a reciclagem dos rejeitos econômicos visando reduzir a quantidade de

   rejeitos ambientais e uso de recursos naturais (critérios c; d)

Possibilidades de expansão do Sistema Elétrico Brasileiro

  Sustentabilidade Diferentes regiões estão sujeitas a diferentes impactos

  Preocupações quanto à

sustentabilidade do setor elétrico

  Arena para tomada de decisão sobre

a expansão do setor elétrico brasileiro

Coeficientes de impacto de gases de efeito estufa para várias formas de energia

  A barra significa que emissão depende

do projeto Candidatas para aumentar segurança de fornecimento: gás natural e nuclear Menos emissão de gases do efeito estufa Possível contribuição de energia nuclear para expansão do sistema elétrico 

  Objetivo: reduzir emissão de gases do efeito estufa As fontes de energia hidrelétrica, nuclear, eólica e biomassa emitem

   menos gases do efeito estufa

   Notar que uma análise ampla de sustentabilidade outras variáveis de impacto devem ser consideradas além de emissão de gases do efeito estufa

   Caso específico da energia nuclear

  Ela atende os seguintes critérios:   É uma fonte com menor emissão de gases do efeito estufa (impacto ambiental)

  • – critério b Pode promover a reciclagem de seus rejeitos econômicos (Pu e outros

  

  

Impactos da geração nuclear -

rejeitos radioativos 

  Reação de fissão com nêutrons térmicos produz energia e produtos de fissão  Produtos de fissão incluem quase toda a tabela de nuclídeos

   Produtos de fissão são rejeitos radioativos

  

Reações nucleares e rejeitos

 Captura de nêutrons

  238

  térmicos pelo U e sucessivos decaimentos beta produz plutônio (elemento transurânico

  • TRU)

  239  Pu também fissiona

  com nêutrons térmicos

  

Rejeitos radioativos provenientes de

reatores nucleares  Captura de nêutron pelo plutônio produz, depois de

  decaimento beta, amerício (Am) Captura de nêutron pelo amerício produz, depois de

  

  decaimento beta, curium (Cm)

   Rejeitos produzidos  Produtos de fissão 

  Plutônio  Actinídeos menores (Np, Am, Cm) Principais rejeitos radioativos

Necessidade de estocagem de rejeitos radioativos

  Os produtos de fissão decaem voltando ao estado natural em 300 a 500 anos Os elementos transurânicos decaem em torno de 100.000 anos

  Sem reciclagem: tempo de estocagem de ~10.000 anos Com reciclagem: Tempo de estocagem de

  • – Reciclagem de rejeitos radioativos combustível irradiado

   Os rejeitos radioativos denominados actinídeos menores podem ser reciclados da seguinte forma:

   Irradiação em reatores rápidos ou reatores acoplados a aceleradores que têm nêutrons rápidos

  Nesses reatores os actinídeos menores (rejeitos de longa duração)  são fissionados produzindo produtos de fissão

  

 Assim os rejeitos de longa duração se transformam em rejeitos

que ficam inertes em 300 a 500 anos

   Possível irradiação em reatores de potência PWR como o reator de Angra 1 ou Angra 2

  Reciclagem

Accelerator Driven Systems - ADS Reciclagem dos rejeitos radioativos de longa duração (actinídeos menores) Reciclagem

  Os actinídeos menores são fissionados em reatores rápidos ou térmicos e se transformam em produtos de fissão Tempo de estocagem entre 300 e 500 anos

  

Depósito de rejeitos de baixa e média

atividade de El Cabril, Espanha (Tranjan, 2005)

  Prédios de Vista aérea depósito Depósito de rejeitos de El Cabril

  Vista interna Massa de combustível irradiado em Angra 2 após 3 anos O total é de 34 toneladas

  Sem reciclagem: 33,8 ton Ordens de magnitude menor que Depósito inicial de combustível (Eletronuclear) irradiado em Angra em Angra

Armazenamento de combustível irradiado a seco na usina Vermont Yankee

  No caso de não haver reciclagem todo o combustível se transforma em rejeito. Fica armazenado em containers apropriados.

  Havendo reciclagem, aproveitando-se a energia do plutônio e actinídeos menores via fissão e produzindo produtos de fissão, o volume final rejeitos Armazenamento de combustíveis

irradiados a seco na usina Maine Yankee

  Armazenamento em Gorleben

  Comentários finais

 A redução da emissão de gases do efeito estufa no setor de

  energia elétrica pode ser conseguida por meio de várias medidas:

  Uso de outras fontes e tecnologias: eólica, hidrelétrica, energia nuclear  e biomassa Investimento em eficiência energética

  

  A energia nuclear pode contribuir para expansão do setor

  

  elétrico a atender vários critérios de sustentabilidade:

  Reduz emissão de gases do efeito estufa 

  Aumenta a segurança de fornecimento de energia elétrica 

  FIM

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