IOF-246 – Poluição Marinha

1. IOF-246 – Poluição Marinha Profs. Márcia Bícego e Rubens Figueira

2. Poluição Radioativa – Mares e Oceanos do Mundo

3. Características Nucleares

4. Estabilidade nuclear • Os núcleos atômicos possuem partículas carregadas (prótons) comprimidos em um pequeno volume, apesar das imensas forças repulsivas a maioria dos núcleos sobrevive. Em alguns núcleos, entretanto, a repulsão que os prótons exercem um sobre o outro supera a força que os mantém unidos. Fragmentos de núcleos são então ejetados, e ocorre o decaimento do núcleo.

5. Tipos de decaimento radioativo • o decaimento nuclear pode resultar em um núcleo que possui núcleons em um estado de alta energia, o excesso de energia é liberado como um fóton (raios ).

6. - Decaimento alfa ()

7. - Decaimento beta (β-)

8. - Captura eletrônica (CE) -

9. - Emissão de pósitron (β+)

10. Emissores β Emissores  Emissores β+ ou CE Estáveis Linha de estabilidade nuclear

11. Fissão induzida • É a fissão causada pelo bombardeamento de núcleos pesados com nêutrons. • Uma vez que a fissão nuclear tenha sido induzida, poderá continuar ocorrendo, mesmo se o suprimento de nêutrons for descontínuo, contanto que a fissão produza mais nêutrons (reação em cadeia).

12. Reação em cadeia

13. Rendimento da fissão do 235U

14. Rendimento de fissão

15. Meia-vida (t1/2)

16. Energia Nuclear

17. Histórico • Era nuclear • anos 40 - II Guerra Mundial • bombas atômicas - Hiroshima e Nagasaki • reatores nucleares - alternativa na produção de energia elétrica • Energia nuclear • responsável por 17% da eletricidade produzida em todo do mundo • diminuição da quantidade de CO2 liberada para a atmosfera - efeito estufa • contribuição da energia nuclear na geração de eletricidade em diversos países

18. Energia Nuclear no mundo http://www.globalwarmingart.com/images/thumb/5/58/Nuclear_Power_History.png/662px-Nuclear_Power_History.png

19. Contribuição da Energia Nuclear na produção de energia elétrica http://www.huri.harvard.edu/workpaper/chart2.gif

20. Perspectivas para a Energia Nuclear http://www.energiasrenovables.ciemat.es/especiales/energia/img/grafico2.gif

21. Problemas ambientais • Lixo radioativo ou “lixo atômico” • explosões nucleares - artefatos militares • acidentes nucleares • liberação e deposição de rejeitos radioativos (usinas nucleares e de reprocessamento) • Principais radionuclídeos do ponto de vista de impacto ambiental • 137Cs (emissor gama), meia-vida de 30 anos, quimicamente semelhante ao Na e K • 90Sr (emissor beta), meia-vida de 28,5 anos, quimicamente semelhante ao Ca • 239+240Pu (emissor alfa), meia-vida de 24.000 anos, incorporação pelos pulmões

22. Contaminação do ambiente marinho • Grande extensão e capacidade de dispersão • Acidentes nucleares com reatores ou usinas de reprocessamento e as explosões nucleares - deposição direta e indireta (“fallout”) • Repositório de rejeitos radioativos - alta, média e baixa atividade • Acidentes nucleares com submarinos, aviões, etc - deposição direta

23. Níveis de radionuclídeos naturais nos oceanos

24. Vias de contaminação radioativa para os oceanos e mares

25. Explosões Nucleares – 1 Mt • 30 ms após a explosão forma-se uma bola de fogo (108C). • bola de fogo possui 134 m de diâmetro e aumenta para 2200 m em 10 s. • a altura da nuvem é dependente do artefato, neste caso a nuvem pode atingir 22,4 km de extensão, ultrapassando a estratosfera. • a nuvem começa a dispersar-se (formando um “cogumelo”) atingindo uma altura da ordem de 40 km. • o “cogumelo” dispersa-se a grande velocidade alcançando 160 km em 1 h. • 1 min após a detonação há formação de partículas cujo tamanho pode variar de 0,4 a 4 µm.

26. Fallout radioativo

27. Distribuição do fallout

28. Fallout radioativo

29. Deposição radioativa • as partículas maiores depositam-se sob ação da gravidade, produzindo o fallout local. • as partículas menores contendo os radionuclídeos voláteis (137Cs, 90Sr, 131I, etc) permanecem suspensas por um longo período depositam-se a longas distâncias do local de origem. • para detonações da ordem de quilotons, a maior parte permanece na troposfera (tempo de residência é de 3 semanas a 3 meses) • Tempo de residência é dependente do local da explosão e da época do ano • Os radionuclídeos transferidos da atmosfera para o oceano podem reagir intrinsecamente com outros elementos e formar compostos, que são transportados por processos físicos, químicos e biológicos

30. Contribuição para Atividade Total

31. Contribuição para Atividade Total

32. Testes Nucleares • 16/07/1945 – Alamogordo no México • entre 1945 e 1946 – 5 bombas foram detonadas • 29/08/1949 – 1o teste nuclear da ex-URSS, em Semipalatinsk no Casaquistão • entre 1945 e 1960 – 232 testes nucleares realizados pelas grandes potências. 2 testes nucleares com dispositivos termonucleares no atol de Bikini (testes MIKE e BRAVO)

33. Estimativa da energia liberada em testes nucleares

34. Estimativa da energia liberada em testes nucleares

35. 137Cs – testes nucleares – HN http://maps.grida.no/go/graphic/cesium_137_from_nuclear_weapon_testing_fallout_1995_figures

36. Total depositado de radionuclídeos artificiais nos oceanos do mundo • 137Cs – 637 PBq • 90Sr – 439 PBq • 239+240Pu – 12 PBq, correspondente a 5 t • Níveis de radionuclídeos naturais nos oceanos (3H e 14C) em relação aos artificiais

37. Distribuição de 90Sr latitudinalmente

38. Níveis de β-total em peixes do Mar de Barents

39. Inventário de 90Sr (1963-1982)

42. Tipos de Reatores Nucleares

43. Reator PWR http://www.eas.asu.edu/~holbert/eee460/jtc/index.html

44. Reatores NuclearesInventário do Combustível 1 PWR de 1000 MWe carregado com UOX produz 6 TWh/a e gera 21 t de rejeitos 21 kg de outros actinídeos: 10,4 kg de Np 9,8 kg de Am 0,8 kg de Cm 20 t com 0,9% de U-235 200 kg de Pu 760 kg de produtos de fissão: 35 kg de Cs-135+137 18 kg de Tc-99 16 kg Zr-93 5 kg Pd-107 3 kg I-129, etc.

45. Three Mile Island • Three Mile Island, Estados Unidos (1979) - falhas mecânicas e erros operacionais no sistema de refrigeração • Algumas áreas do reator atingiram temperaturas da ordem de 2750oC, e o combustível fundiu. • O Zr das barras de combustíveis reagiu com a água, formando ZrO e liberando H2, o reator então poderia explodir. • Foram liberados aproximadamente 330 PBq de 133Xe e 550 GBq de 131I.

46. Chernobyl • Chernobyl, ex-URSS (1987) - erros operacionais nos sistemas de segurança e explosão do reator • foi o pior acidente da história • a “nuvem radioativa” alcançou regiões distantes 2000 km • colocou 400 vezes mais material radioativo na atmosfera que a bomba lançada sobre Hiroshima • 3,7 EBq de material radioativo lançada na atmosfera: ~100 PBq de 137Cs, ~8 PBq de 90Sr e ~55 TBq de 239+240Pu.

47. Reator de Chernobyl – RBMK 1000

48. Cronologia do desastre

49. Fallout radioativo de Chernobyl https://qed.princeton.edu/images/f/fc/Radioactive_fall-out_from_the_Chernobyl_accident.jpg

50. Chernobyl: total depositado na Europa