L’ENERGIAL’ENERGIA

Els recursos energèticsEls recursos energètics

unitat 1unitat 1

ÍNDEXÍNDEX• 1.Què és l’energia?• 2. Treball i força • 3. Potència • Unitats• 4. Energia mecànica• 5.Transformació d’energia potencial en cinètica.• 6. Energia tèrmica o interna• 7. Formes de transferència de l’energia tèrmica• 8. Energia química

ÍNDEXÍNDEX• 9. Energia elèctrica• 10. Energia nuclear• 11. Energia radiant• 12. Transformacions energètiques• 13. Rendiment• 14. Fonts d’energia• Energies renovables i no renovables• 15. Els combustibles

– Poder calorífic – Càlcul d'alliberament d'energia calorífica pels combustibles– 15.1. El carbó

• Tipus de carbó mineral

ÍNDEXÍNDEX– 15.1. El carbó

• Tipus de carbó mineral• Producció i reserves de carbó• Obtenció del carbó• Aplicacions• Avantatges• Inconvenients• Inconvenients II

– 15.2. El petroli• Origen del petroli• Prospecció petrolífica• Extracció i transport• Refinament del petroli• Referming i destil·lació fraccionada• Productes del petroli• Productes per la indústria petroquímica

ÍNDEXÍNDEX 15.2. El petroli

• Producció i reserves de petroli• Vídeos

15.3. Gas natural• Avantatges i aplicacions• Producció i reserves gas natural• Gràfic producció mundial gas natural• Gràfic reserves mundial gas• Gràfic consum mundial gas• Gràfic de consum gas

Altres combustibles gasosos

ÍNDEXÍNDEX• 16. L’energia nuclear o atòmica

– Tipus de radiacions ionizants– Representació radiacions ionizants– Radioactivitat artificial– Reaccions nuclears d’interès energètic : fissió– Fusió o reacció termonuclear– Comparació fissió i fusió– Combustibles nuclears– Comparació Combustibles fusió i fissió– Pag. web energia nuclear– Residus radioactius – Esquema residus radioactius gasosos i líquids– Esquema residus radioactius sòlids

ÍNDEXÍNDEX• 16. L’energia nuclear o atòmica

– Reciclatge del combustible nuclear– Avantatges i inconvenients

• 17. Importància dels recursos energètics• 18. Contaminació ambiental

– Efecte hivernacle (CO2)– Pluja àcida (SO2 , NO2) – Boires fotoquímiques o Smog– Forat a la capa d’ozó

• Pàg web esquema energies

1.Què és l’energia?1.Què és l’energia?L’energia és la capacitat de realitzar un treball.

Qualsevol acció que impliqui un canvi o moviment requereix energia.

Sempre que passa alguna cosa l’energia n’és la responsable.L’energia està al voltant nostre en moltes formes diferents.

L’energia igual que el treball es mesura amb Joules.

• L’energia es pot manifestar de les següents formes:– Energia mecànica– Energia tèrmica o interna– Energia química– Energia elèctrica– Energia nuclear– Energia radiant– Energia sonora

2. Treball i força2. Treball i forçaEl treball (W) és el producte de la força (F) que actua sobre un cos pel desplaçament

(s) que pateix aquest.

W = F·s·cos

• Si =0 cos 0º=1 i el W és màxim• Si 0<<90 cos 1 i el W 0 TREBALL MOTOR• Si =90º cos 90º=0 i el W = 0• Si 90º 180º cos <0 i el W <0 TREBALL RESISTENT

La unitat S.I. Joule= 1N · 1m.

La força és la causa que fa que un cos variï la seva posició o forma. Segons la 2ª llei de Newton:

Exemple llibre pag 11 F= m·a La unitat S.I. Newton (N)

3. Potència3. PotènciaLa potència és el treball realitzat en cada unitat de temps.

P = W/t = F·s/t = F·v

P = Energia transformada/ temps

La unitat S.I. 1W = 1 J / 1s

UnitatsUnitats

Magnitud Unitat S.I. Unitat S.T. Altres

Massa kg UMT= 9,81kg

Força N (Newton) Kp = 9,81N 1dina=10-5N 1N=1kg*1m/s2

Treball J (Joule) Kgm=9,81J kWh (electricitat)

Potència W (Watt) Kgm/s=9,81W CV=736W

 

4. Energia mecànica4. Energia mecànicaL’energia mecànica d’un cos és la suma de la seves energies cinètica i potencial,

degudes al seu moviment i posició respectivament. 

Em = Ec+ Ep 

Segons el principi de conservació de l’energia. Si no actua cap més força que el propi pes, l’energia mecànica no varia,

L’energia mecànica es pot manifestar bàsicament de dues maneres:• L’energia cinètica és la que té un cos a causa del seu moviment. Ec = ½ m· v2

• L’energia potencial és la que té un cos degut a la seva posició. Ep = m·g·h

• Hi ha altres classes d’energia potencial :– Energia potencial elàstica: molles estirades o comprimides

– Energia potencial química: piles i acumuladors

– Energia potencial elèctrica: crema de combustibles i alliberament de calor

5.Transformació d’energia potencial en cinètica5.Transformació d’energia potencial en cinètica..

• Així en la posició de repòs només té energia potencial,

• durant la caiguda en un punt qualsevol la quantitat d’energia potencial perduda s’ha transformat en cinètica,

• al arribar a terra tota l’energia s’ha transformat en cinètica.

• http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/cupula/cupula.htm

(Exemple llibre pag. 16)

Durant la caiguda d’un cos es produeix una transformació de la energia potencial en energia cinètica.

6. E6. Energianergia tèrmica o interna tèrmica o internaL’energia tèrmica o interna és la que té un cos com a

conseqüència de la suma de l’energia total de les seves molècules.

 La temperatura d’un cos és una manifestació de la

seva energia interna o tèrmica, la qual a la vegada també és directament proporcional a la seva massa.

 L’energia tèrmica o calor sempre es transfereix del

cos més calent al més fred.

7. 7. FFormes de transferènciaormes de transferència de l’energia de l’energia tèrmicatèrmica

Conducció és la pròpia dels cossos sòlids, es dóna per contacte directe entre cossos de temperatures diferents.

Convecció és la forma de propagació pròpia dels fluids. Quan un fluid s’escalfa disminueix la seva densitat i passa a ocupar la part més alta.

Radiació és la propagació en forma d’ones electromagnètiques, les quals travessen els medis que els són transparents.

8. 8. EEnergianergia química química

• L’energia química és deguda als canvis d’energia cinètica i potencial que es produeixen quan les distàncies dels electrons i els nuclis a les molècules canvia durant les reaccions químiques. (els aliments o els combustibles)

9. 9. EEnergianergia elèctrica elèctrica

L’energia elèctrica és l’energia cinètica i potencial dels electrons en circular en forma de corrent per un circuit

E = P · t = V · I · t (KWh)

10. 10. EEnergianergia nuclear nuclear  L’energia nuclear és l’energia que manté

juntes les partícules del nucli d’un àtom.

L’energia que s’allibera com a conseqüència de la pèrdua de massa ve donada per :

E=m·c2 c= velocitat llum (3·108 m/s)

Segons Einstein: “la massa es pot considerar una forma d’energia”.

11. 11. EEnergianergia radiant radiant  L’energia radiant és l’energia potencial dels camps

elèctrics i magnètics que produeixen les ones electromagnètiques com la llum, les ones de ràdio, ones ultraviolades, etc.

12. 12. Transformacions energètiquesTransformacions energètiques

E. Tèrmica Mecànica, elèctrica, radiantE. Mecànica Elèctrica, tèrmicaE. Química Tèrmica, elèctrica, MecànicaE. Elèctrica Mecànica, tèrmica, química,

radiantE. Radiant Tèrmica, elèctricaE. Nuclear Tèrmica

13. Rendiment13. Rendiment• En qualsevol transformació d’energia hi ha una part d’aquesta que es

transfereix en forma de calor no útil, són les anomenades pèrdues.• Les transformacions energètiques es fan a les màquines, aquestes

consumeixen una energia o treball d’entrada Wc i retornen un treball útil Wu inferior al primer. La diferència entre el treball consumit i el útil són les pèrdues Wp.

 Wp = Wc - Wu

Màquina Treball útilTreball consumit

El rendiment és la relació entre l’energia o treball consumit i l’energia o treball útil.

El rendiment sempre és inferior a 1És freqüent expressar el rendiment en %

El rendiment d’un sistema també es pot expressar en funció de les potència útil i la potència consumida.(Exercici pàg. 21)

WcWu

100% PcPu

14. 14. Fonts d’energiaFonts d’energia• L’energia existeix a la natura però cal transformat-la per un major

aprofitament.• Les fonts d’energia són aquells elements d’on podem obtenir energia

com per exemple: L’aigua, el carbó, el petroli, el vent, etc.• Les energies es poden classificar:

– segons el seu origen en primàries i finals – segons la seva disponibilitat en renovables i no renovables.

• Energia primària és la que obtenim directe de la natura. Són energies primàries el sol, el vent, el petroli, el carbó, etc.

• Energies finals són les obtingudes per transformació de les energies primàries. Són energies secundaries l’electricitat o la gasolina.

Energies renovables i no renovablesEnergies renovables i no renovables

Fonts d’energia

RenovablesReserves il·limitades

SolarEòlicaHidràulicaGeotèrmicaBiomassaResidus sòlids urbansEnergia mareomotriuEnergia de les ones

No renovablesReserves limitades

CarbóPetroliGas naturalEnergia nuclear

15. Els combustibles15. Els combustibles• Els combustibles són substàncies que al combinar-se amb l’oxigen donen lloc a una reacció de combustió

en la que es produeix calor (energia tèrmica).

• Els combustibles més utilitzats actualment són els combustibles fòssils:– Carbó– Petroli (benzines, querosè, gasoil i fuel)– Gas natural o GLP (gasos liquats del petroli)

Poder caloríficPoder calorífic• El poder calorífic és l’energia que es desprèn de la

combustió d’una unitat de massa o volum d’un combustible.Indica capacitat de donar E.

• El poder calorífic: MJ/kg o Kcal/Kg 1 J= 0,24 cal

• En els gasos s’expressa en MJ/m3 o Kcal/m3(CN)

• En els gasos el seu poder calorífic es veu afectat per la temperatura i la pressió. Per aquest motiu s’utilitza el Pc en (CN) condicions normals: 1 atmosfera i 0ºC.

)(º)(

273273)(

CPa

TpCNPcPc

0ºC = 273 ºK, 1ºC=273+1K

• Quantitat d’energia tèrmica en combustibles gasosos:Quantitat d’energia tèrmica en combustibles gasosos: QoE=Pc·V Q=quantitat d’energia tèrmica (cal). Pc= Poder calorífic (cal/m3).

V= volum (m3)

• Quantitat d’energia tèrmica en combustibles sòlids:Quantitat d’energia tèrmica en combustibles sòlids:

QoE=Pc·m Q=quantitat d’energia tèrmica (cal). Pc= Poder calorífic (cal/m3).

m= massa (kg)1 TEC=tona equivalent de carbó= 2.93·1010 J 1 TEP=tona equivalent de pretroli=4,18”1010J

15.1. El carbó15.1. El carbó• El carbó és un sòlid de color negre d’origen vegetal

format per la fossilització lenta de matèria orgànica en absència d’oxigen i a altes pressions i temperatures durant milions d’anys.

• Està format essencialment per carboni, hidrogen, nitrogen i en menys quantitat per sílex, òxids de ferro sofre …

• Va ser el primer combustible fòssil utilitzat durant la revolució industrial.

• Els costos d’extracció són competitius i reserves molt altes respecte el petroli.

Tipus de carbó mineralTipus de carbó mineralTipus de carbó Riquesa característiques Poder calorífic

Torba Baixa 60% C Ús domèstic < 16 MJ/kg

Lignit Baixa 65%-75% Només és útil quan és fàcil d’extreure

14-17 MJ/kg

Hulla Alta 75% - 90% Obtenció del coc (ind. Siderúrgica)

29 MJ/kg

Antracita Molt alta 90%-95% Bona combustió i difícil d’extreure

21-33 MJ/kg

Producció i reserves de carbóProducció i reserves de carbó• El carbó suposa el 25% de la demanda energètica

mundial (segona font d’energia després del petroli).• Països exportadors:

• Reserves per més de dos segles.

Obtenció del carbóObtenció del carbóEl carbó es troba en forma d’estrats o vetes de fins a 30 m d’alçada. Hi han

dos tipus d’extracció:

• Explotació a cel obert: – Es retira el material fins a deixar al descobert el mineral de carbó.– S’utilitza maquinària especial i explosius. (forta inversió en maquinària).– Pocs operaris – Es obligat un cop acabada l’explotació, reomplir el terreny i replantar la

vegetació. Inconvenient: impacte paisatgístic.

• Explotació subterrània és el mètode tradicional:– s’excava un pou fins arribar a la veta, un cop trobada s’obren galeries. – Us de maquinària especial i personal especialitzat.– transport del mineral amb vagonetes o cintes transportadores.– Grans mesures de seguretat, els riscos principals són el gas grisú i la

silicosi.

AplicacionsAplicacions• Combustible d’ús general a les centrals tèrmiques• Destil·lació seca (T 500-1000ºC sense aire):

– Coc combustible en la indústria siderúrgica.– Gas ciutat– Productes químics: quitrà, amoníac, plàstics, fertilitzants,

explosius, medicaments, perfums…

• Gasificació (elevades pressions + vapor d’aigua):– Gas de síntesi com a combustible– Gas natural síntètic a partir de la metanització del gas de

síntesi.– Hidrocarburs: la hidrogenització del gas a altes pressions dóna

lloc a hidrocarburs d’on s’obtenen combustibles líquids i gasosos similars als derivats del petroli (metanol i amoniac).

AVANTATGESAVANTATGES

• En la seva combustió s’allibera energia de forma molt regular.

• Les zones d’utilització de carbó estan properes als jaciments i fa que les despeses en transport siguin menors.

• Dóna una quantitat d’energia considerable d’una forma senzilla.

INCONVENIENTSINCONVENIENTS• Perill en el procés d’extracció.• Energia no renovable que s’esgotarà.• El procés de combustió origina greus alteracions

mediambientals:– Influència sobre el sòl: s’altera la capa superior del sòl degut al

procés d’extracció i degut a la pluja àcida que provoca el consum de carbó.

– Influència sobre l’aigua: l’aigua de les centrals tèrmiques es torna als rius amb T molt elevades que fa que la quantitat d’oxigen disminueixi i impossibilita la vida animal i vegetal de l’ecosistema. El rentat del carbó que es fa a l’exterior de les mines contamina els rios i els mars.

– Influència sobre l’atmosfera: s’allibera diòxid de carboni, òxid de sofre, òxid de nitrogen, hidrocarburs i partícules sòlides.• Efecte hivernacle: la T de l’atmosfera augmenta de

forma proporcional a l’augment de CO2.

• Pluja àcida: els òxides de nitrogen i sofre procedents de les impureses del carbó reaccionen amb l’aigua de la pluja formant àcid nítrics i sulfúric que afecten negativament sobre la vegetació, la vida dels rius i del sòl i sobre el patrimoni arquitectòcnic.

INCONVENIENTSINCONVENIENTS

15.15.2. EL PETROLI2. EL PETROLIEl cru de petroli

• El petroli en cru és un líquid oliós de color fosc, densitat inferior a l’aigua, viscositat variable i olor desagradable.

• Està constituït per una barreja d’hidrocarburs.• La composició i proporcions dels seus components varia segons el

jaciment.• En brut no té aplicació directe.• Té molta influència en l’economia mundial.

OrigenOrigen del petroli del petroli• La teoria més generalitzada diu que la formació del petroli va començar fa

uns 600 milions d’anys degut a l’acumulació de microorganismes que formaven el plàncton marí.

• Aquests microorganismes al descompondres sota unes pressions i temperatures determinades van originar el diferents hidrocarburs que constitueixen el petroli.

Degut al seu estat líquid, va anar filtrant-se fins trobar estrats impermeables formant les bosses de petroli. Trampes petrolífiques fins 15.000 m.

Prospecció pretrolífica

• La localització es complicada i costosa. Estudi geològic del terreny amb mètodes magnètics. S’inicia en zones de roques sedimentaries, es fan estudis de les estructures tectòniques i estrats per localitzar les trampes de petroli finalment es fan perforacions de comprovació. Torres de perforació o Plataformes marines.

• Si es troba petroli es fan altres perforacions per comprovar la dimensió de la bossa i la qualitat del cru.

• Si aquest es correcte es procedeix a l’extracció.

Extracció i transportExtracció i transport• Al jaciment el petroli està a pressió entre una capa de gas

natural i una d’aigua salada.• Tipus d’extracció:

– Natural quan la bossa està a pressió el petroli surt sol. (primera fase de l’extracció) 25% del contingut de la bossa.

– Artificial, per bombeig o per injecció d’aigua 40% del contingut.

• Un cop a la superfície es separa el gas i l’aigua del petroli, que és transportat a les refineries mitjançant oleoductes i vaixells cisterna (petroliers).

Refinament del petroliRefinament del petroli• El refinat del cru es du a terme a les refineries que són

instal·lacions de grans dimensions on per mitja de l’aplicació de processos químics, el petroli cru es transforma en matèries primeres de consum directe o destinat a posteriors transformacions.

• Els processos de refinat són:

Cracking: És la descomposició dels hidrocarburs més pesants (olis i fuels) per obtenir-ne de lleugers com les benzines.

Polimerització: Procés invers al cracking els hidrocarburs lleugers com el butà o el propà es converteixen en benzines o gasoils. El cracking i la polimerització permeten obtenir els productes de més demanda partint dels que en tenen menys.

Referming: S’utilitza per millorar les característiques de les benzines, es fa a altes temperatures i en presència d’un catalitzador com el platí.

Destil·lació fraccionada: el cru s’escalfa fins a 400ºC i els gasos obtinguts es fan passar per la torre de fraccionament. A mesura que el gas ascendeix per la torre i es refreda, es condensen els diferents productes.

Productes del petroliProductes del petroliLa destil·lació fraccionada del petroli dóna lloc als següents productes:• Gas butà i propà gasos liquats del petroli GLP, combustible industrial i domèstic.• Èter del petroli dissolvent industrial.• Gasolina combustible motors d’explosió.• Querosè combustible d’aviació.• Gasoil combustible de calefacció i motors dièsel.• Olis lubricants• Ceres de parafines, espelmes llumins, lubricants• Fuel combustible per centrals tèrmiques.• Asfalt paviments i revestiments antihumitat.

Productes derivats del petroliProductes derivats del petroli• La indústria petroquímica obté els següents productes derivats

del petroli:– Plàstics, Cautxú sintètic, Fibres sintètiques– Detergents, Dissolvents i pintures.– Insecticides, explosius i productes farmacèutics.

Producció i reserves de petroliProducció i reserves de petroli• És l’energia primària més important constitueix un 40% del

consum mundial. Reserves 40 anys.• OPEP (Organització de Països Exportadors de Petroli) creada a

1960 per regular la forta caiguda dels preus del cru i evitar que fos controlat per les grans multinacionals.

vídeosvídeos

• YouTube - Petroleo (origen, exploración)• YouTube - Petroleo (perforación, producción)• YouTube - Petroleo (transporte, refinación)• YouTube - refinación del petróleo• YouTube - ¿COMO SE EXTRAE EL

PETROLEO?

15.15.3. 3. Gas naturalGas natural• Està format en un 70% de metà la resta són: età, propà, butà, etc.• Té un poder calorífic d’entre 7.000 i 12.000 kcal/m3 .• Es troba en bosses sol o associat al petroli.• Origen, extracció i transport

– Similar al petroli amb quan a origen, localització i extracció.– Els jaciments s’exploten en un 85% de la seva capacitat, extracció més

fàcil perquè el gas tendeix a pujar cap la superfície a través de perforació.– D’us recent com a combustible.– Transport:

• gasoductes transport en estat gasós, entre 36 i 70 atm, fins a les plantes de distribució.

• vaixells metaners transport en estat líquid, gas natural liquat (GNL) a baixa temperatura amb una important reducció de volum 1/600 i de cost, per mantenir aquest estat líquid a pressió atmosfèrica s’ha de baixar la T fins a -163 ºC.

– distribució per mitja de canonades a diferents pressions.

Avantatges i aplicacionsAvantatges i aplicacions• Avantatges:

– Gran poder calorífic.– Poc contaminant només desprèn CO2 i vapor d’aigua.

• Aplicacions: – Indústria, comerç i habitatge com a combustible

gràcies a desplegament de la xarxa de distribució.– Centrals tèrmiques mixtes com alternativa al fuel i al

carbó– Instal·lacions de cogeneració producció simultània

de electricitat i calor útil (aigua calenta i calefacció) instal·lacions de gran rendiment.

– Indústria petroquímica com a matèria primera.

Producció i reserves gas naturalProducció i reserves gas natural

• La demanda de gas natural està creixent ràpidament. Es preveu que 2015 superarà al carbó com segona font d’energia primària i 2020 es convertirà en la 1ª font.

• Té un constant augment de les seves reserves, cada cop es troben nous jaciments.

Gràfic producció mundial gas naturalGràfic producció mundial gas natural

Gràfic reserves mundial gasGràfic reserves mundial gas

Gràfic consum mundial gasGràfic consum mundial gas

Gràfic de consum gasGràfic de consum gas

Altres combustibles gasososAltres combustibles gasosos• Gas d’hulla: s’obté per destil·lació seca

i també es deia gas ciutat. 4200 kcal/m3

• Gasos liquats del petroli (GLP): s’obtenen de la destil·lació fraccionada i són el propà 24000Kcal/m3 bombones i el butà 28500Kcal/m3 bombones.

• Gas de síntesi: s’obté per gasificació del carbó.

• Acetilè: utilitzat per la soldadura oxiacetilènica.

1616. . L’energia nuclear o atòmicaL’energia nuclear o atòmica16. 1. Radioactivitat natural:• La radioactivitat és un fenomen físic natural que presenten certs elements amb

nuclis atòmics inestables, aquestes substàncies radioactives inestables perden energia emetent radiacions en forma de partícules o ones electromagnètiques per tal d'assolir uns nuclis atòmics més estables. El terme radioactivitat va ser inventat per Marie Curie cap el 1898.

• Les radiacions produïdes durant el procés de desintegració dels nuclis són capaces de penetrar en cossos opacs, ionitzar l'aire, impressionar plaques fotogràfiques i excitar la fluorescència de certes substàncies

Radiació : són nuclis d'Heli (dos protons i dos neutrons). Poc penetrant. Velocitat 107 m/s

Radiació : electrons, més penetrant (per absorbir-la es necessita una làmina de metall prima) i velocitat propera a la llum.

Radiació :és una forma de radiació electromagnètica, la més energètica de l'espectre electromagnètic i la que té freqüència més alta. Molt penetrant ja que atravessa capes de plom gruixudes i té la velocitat de la llum.

Tipus de radiacions ionitzants:

Representació radiacions ionizantsRepresentació radiacions ionizants

16.16. 2. Radioactivitat artificial:2. Radioactivitat artificial:

• En les reaccions nuclears provocades la massa dels reactius inicial és més gran que després de la reacció nuclear perquè la pèrdua de massa és convertida en energia segons la fòrmula d’Einstein:

E = m c2

• Quan un nucli atòmic es trenca o canvia, s’allibera una gran quantitat d’energia, ja que les forces de cohesió entre els neutrons i els protons dins del nucli són molt grans.

• Un gram d’urani genera l’energia equivalent a 2,7 Tm de carbó o 1,9 Tm de petroli.

Reaccions nuclears d’interès energèticReaccions nuclears d’interès energètic• Fissió: • És la ruptura del nucli d’un àtom amb l’impacte d’un neutró i

l’obtenció de dos nuclis més lleugers. • En aquests processos s’alliberen dos o més neutrons que

poden generar més fissions en interactuar amb nous nuclis produint-se un efecte multiplicador o reacció en cadena.

• Fusió o reaccions termonuclears: • S’uneixen nuclis d’elements lleugers per formar nuclis més

pesants, amb una massa lleugerament inferior a la suma de les masses dels nuclis inicials.

• És necessiten temperatures elevadíssimes (100·106ºC)perquè els nuclis que s’han d’ajuntar tenen càrrega elèctrica positiva i es repel·len quan s’acosten i aquestes repulsions només es poden vèncer si les partícules tenen una energia cinètica molt gran.

• Són les reaccions que es produeixen en el Sol i les estrelles.• Avantatges: S’allibera més energia que en el procés de fissió.

Combustibles barats, abundants i no reactius, no hi ha riscos per la salut.

FISSIÓ• Reserves de combustible

limitades.• Procés d’enriquiment d’urani

car i complicat.• Problema d’emmagatzematge

dels residus radioactius.• Problema de la contaminació

nuclear.• Perill per la salut.• Reaccions fàcilment

controlables.

FUSIÓ• Combustible abundant, barat i no

radiactiu.• Energia neta, no produeix isòtops

radiactius.• No hi ha risc per la salut.• No es produeixen reaccions en

cadena, ni gasos nocius, ni residus de llarga activitat.

• Reaccions difícils de controlar perquè es necessiten T de milions de graus.

• S’allibera més quantitat d’energia que en la fissió.

Combustibles nuclearsCombustibles nuclears• Els combustibles nuclears són elements químics que en unes

determinades condicions poden produir reaccions nuclears de fissió fàcilment controlables en un reactor nuclear i són energèticament rendibles.

• Els combustibles fissionables són: l’urani 235, el plutoni 239 i l’urani 233.

• L’urani natural conté el 0,72% d’U235

• L’urani enriquit conté entre un 3 i un 4% de isòtops d’U235

Espanya és el 2º país europeu després de França com productor,17% energia elèctrica.

Combustibles nuclearsCombustibles nuclearsReaccions de fissió

• Urani235 enriquit (3 o 4%).• Urani233 i Plutoni239 s’obtenen a

partir de l’U238 per absorció 1 neutró.

• Alguns reactors utilitzen urani natural (99,3% U238+0,7% U235+U234).

• Localització fàcil de l’U i explotació cel obert i s’extreu amb facilitat.

• Procés d’enriquiment complexe.• Aplicacions: centrals nuclears i

bombes atòmiques.

Reaccions de fussió• Isòtops de l’H: deuteri i el triti.• Deuteri no és radiactiu i es troba a

la natura. (1p+1n).• Triti és radiactiu i no es troba a la

natura però és fàcil d’obtenir del liti. (1p+2n).

• Aplicació: obtenció d’energia en els reactors de fussió encara en fase experimental (reactor amb bobines magnètiques gegants i plasma, làser...).

Pag. web energia nuclearPag. web energia nuclear

• La Energía Nuclear• Resultados de la Búsqueda de

imágenes de Google de http://www.unizar.es/actividades_fq/residuos_radiactivos/img/residuos07.jpg

Residus radioactiusResidus radioactius• Residus gasosos: com l’aire de la ventilació de les centrals nuclears se

sotmeten a un procés de filtratge i rentenció fins que l’activitat ha disminuït en grau suficient que en permeti l’evacuació a l’atmosfera. Constitueixen amb els líquids un 90%

• Els residus líquids (procedents de les centrals): són filtrats i se n’obtenen fangs i una part líquida. Els fangs reben el mateix tractament que els residus sòlids. Las part líquida és depurada i es torna a reincorporar al procés.

• Els residus sòlids de baixa i mitjana activitat: (produïts a les centrals, indústries,hospitals: guants...), juntament amb els fangs obtinguts en la filtració dels residus líquids, són barrejats amb una massa de formigó i tancats hermèticament en bidons d’acer de doble paret i dipositats en els cementiris nuclears.

• Els residus sòlids d’alta activitat: són elements altament radioactius produïts per la fissió. Es troben dintre de les barres de combustible i només surten del reactor que s’extreu el combustible gastat. Es dipositen durant uns mesos en una piscina de formigó, a la mateixa central. Al cap d’un temps són enviats cap a plantes de reelaboració en bidons d’acer i plom.

RESIDUS RADIOACTIUSRESIDUS RADIOACTIUS Residus gasosos Filtratge Evacuació (aire de ventilació centrals) Retenció Atmosfera

Fangs Tractats com residus sòlids de baixa activitat

Residus líquids Filtratge Part líquida Depuració

Reincorporació al procés de la central

• Els residus líquids i gasosos constitueixen el 90% i són de baixa radioactivitat.

RESIDUS RADIOACTIUSRESIDUS RADIOACTIUSResidus Sòlids de baixa i mitjana barrejats amb formigó

Activitat (central i hospitals: i posats en bidons d’acer Guants, roba, filtres, reixetes...)

Retenció central

Programa de Vigilància Centre d’emmagatzematge Radiològica Ambiental “El Cabril” (Còrdova)

Residus Sòlids de alta Piscina de formigó contenidors paretsActivitat (barres de comble) central d’acer

Calcinació, pols barreja vidre fos Plantes de reelaboracióEs fica recipient d’acer i per recuperar el combustibleS’emmagatzema en AGP no fissionat

RECICLATGE DEL COMBUSTIBLE RECICLATGE DEL COMBUSTIBLE NUCLEARNUCLEAR

CICLE DEL MATERIAL RADIACTIUCICLE DEL MATERIAL RADIACTIU

AVANTATGES I INCONVENIENTSAVANTATGES I INCONVENIENTS• Energia neta, menys contaminant que els

combustibles fòssils: no participa en la producció de la pluja àcida ni en l’efecte hivernacle.

• Dóna més quantitat d’energia.• Problemàtica de la gestió dels residus

radioactius i emissions radioactives.• Les centrals que treballen correctament tenen

una probabilitat molt petita de risc d’escapament de radiació i d’accident.

• Energia molt útil però perillosa.

17. Importància dels recursos 17. Importància dels recursos energèticsenergètics

• El món actual depèn dels combustibles fòssils. • El gas natural, el carbó i el petroli representen el 90% de la producció energètica

mundial.• El consum energètic d’un país està relacionat amb el seu desenvolupament econòmic.• Distribució del consum de energia

25 % de població consumeix el 70 % de la producció. • El carbó normalment es consumeix en el lloc d’obtenció .• El petroli en molts casos els països productors exporten el cru a països que disposen de tecnologia pel refinat.

• El tercer Món que representa ~50% de la població mundial utilitza com a font d’energia: la fusta, el carbó vegetal i els fems.

0

50

100

150

200

250

reserves (anys)

Reserves segons energètiques consum actual

CarbóPetroliGas naturalUrani

18. Contaminació ambiental18. Contaminació ambiental• La utilització dels combustibles fòssils i nuclears

tenen greus afectes sobre el medi ambient. Aquest afectes es centren sobre diferents aspectes:– Efecte hivernacle (CO2)– Pluja àcida (SO2 , NO2) – Boires fotoquímiques o Smog– Forat a la capa

Efecte hivernacleEfecte hivernacle (CO(CO22))• El CO2 i altres gasos (metà) es dipositen en les capes més altes de l’atmosfera creen una pantalla que deixen passar la radiació visible de l’espectre solar i

retenen les radiacions infraroges (calor) des de la pròpia terra, aquest afecte és similar al d’un hivernacle, es a dir l’augment de temperatura.

• Les conseqüències del canvi climàtic són:– la fusió dels casquets polars– l’augment del nivell dels mars– la inundació de terres amb la migració dels habitants. – la desaparició d’espècies animals i vegetals. • Segons l’Institut Nacional de Metereologia entre l’any 1970 i 2000 la temperatura mitjana a Espanya ha incrementat 1,5 ºC.• Protocol de Kyoto: entre l’any2008-2012 reducció 5,2% de lesEmissions globals de gasos contaminants

Pluja àcida (SOPluja àcida (SO22 , NO , NO22)) • La reacció dels òxids de sofre i nitrogen amb el vapor

d’aigua de l’atmosfera donen lloc als àcids sulfúric i nítric, que quan precipiten en forma de pluja o altres fenòmens atmosfèric afecten el grau d’acidesa dels aqüífers, llacs i boscs, afecten a la vida d’animals i plantes.

Boires fotoquímiques o SmogBoires fotoquímiques o Smog• Són cúpules d'aire calent carregades de partícules

de fum dels cotxes i de les centrals tèrmiques que es creen sobre les ciutats degut a la invesió tèrmica i a la falta de vent. Aquestes boires afecten a la vegetació, a la vida animal i a la vida humana.

• L’ozó és un dels components de les boires.• Provoquen més malalties degut a la pol·lució: conjuntivitis, asma...

Forat a la capa d’ozóForat a la capa d’ozó• La vida al nostre planeta depèn d'una capa de gas ozó (O3) que es troba

situada entre 20 i 40 quilòmetres d'altura, a l’estratosfera. Cada molècula d'ozó està formada per tres àtoms d'oxigen, en lloc dels dos àtoms de l’oxigen. La capa d’ozó absorbeix

les radiacions ultravioletes que són perilloses (càncer...).• Les emissions de la combustió dels combustibles fòssils juntament amb les emissions de productes químics amb clor com CFCs (Clorur-fluor-carbonats).

Pàg web esquema energiesPàg web esquema energies

• esquema de les energies.gif• Resultados de la Búsqueda de

imágenes de Google de http://ies-escindustrial.xtec.cat/alumnes/energies/fotos%20web/efecte%20hivernacle.jpg