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Como se produz a energia nuclear?

Publicado por 
novaescola
Objetivo(s) 

- Entender o funcionamento de usinas nucleares;
- Discutir os prós e contras deste tipo de produção de energia.

Conteúdo(s) 

Discuta com a turma as transformações de energia que possibilitam a produção de eletricidade em usinas nucleares

- Produção de eletricidade
- Fusão nuclear

Ano(s) 
Tempo estimado 
Três aulas
Material necessário 

- Computadores com acesso a internet para a leitura do especial "Crise Nuclear", no site de VEJA
- Cópias da reportagem "Energia nuclear: riscos -- e vantagens -- das usinas atômicas", publicada em VEJA

Especial de VEJA:

Desenvolvimento 
1ª etapa 

Introdução

Ainda que a segurança seja uma das principais preocupações das usinas nucleares, os riscos de acidentes sempre existirão. O acidente ocorrido na usina de Fukushima, no Japão, após um forte terremoto seguido de tsunami, deixou isso claro. Use da atualidade do tema para discutir com a turma as possibilidades e os perigos do uso da energia nuclear.

Inicie as atividades questionando se a água é boa ou ruim. Anote as proposições no quadro e peça que os alunos também registrem os comentários no caderno. Discuta então com a classe que, a mesma água utilizamos para nos lavar, cozinhar alimentos e beber também pode matar, se estiver contaminada, ou mesmo quando potável, se uma pessoa se afogar em uma piscina ou em um rio, por exemplo.

Chame a atenção da classe para o fato de que a água em si é apenas uma substância, o que define se será boa ou ruim é o uso que se faz dela.

Em seguida, lance para a classe a mesma questão, mas sobre as substâncias radioativas, se elas são boas ou ruins para a humanidade. Peça que os alunos listem individualmente em seus cadernos as aplicações que conhecem para a radiação.

Aguarde alguns instantes e peça que discutam em pequenos grupos as aplicações das quais lembraram, fazendo uma lista no caderno. Quando terminarem, peça que os grupos apresentem suas sugestões e vá anotando na lousa, classificando as aplicações, junto com a sala, em boas ou ruins para a humanidade.

Quando terminarem, discuta com eles os dados apresentados no quadro abaixo sobre as aplicações da energia nuclear, e enfatize que a radiação em si não é "do bem" ou "do mal", seus efeitos dependem da dosagem e da finalidade de uso.

Usos da radiação

Campo de aplicação

Para que é utilizada

Saúde

Para diagnosticar doenças, substâncias radiativas são injetadas no corpo. Em seguida, o paciente é monitorado e as imagens mostram se há problemas e onde se localizam. Pode ser utilizada também no tratamento de doenças como o câncer. (radioterapia) e nos aparelho de raio-x.

Pecuária

Marcadores radioativos colocados em alimentos ingeridos por animais permitem analisar sua digestão e determinar qual a melhor alimentação para eles. Permitem também diagnosticar e prevenir doenças, escolher os melhores animais reprodutores, aprimorar a qualidade da carne, do leite, etc...

Agricultura

 Irradiar alimentos é uma forma higienização e conservação  recomendada pela OMS (Organização Mundial de Saúde). Esse processo evita doenças na cebola, batata e alho, elimina fungos de morangos e tomates, atrasa o amadurecimento de bananas, evita insetos em cereais e conserva carnes, leite e sucos.

Indústria

Assim como na saúde, imagens produzidas a partir da irradiação de materiais permitem analisar peças metálicas e identificar materiais, soldas e componentes danificados ou defeituosos. A indústria farmacêutica irradia seringas plásticas, luvas, gaze e outros materiais a fim de esterilizá-los, eliminando microorganismos.

Arqueologia

O carbono 14, um elemento radioativo natural absorvido pelas plantas pode ser utilizado para determinar a idade de materiais encontrados em escavações arqueológicos, possibilitando a investigação científica do passado.

Guerra

O domínio sobre a energia atômica também tem finalidade bélica, com o desenvolvimento das bombas atômicas e nucleares. Desde sua invenção, a bomba atômica foi utilizada duas vezes durante a II Guerra Mundial, lançadas pelos Estados Unidos contra o Japão, em 1945.

Produção de Energia Elétrica

A energia nuclear produz outras formas de energia, como térmica e luminosa, no caso das estrelas. As usinas nucleares convertem o calor do material radioativo em energia elétrica.

 

Encerre a aula indicando para a turma que na aula seguinte irão discutir o uso da energia nuclear como fonte para produção de eletricidade.

2ª etapa 

Fisica

 

Inicie a aula perguntando para a classe quais são os tipos de usinas que eles conhecem para produzir eletricidade. Vá anotando no quadro as possibilidades (hidrelétricas, termoelétricas, eólicas, solares, nuclear). Discuta com eles, então, quais são renováveis ou não-renováveis e limpas ou sujas.

Em seguida, discuta com eles como se transforma determinada fonte de energia em elétrica. Com exceção da energia solar, que é transformada "diretamente" em eletricidade nas células fotoelétricas, utilizamos um método básico para produzir eletricidade em grandes quantidades: movimentando as pás giratórias de uma turbina que, por sua vez, movimentam um dínamo com imãs e fios de metal.

Dessa forma, ocorre a indução de corrente elétrica, produzindo eletricidade - o princípio da indução foi descoberto na Inglaterra, em 1821, pelo inglês Michael Faraday.

O que varia é o modo como fazemos girar estas pás. Há três formas principais: pela força das águas em queda, nas usinas hidrelétricas; pela força do vapor d’água, nas termelétricas e pela força dos ventos, nas eólicas. Uma usina nuclear nada mais é do que uma usina termoelétrica. A diferença é que ela aquece o vapor d’água com base em reações de fissão nuclear em vez da queima de carvão ou derivados do petróleo. Dessa forma, ela é muito mais limpa do que suas concorrentes, pois não despeja gás carbônico e outros resíduos da queima de carvão ou petróleo na atmosfera. Cada uma desses modelos apresenta uma série de vantagens e desvantagens e, quando um país escolhe uma ou várias delas, está definindo uma política de produção de energia, uma matriz energética, que leva em conta o potencial, custos de produção e adequação à demanda e necessidades ambientais.

Peça que os alunos acessem a página da Veja na Escola especial sobre crise nuclear e leiam as matérias Energia nuclear: prós e contras; Confira glossário das usinas nuclearesFrança afirma que seus reatores nucleares são seguros e Alemanha decide fechar suas usinas nucleares mais velhas. Proponha a leitura e discussão em duplas e que façam um pequeno resumo sobre o conteúdo em seus cadernos.

Para encerrar, combine com a turma o tema da próxima aula: Um debate sobre o uso da energia nuclear no Brasil. Peça que busquem mais informações, conversem em casa com os familiares sobre o tema e que se preparem para um plebiscito!

3ª etapa 

Inicie a aula explicando para a sala que será feita uma discussão sobre a energia nuclear. Expliqueque, desde o início da corrida armamentista e com a explosão das bombas atômicas, muitos mitos foram criados sobre o uso da energia atômica. Divida a classe em grupos e peça aos estudantes que preparem uma argumentação favorável e outra contrária ao uso da energia nuclear e que anotem suas proposições no caderno. Quando os grupos terminarem esta atividade, reorganize a classe, elegendo um representante de cada grupo para defender e outro para criticar o uso da energia nuclear. Organize um debate entre as idéias favoráveis e contrárias ao uso da energia nuclear. Converse com a turma que o debate é uma forma de fazê-los refletir sobre o tema, não devendo ser tomado como competição sendo mais importante a discussão de idéias do que o resultado em si. Escolha um aluno relator para cada grupo e peça que este vá anotando na lousa os argumentos apresentados. Após a apresentação, faça uma votação na classe em relação ao uso ou não da energia nuclear.
Encerre a aula retomando a idéia de que o debate foi uma forma de fazê-los pensar sobre o tema, tornando-os mais críticos em relação ao assunto.

Avaliação 

Peça que os alunos realizem uma autoavaliação, considerando sua produção, colaboração com o grupo nas atividades propostas e evolução em relação ao que sabia antes destas aulas.

Créditos:
Gustavo Issac Killner
Formação:
professor de Física do Colégio Santa Cruz, em São Paulo
Autor Nova Escola

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