Contextualização

A energia nuclear é uma das mais controversas, mas ao mesmo tempo poderosa, fontes de energia que temos em nossa disposição. Ela é gerada através da conversão da energia potencial acumulada no núcleo dos átomos em energia térmica, que por sua vez é utilizada para gerar energia elétrica. Esse processo é chamado de "fissão nuclear" e envolve a divisão do núcleo de um átomo pesado (geralmente de urânio ou plutônio) em duas partes mais leves, liberando uma enorme quantidade de energia. Este conhecimento é a base para compreender a energia nuclear.

Outro conceito importante a ser aprendido é a "fusão nuclear", onde dois átomos leves se juntam para formar um mais pesado, liberando energia no processo. Este é o mecanismo que alimenta o nosso Sol e que poderia ser considerado a "Santa Graal" da geração de energia, dada a sua potencialidade para fornecer um suprimento quase ilimitado de energia limpa. Entretanto, não ainda temos tecnologia suficiente para fazer isso de forma efetiva em nosso planeta.

Diversos conceitos de física nuclear, como por exemplo, a compreensão das partículas subatômicas(protons, neutrons e elétrons) e dos elementos químicos envolvidos nos processos de fissão e fusão (como hidrogênio, deutério, trítio, urânio, plutônio etc.) são necessários para se ter um bom entendimento dessas duas formas de geração de energia nuclear.

A energia nuclear tem sido utilizada para gerar eletricidade desde meados do século XX. Apesar das questões de segurança e de preocupações ambientais associadas à energia nuclear, como acidentes nucleares e a gestão de resíduos radioativos, a energia nuclear tem uma série de benefícios. Suas usinas são capazes de gerar uma grande quantidade de eletricidade de forma contínua e estável, o que é especialmente útil para suprir a demanda de energia constante e previsível de grandes centros urbanos. Além disso, as usinas nucleares também são uma fonte de energia de baixo carbono, ou seja, elas produzem uma quantidade muito pequena de dióxido de carbono na geração de eletricidade.

É importante também discutir o ciclo do combustível nuclear, que consiste em um conjunto de operações necessárias para preparar o combustível nuclear, usá-lo em um reator nuclear para gerar energia, e tratar e dispor os resíduos gerados neste processo. Conhecer cada etapa desse ciclo é fundamental para entender não apenas o processo de geração de energia nuclear, mas também os possíveis pontos de falha e problemas associados à energia nuclear.

Este projeto visa fornecer uma visão abrangente sobre o uso da energia nuclear, seus benefícios e desafios, e familiarizar os estudantes com a terminologia e os conceitos associados à energia nuclear. Os alunos serão incentivados a explorar conceitos mais profundos de física nuclear, e a desenvolver uma compreensão clara e crítica sobre o uso da energia nuclear.

Para complementar o aprendizado, sugerimos os seguintes materiais:

1. [Curso online de "Física Nuclear e de Partículas"]
2. [Livro - "Introdução à Física Nuclear"]
3. [Documento - "O ciclo do combustível nuclear"]
4. Documentário - "Pandora's Promise" (Netflix)

Lembrando que a consulta desses materiais não é obrigatória para a realização do projeto, mas são recursos valiosos para quem deseja ir além!

Atividade Prática

Debunking Nuclear Energy: Um Estudo Aprofundado e Maquete da Usina Nuclear

Objetivo do projeto

Desenvolver um entendimento profundo sobre a energia nuclear, a física por trás dela e os impactos ambientais e sociais da sua utilização. Cada grupo deve ser capaz de explicar o funcionamento de uma usina nuclear, descrever detalhadamente o ciclo do combustível nuclear, apontar os prós e contras do uso da energia nuclear e criar uma maquete funcional demonstrando o funcionamento de uma usina de energia nuclear.

Materiais necessários:

1. Materiais diversos para a construção da maquete.
2. Recursos de pesquisa - livros, internet, documentários.
3. Softwares de apresentação - PowerPoint, Google Slides etc (para apresentação final).
4. Papel e canetas variadas para a confecção do relatório.

Descrição detalhada do projeto

Este projeto será realizado em grupos de no máximo 5 alunos e deve ser concluído em cerca de 4 semanas (tempo de 48 horas para cada estudante). Durante esse período, os alunos serão encarregados de investigar profundamente sobre a física nuclear, particularmente sobre a composição do núcleo atômico, o processo de fissão e fusão nuclear, o funcionamento de um reator nuclear, o ciclo do combustível nuclear e os impactos da energia nuclear.

Após o estudo teórico, cada grupo irá projetar e construir uma maquete de uma usina nuclear. Essa maquete deve ser detalhada e precisa, mostrando todas as etapas da geração de energia nuclear - desde o ciclo de combustível até a produção de energia. A maquete deve ser bem construída, claramente etiquetada e anatomicamente correta conforme os conceitos aprendidos. É importante que a maquete explique visualmente a teoria estudada de forma perceptível.

Passo a passo detalhado para a realização do projeto

1. Semana 1 - Pesquisa e Estudo Teórico: Cada membro do grupo deverá pesquisar e estudar sobre um dos tópicos chave: física nuclear, processos de fissão e fusão nuclear, reatores nucleares, ciclo do combustível nuclear e efeitos da energia nuclear. No final da semana, cada membro ensina ao resto do grupo o que aprendeu.
2. Semana 2 - Projetando a Maquete: Após o estudo teórico, o grupo deve começar a projetar sua maquete da usina nuclear. Esta deve ser planejada para demonstrar todos os conceitos teóricos aprendidos.
3. Semana 3 - Construção da Maquete: Nesta semana, os alunos devem trabalhar juntos para a construção da maquete de acordo com o que foi planejado. Cada detalhe deve ser revisado e cuidadosamente montado para evitar erros.
4. Semana 4 - Finalização da Maquete e Apresentação: Na semana final, o grupo deve revisar e finalizar a maquete, bem como a preparação da apresentação em PowerPoint que explica a maquete. A apresentação deve incluir todos os tópicos chave, com detalhes específicos sobre como esses conceitos são demonstrados na maquete.

Entregas do Projeto

1. Maquete da usina nuclear com explicações detalhadas.
2. Apresentação explicando a maquete e sua relação com os conceitos aprendidos.
3. Relatório documentando todo o projeto.

Relatório: O relatório deve ser dividido em quatro seções principais:

• Introdução: Os alunos devem contextualizar o aprendizado que obtiveram, como os conceitos teóricos são relevantes para o mundo real e como a maquete ajuda a entender esses conceitos.
• Desenvolvimento: Deve detalhar o processo de construção da maquete com detalhes sobre as teorias por trás dos diferentes componentes.
• Conclusões: Aqui os alunos devem explicar quais foram os aprendizados do grupo com o projeto, refletindo sobre como o projeto aprofundou o entendimento sobre a energia nuclear.
• Bibliografia: Todos os materiais de pesquisa utilizados para a criação do projeto e da maquete devem ser listados aqui seguindo as normas da ABNT.

A redação do documento deve complementar a atividade prática da maquete. Enquanto a maquete é uma representação visual e prática de uma usina nuclear real, o documento escrito deve apoiar a maquete com uma compreensão teórica e reflexões mais profundas sobre o trabalho realizado, além de discutir o impacto social e ambiental da energia nuclear.