Energia Nuclear: Funcionamento e Tipos de Reatores

Princípios da Fissão Nuclear

O uso prático da energia liberada em reações de fissão nuclear baseia-se em vários fatos dignos de nota:

• Estas reações verificam a possibilidade de uma reação em cadeia.
• Nêutrons de alta energia não são adequados para produzir fissão. É necessário desacelerá-los para cerca de 0,02 eV, o que é conseguido através de colisões repetidas com átomos de substâncias chamadas moderadores.
• Os nêutrons produzidos podem:
  • Escapar do material físsil sem produzir reação.
  • Ser absorvidos por impurezas.
  • Ser absorvidos pelos núcleos sem causar fissão.

Características de um Reator Nuclear

A parte central do reator, chamada de núcleo, contém o material combustível e os elementos necessários para produzir e controlar a reação de fissão: moderadores e barras de controle.

O combustível, de diversos tamanhos e formas, é normalmente revestido com uma camada protetora metálica, chamada casca, que isola o exterior para evitar reações químicas e a liberação de produtos de fissão altamente reativos.

Para iniciar a reação, utiliza-se uma fonte de nêutrons, geralmente rodeada pelo moderador. Ao redor do núcleo, para impedir a fuga de nêutrons, existe um refletor composto de material semelhante ao moderador. Para proteger o ambiente contra radiações, o reator é envolvido por uma blindagem de concreto com vários metros de espessura.

Tipos de Reatores Nucleares

• Reatores de produção de energia: Utilizados em usinas nucleares, onde a energia térmica é convertida em elétrica através de turbinas, em um processo semelhante às termelétricas convencionais.
• Reatores de pesquisa: Utilizados como fonte de nêutrons de alta intensidade e para a produção de radioisótopos.
• Reatores regeneradores: Convertem material fértil em físsil.

Funcionamento das Usinas Nucleares

As usinas nucleares convertem a energia da fissão nuclear em energia elétrica:

• No interior do reator, a energia é convertida em energia térmica.
• Nas turbinas, a energia térmica extraída do refrigerante é transformada em energia mecânica.
• O gerador converte a energia mecânica em energia elétrica.

O calor produzido no reator aquece o líquido refrigerante que circula em alta pressão pelo circuito de arrefecimento primário, atingindo os geradores de vapor. Nos geradores, o calor converte a água do circuito secundário em vapor, que move as pás das turbinas de alta e baixa pressão. Em seguida, o vapor é direcionado ao condensador, onde se liquefaz devido a um sistema de resfriamento (água de rios ou mar), retornando ao ciclo através de bombas.