Entenda como funciona uma usina de energia nuclear

Uma usina de energia nuclear é um local industrial que gera eletricidade a partir de energia nuclear, liberada na forma de energia térmica através de uma reação em cadeia de fissão nuclear dentro do vaso de um reator nuclear.

O principal componente de uma usina nuclear é o reator nuclear, que contém o combustível nuclear (geralmente urânio) e possui sistemas que possibilitam iniciar, sustentar e parar a reação nuclear de forma controlada.

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Entenda como funciona uma usina de energia nuclear. Fonte da imagem: Pixabay

Entendendo como funciona uma usina de energia nuclear

O funcionamento de uma usina de energia nuclear é semelhante a uma usina térmica convencional, onde a energia térmica é obtida através da combustão de combustíveis fósseis. Em um reator nuclear, no entanto, essa energia é obtida através das reações em cadeia de fissão nuclear dos átomos de urânio do combustível nuclear.

A energia térmica liberada é utilizada para aquecer a água em alta pressão e alta temperatura até que se torne vapor. Esse vapor gira uma turbina conectada a um gerador que transforma a energia mecânica dos giros da turbina em energia elétrica.

Existem diferentes tipos de reatores nucleares, mas dois projetos de destaque estão presentes em mais de 80% das quase 450 unidades operativas do mundo:

• Reator de água pressurizada (PWR)
• Reator de água fervente (BWR)

Como funciona um reator PWR

É importante ter em mente que na fissão nuclear os núcleos de átomos pesados ​​são bombardeados com nêutrons e depois se decompõem em núcleos menores e mais leves. Quando isso acontece, eles liberam a energia que liga os nêutrons e os prótons que os compõem, e então emitem dois ou três nêutrons.

Estes podem produzir mais fissões à medida que interagem com novos núcleos pesados, que então emitirão novos nêutrons e assim por diante, para que a reação se sustente. Este efeito multiplicador é conhecido como reação em cadeia de fissão nuclear.

O funcionamento de uma usina nuclear pode ser simplificado em cinco etapas:

• A fissão do urânio ocorre dentro do reator nuclear. Libera uma grande quantidade de energia que aquece a água de refrigeração que circula a uma pressão muito alta. Esta água é transportada através do circuito primário para um permutador de calor (gerador de vapor) que produz vapor de água.
• Este vapor é transportado para o conjunto gerador-turbina através de um circuito secundário.
• Uma vez lá, as palhetas da turbina movimentam o alternador e a energia mecânica é transformada em eletricidade.
• Quando o vapor d’água passa pela turbina, ele é enviado para um condensador para esfriar e se tornar água líquida novamente.
• A água é então transportada para o novo gerador de vapor para se tornar vapor novamente dentro de um circuito fechado.

Componentes principais

Foi indicado anteriormente que um reator nuclear é um local que pode iniciar, sustentar e interromper reações em cadeia de fissão nuclear de maneira controlada, com os meios adequados para extrair o calor gerado.

O componente central de uma usina nuclear é o reator, o local que abriga o combustível nuclear

Seus principais componentes são:

• Combustível. O material, geralmente dióxido de urânio enriquecido, onde ocorrem as reações de fissão. É usado simultaneamente como fonte de energia e de nêutrons para sustentar a reação em cadeia. Apresenta-se em estado sólido na forma de pílulas cilíndricas encapsuladas em hastes metálicas de alguns metros de comprimento.
• Moderador. Água que desacelera os nêutrons rápidos gerados pela fissão, o que leva a novas fissões e à sustentação da reação em cadeia.
• Água de refrigeração. A mesma água que induz as fissões como moderador, que agora serve para extrair o calor gerado pela reação de fissão do urânio no combustível.
• Hastes de controle. Os elementos de controle no reator. Atuam como absorvedores de nêutrons. Estas hastes são feitas de índio-cádmio ou carboneto de boro e permitem controlar constantemente a população de nêutrons mantendo o reator estável; eles também permitem interromper a reação sempre que necessário.
• Blindagem. Impede o vazamento de radiações e nêutrons do interior do reator para o exterior. Normalmente a blindagem é feita de concreto, aço ou chumbo.
• Elementos de segurança. Todas as usinas nucleares têm vários sistemas de segurança para evitar o vazamento de radioatividade para o exterior. Esses sistemas incluem o edifício de contenção.

Fonte/Crédito: Foro Nuclear.org

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