Partes e tipos de reatores nucleares de fissão.

Bem, após uma pesquiza por tipos de tecnologias usadas em usinas nucleares, descobri que isso se resume ao tipo de reator que determinada usina utiliza, então vamos ao que interessa, começando com algumas informações sobre reatores nucleares de fissão em geral. 

Num reactor nuclear de fissão utiliza-se o urânio natural, na maior parte dos casos - uma mistura de U-238 e de U-235 - por vezes enriquecido com extra U-235. O U-238 tem tendência para absorver os nêutrons de alta velocidade originados pela divisão dos átomos U-235, mas não absorve nêutrons lentos tão rapidamente. Assim, num reactor é incluída uma substância moderadora que, juntamente com o urânio, abranda os nêutrons. O U-238, por sua vez, já não os absorve tão facilmente e a fissão continua.

Um reator nuclear de fissão apresenta, essencialmente, as seguintes partes:

1 - Combustível: isótopo físsil e/ou fértil. Exemplos: Urânio-235, Urânio-238, Plutônio-239, Tório-232, ou misturas destes, sendo normalmente a mistura de óxidos de urânio e plutônio.

2 - Moderador: água, hélio, grafite e sódio metálico. Estes cumprem a função de reduzir a velocidade dos neutrões produzidos na fissão, para que possam atingir outros átomos fissionáveis mantendo a reação.

3 - Refrigerador: estes são os mesmo do moderador, mas eles conduzem o calor produzido durante o processo até a turbina geradora de eletricidade ou o propulsor.

4 - Refletor: sendo composto de água, grafite e o próprio urânio, reduz o escapamento de nêutrons aumentando a eficiência do reator.

5 - Blindagem: Sendo feita de concreto, chumbo, aço e água, evita o escapamento de radiação gama e nêutrons rápidos.

6 - Material de Controle: Sendo feita de cádmio ou boro, finaliza a reação em cadeia, pois ambos são óptimos absorventes de nêutrons. Geralmente são usados na forma de barras (de aço borado, por exemplo) ou bem dissolvidos no refrigerador.

7 - Elementos de Segurança: todas as centrais nucleares de fissão apresentam múltiplos sistemas de segurança ativos (que respondem a sinais elétricos) e passivos (que atuam de forma natural como a gravidade, por exemplo). A contenção de concreto que rodeia os reactores é o principal sistema de segurança e destina-se a evitar que ocorra vazamento de radiação para o exterior.

O núcleo do reactor é construído dentro de um forte recipiente de aço que contém varetas de combustível feitas de materiais cindíveis (físseis) metidos dentro de tubos. Essas varetas produzem calor enquanto o combustível sofre a cisão (fissão). Varetas de controlo, geralmente de boro ou cádmio - para absorver facilmente os nêutrons -, são introduzidas e retiradas do núcleo, conforme a necessidade de estabilizar a reacção, variando a corrente de neutrões no núcleo, controlando o ritmo de cisão e, portanto, o calor produzido. As varetas estão rodeadas por um moderador, que reduz a velocidade a que os nêutrons são produzidos pelo combustível. Percorrendo o núcleo corre um refrigerante, líquido ou gasoso, que, ao ser aquecido pelo calor libertado, gera vapor de água que será canalizado para turbinas.

Tipos de reatores de fissão

Atualmente existem vários tipos de reatores nucleares de fissão:

LWR - Light Water Reactors: Utilizam como refrigerante e moderador a água leve (água comum) e, como combustível, o urânio enriquecido. Os mais utilizados são os BWR (Boiling Water Reactor ou reator de água em ebulição ) e os PWR (Pressure Water Reactor ou reatores de água a pressão), estes últimos considerados atualmente como padrão. Em 2001 existiam 345 em funcionamento.

CANDU - Canada Deuterium Uranium: Utilizam como moderador água pesada (cuja molécula é composta por dois átomos de deutério e um átomo de oxigênio) e, como refrigerante, água comum (água leve). Como combustível, usam urânio comum. Existiam 34 em operação em 2001.

FBR - Fast Breeder Reactors: Utilizam nêutrons rápidos no lugar de térmicos para o processo da fissão. Como combustível utilizam plutônio e, como refrigerante, sódio líquido. Este reator não necessita de moderador. Em 2001 havia apenas quatro deles em operação .

HTGR - High Temperature Gás-cooled Reactor: Usa uma mistura de tório e urânio como combustível. Como refrigerante, utiliza o hélio e, como moderador, grafite. Existiam 34 em funcionamento em 2001.

RBMK - Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny: Sua principal função é a produção de plutônio, e como subproduto gera eletricidade. Utiliza grafite como moderador, água como refrigerante e urânio enriquecido como combustível. Pode recarregar-se durante o funcionamento. Apresenta um coeficiente de reatividade positivo. Em 2001, existiam 14 desses reatores em funcionamento .

ADS - Accelerator Driven System: Utiliza uma massa subcrítica de tório. A fissão é produzida pela introdução de nêutrons no reator de partículas através de um acelerador de partículas. Ainda se encontra em fase de experimentação, e uma de suas funções fundamentais será a eliminação de resíduos nucleares produzidos em outros reatores de fissão.

Bem, é isso! Até uma próxima!