Reator nuclear

Reator nuclear

Um reator nuclear é uma instalação capaz de iniciar, controlar e manter as reações nucleares de fissão nuclear (geralmente) da cadeia que ocorrem no núcleo desta facilidade.

A composição do reator nuclear é formado pelo combustível nuclear, refrigerante, elementos de controle, materiais estruturais e, no caso em questão um reator nuclear térmica, o moderador.

Reatores nucleares podem ser classificados como reactores térmicos e reatores rápidos.

Reactores térmicos são os que atrasando função (moderação) os nêutrons rápidos ou aumentar a proporção de átomos físseis. Para diminuir esses nêutrons, chamadas nêutrons lentos, é necessário um moderador, que pode ser água leve, água pesada ou grafite.

Reactores rápidos não é necessário para moderar a velocidade de electrões e que utilizam os neutrões rápidos.

Para construir um reator nuclear é necessário ter combustível nuclear suficiente, chamamos a massa crítica. Ter meios massa crítica suficiente material físsil suficiente tendo em melhores condições para manter uma reação em cadeia.

A disposição de absorventes de neutrões e de controlo permite controlar a reacção em cadeia e parar e iniciar do reactor nuclear.

Reator nuclear

No núcleo do reactor ocorre e mantém a reacção em cadeia, a fim de aquecer a água a ser utilizada para accionar as turbinas da planta.

O primeiro reator nuclear da história da energia nuclear foi projetado e implementado pelo Prêmio Nobel de Física Enrico Fermi sob o campo arquibancadas do rugby na Universidade de Chicago em 2 de dezembro de 1942. Foi apenas meia potência watt, mas ele serviu para demonstrar que um reator nuclear é tecnicamente possível. Foi usado como um reator piloto projetada para produzir plutônio para a bomba atômica dentro da instalação do Projeto Manhattan durante a II Guerra Mundial.

Componentes do núcleo do reator nuclear

Um reator nuclear é composto dos seguintes componentes:

Combustível Nuclear

Combustível nuclear. Pastilhas de urânio O combustível nuclear é um material capaz de fissão suficiente para atingir a massa crítica, isto é, para manter uma reação nuclear em cadeia. Ela é posicionada de modo que a energia térmica produzida pela reacção de cadeias nucleares pode ser rapidamente extraída.

Em usinas de energia nuclear combustível nuclear sólido é usado. Combustíveis nucleares variam dependendo do tipo de reactor utilizado, mas geralmente derivado de urânio.

Em geral, um elemento de combustível é constituído por um arranjo quadrangular das barras de combustível. Embora russo reator de água pressurizada nuclear consiste VVER um arranjo hexagonal.

Os tubos de guia está apenso às grelhas de suporte combustível, deste modo, é possível manter a exploração dos centros das barras de combustível e tubos de guia e à mesma distância.

A concepção mecânica dos diferentes elementos de combustível é idêntica. Alguns contêm pacotes haste de controle e outros contêm venenos graváveis ou outras fontes de nêutrons.

barras de combustível

Barras de combustível nuclear

Estes são o lugar físico onde o combustível nuclear está confinada. Algumas barras de combustível contêm misturado urânio e alumínio sob a forma de placas planas separadas por uma distância que permite o escoamento de fluido para dissipar a energia de calor gerado.

Os lençóis são colocados em uma espécie de caixa que os suporta.

do núcleo do reator

É composto por as barras de combustível. O núcleo tem uma forma geométrica acharacteristic, que é arrefecido por um fluido, normalmente água.

Em alguns núcleo do reator ele está localizado dentro de uma poça de água, cerca de 10 a 12 metros de profundidade, ou dentro de um recipiente de pressão de aço.

Barras de controlo

As hastes de controle feixe de fornecer uma rápida meios para controlar reação nuclear em cadeia. Permitir mudanças rápidas de potência do reator e eventual paragem de emergência. Elas são feitas de materiais que podem absorve neutrões e, geralmente, têm as mesmas dimensões que os elementos de combustível. A reactividade do núcleo é aumentada ou diminuída, aumentando ou diminuindo as barras de controlo, isto é, modificar a presença de material de absorção de neutrões nelas contido no núcleo.

Para um reactor de potência durante um período de tempo que você deve ter excesso de reatividade, que é máxima com combustível novo e diminui sua vida até estar nivelado finalmente que seja cancelada. Será a hora de reabastecer.

Núcleo do reator da energia nuclear

Em funcionamento normal, um reactor nuclear têm de te hastes de controle totalmente ou parcialmente extraídas a partir do núcleo, mas a concepção de uma central nuclear é tal que, no caso de um sistema de segurança defeituoso ou controlo do reactor, que actua sempre no sentido de reactor segurança introduceing todas as hastes de controle totalmente no núcleo do reator e trazendo o reactor a parada segura em segundos.

Moderador

Os nêutrons resultantes de uma reação de fissão nuclear têm uma elevada energia cinética. Como mais alta é a velocidade é menos provável que os átomos de fissão para que esta taxa deve ser reduzida para incentivar novas reações em cadeia. Isto é conseguido por colisões elásticas de neutrões com os nucleis do elemento que faz moderador.

Entre os moderadores mais utilizados são de água leve, água pesada e grafite.

Líquido de refrigeração

Para aproveitar a energia térmica emitida pelas reações de fissão nuclear um refrigerante é usado. A função deste refrigerante absorve energia calorífica e transportá-lo. O líquido de arrefecimento deve ser anticorosive com uma grande capacidade de calor e não deve absorver nêutrons.

Os refrigerantes mais comuns são gases, tais como dióxido de carbono e hélio, e líquidos, tais como água e luz água pesada. Existem ainda alguns compostos orgânicos e metais líquidos, tais como sódio, que também são usados para esta função.

Refletor

Numa reacção em cadeia nuclear, um certo número de neutrões tende a escapar da região onde ocorre. Esta fuga de neutrões pode ser minimizada com a existência de um meio reflector que os redireccionamentos dentro da região de reacção. Desta forma, é possível aumentar a eficiência do reactor nuclear. O reflector em torno do núcleo deve ter seção transversal baixa de captura para não reduzir o número de nêutrons e que reflete o maior número possível deles.

A escolha do material depende do tipo de reactor nuclear. Se temos um reactor térmico, o reflector pode ser o moderador, mas se tivermos um material reflector rápido reator deve ter uma grande massa atômica para refletir nêutrons no núcleo com a sua velocidade original (dispersão em-elástica).

Shield

Quando o reactor se encontra em funcionamento, uma grande quantidade de radioactividade é gerado. A proteção é necessário para isolar os trabalhadores instalações da radiação causada pelos produtos de fissão.

Por conseguinte, um escudo biológico em torno do reactor é colocado para interceptar essas emissões.

Os materiais utilizados para construir este escudo são de concreto, água e chumbo.

usos reator nuclear

A tecnologia começou a desenvolver reatores nucleares para fins militares, mas a partir dos anos cinquenta começou a diversificar para fins civis, em especial para a produção de electricidade.

Nos últimos anos, os problemas de sustentabilidade representada pelo combustível fóssil utilizado nas usinas térmicas e para a independência representaria cerca de energias renováveis, como a energia solar; Tem havido um interesse crescente no reactor de fissão nuclear primeiro e, em seguida, por meio da fusão nuclear como um meio de alimentação. A desvantagem é que a pesquisa sobre a fusão nuclear é muito caro, devido inclui instalações caras e não fornecem resultados imediatos, o que as caracteristicas internacionais prochets hava (como o projecto ITER) entre vários tecnologicamente muito desenvolvidas e países ricos. Recursos econômicos que estão disponíveis também não são a mesma pesquisa tahn para fins militares.

Os pedidos de reatores de fissão nuclear basicamente cair

  • Produção de calor (energia térmica), o qual é utilizado directamente para a produção de vapor ou de água. O vapor gerado é usado para trabalho mecânico (turbina), para produzir água fresca do mar (dessalinização), para produzir hidrogênio por eletrólise em alta temperatura, etc. O trabalho mecânico pode ser usado diretamente ou para produzir electricidade com um alternador (NPP)
  • Naval Propulsion Icebreaking navios, submarinos nucleares, porta-aviões militares, etc. Ele também investiga o uso de propulsão de foguetes.
  • Produção do plutônio, que pode ser usado para fins militares, como em bombas atômicas, como o combustível MOX, óxidos feitas de urânio empobrecido e plutónio que podem ser usados e em alguns reatores PWR. Neste último caso, em princípio, o conceito é o inverso, na década de 90 estão começando a construir centrais nucleares que usam combustível nuclear e dos resíduos nucleares radioactivos provenientes de outras usinas de energia nuclear, que acabam por ser o plutónio eo urânio "empobrecido" resultante do processo de enriquecimento de urânio.
  • Produção de isótopos radioativos usados na construção (detectores de fumaça amerício), medicina (cobalto-60), investigação, etc.
  • Produção de neutrões livres que são usados na investigação e na medicina.
  • Produção de bombas de nêutrons, utilizado para fins militares.

A construção de grandes reactores sempre acaba precisando de mais tempo e dinheiro do que o inicialmente esperado.

Reatores de fusão nuclear são todos ainda em fase de investigação e desenvolvimento, uma das futuras aplicações mais importantes que se espera deles é a produção de eletricidade.

reator de fusão nuclear

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Referências

Última revisão: 3 de setembro de 2015