Turbina de uma usina nuclear

Nuclear Power Plant Cattenon,
França

Operação de uma usina de energia nuclear

Operação de uma usina de energia nuclear

Atualmente, o principal uso dado à energia nuclear é a geração de energia elétrica. As usinas de energia nuclear são responsáveis por fazer esse processo. Quase todas as usinas nucleares em produção usam a fissão nuclear, uma vez que a fusão nuclear, apesar de estar em desenvolvimento, atualmente é inviável.

A operação de uma usina de energia nuclear é idêntica à operação de uma usina de energia termoelétrica que opera com carvão, petróleo ou gás, exceto no fornecimento de calor para a água para converter este em vapor. Nos reatores nucleares, este processo de produção de calor é feito pelas reações de fissão dos átomos de combustível.

90% dos reatores de energia nuclear no mundo, ou seja, reatores para produção de energia elétrica, são reatores de água leve (em água pressurizada ou versões de água fervente).

Uma variedade de tipos de reatores nucleares estão disponíveis para operar em uma usina de energia nuclear. No entanto, todos os tipos de reatores nucleares têm o mesmo objetivo: usar o calor das reações de fissão nuclear para dirigir as turbinas que irão gerar eletricidade.
De todos os tipos de reatores nucleares, dois destacam: o reator de água pressurizada nuclear (PWT ) E o reator nuclear de água fervente (BWR). O reator de água pressurizada é o mais utilizado no mundo e o que explicaremos de forma simplificada em seguida.

Operação de uma usina de energia nuclear nuclear

Diagrama funcional de uma

O princípio básico da execução de uma usina de energia nuclear com um reator de água pressurizada pode ser simplificado nestes 4 passos:

  • Obter energia térmica por fissão nuclear do núcleo de átomos de combustível nuclear.
  • Gerar vapor no gerador de calor por meio da energia térmica obtida anteriormente.
  • Operar um conjunto de turbinas usando o vapor obtido.
  • Aproveite a energia mecânica das turbinas para conduzir um gerador elétrico. Este gerador elétrico gerará eletricidade.
  • Do ponto de vista físico, observam-se várias mudanças de energia: inicialmente temos energia nuclear (que mantém os núcleos da coesão dos átomos), mais tarde, quando está quebrada, torna-se energia térmica. Parte da energia térmica é convertida em energia interna da água tornando-se vapor de acordo com os princípios da termodinâmica. A energia interna e a energia térmica da água são transformadas em energia cinética quando a turbina é atuada. Finalmente, o gerador converte a energia cinética em energia elétrica.

    Reator nuclear

    O princípio básico do desempenho de uma usina de energia nuclear é baseado na obtenção de energia térmica através da fissão nuclear do núcleo dos átomos do combustível. Essa energia de calor, já sendo vapor, será convertida em energia mecânica por uma turbina e, no final, essa energia mecânica será convertida em energia elétrica por um gerador.

    O reator nuclear é responsável por aumentar e manipular essa fissão atômica que gera muito calor. Com este calor, o reator converte água em vapor a alta temperatura e pressão.

    Geração de eletricidade

    O vapor sai do edifício de contenção devido à alta pressão a que está sujeito, até atingir a turbina e o vapor faz girar a turbina. Neste momento, parte da energia térmica do vapor está sendo transformada em energia cinética. Esta turbina está conectada a um gerador elétrico pelo qual a energia cinética é transformada em energia elétrica.

    Central nuclear de Asco

    Por outro lado, o vapor de água que saiu da turbina, embora tenha perdido energia calorífica, continua sendo em estado de gás e muito quente. Para reutilizar a água contida no vapor de água mencionado, é necessário refrigerá-lo antes de introduzir a água de volta ao circuito. Uma vez que está fora da turbina, o vapor passa para uma câmara de condensação onde esfria ao entrar em contato com oleodutos de água fria. O vapor de água torna-se líquido e usando uma bomba, a água é enviada de volta ao reator nuclear para que o ciclo possa começar de novo.

    É por isso que as plantas nucleares são sempre instaladas perto de um abundante abastecimento de água fria (mar, rio, lago) para levar esta água para a câmara de condensação. A coluna de fumaça branca que pode ser vista emergindo de algumas plantas é o vapor levantado quando este troca de calor.

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    Referências

    Última revisão: 28 de junho de 2017