Usina Nuclear Isar, Alemanha

O que é uma usina nuclear?

O que é uma usina nuclear?

Uma usina nuclear é uma instalação para a obtenção de energia elétrica usando energia nuclear.

Seu funcionamento é semelhante ao de uma usina termelétrica ou de uma usina térmica solar: de uma fonte de energia a termodinâmica é utilizada para obter calor, com o calor de vapor e com o vapor para conduzir uma turbina que irá gerar eletricidade.

A diferença entre os diferentes tipos de instalações elétricas é que a fonte de energia: uma usina nuclear usa o calor liberado nas reações de cisão nuclear de certos átomos, em uma central térmica a fonte de calor (energia térmica) vem da combustão Um ou mais combustíveis fósseis (carvão, gás natural, combustível ..). Finalmente, em usinas termoelétricas, a fonte de energia é a radiação solar.

Como em uma usina térmica convencional, o calor é usado para gerar vapor que aciona uma turbina a vapor conectada a um gerador que produz eletricidade.

A energia térmica usada pela usina nuclear para gerar energia elétrica é gerada por um reator nuclear. Dentro do reator, as reações de cisão em cadeia ocorrem de forma controlada. O elemento que a fissão, o combustível nuclear, é urânio natural ou urânio enriquecido. O urânio enriquecido é urânio natural com uma proporção de isótopos urânio-235 mais elevada.

Além do reator, uma usina nuclear consiste sempre em uma turbina a vapor, um alternador, dois ou três circuitos - primário, secundário e terciário - e uma ou mais torres de resfriamento de fluido de condensação, que normalmente é água. A eficiência total está entre 30% e 40%.

A vida operacional de uma usina nuclear é geralmente considerada em cerca de trinta anos. O principal problema que apresentam é a gestão dos resíduos nucleares que geram.

Funcionamento básico de uma central nuclear

Em uma usina nuclear, a energia é extraída do núcleo de átomos por meio de sua divisão (fissão nuclear). Os átomos têm laços internos que unem suas partículas (elétrons, nutrons e prótons). Quando divididas, essas ligações rompem e liberam a energia de ligação interna dentro do átomo que liga as partículas separadas.

A fissão nuclear é artificial e controlada. Neste, um átomo de um grande elemento químico é atirado um nêutron, uma pequena partícula a uma certa velocidade, que quebra o átomo (quebrando seu núcleo, formado por neutrons e prótons ligados por ligações muito energéticas) em uma reação nuclear exotérmica, ou seja A energia é liberada na forma de calor (energia térmica).

Reacção em cadeia nuclear

Para que a energia obtida seja maior que a energia utilizada, é necessário que as reações nucleares sejam reações em cadeia. Assim, mesmo se for preciso muita energia para iniciar a reação em cadeia nuclear. Uma vez que a reação é iniciada, não leva tanta energia para mantê-lo, e chega um momento em que a energia obtida é maior do que a energia utilizada. Para conseguir isso é necessário que o grande elemento químico (que chamamos de pesado, com uma alta massa atômica) também é radioativo. O elemento que normalmente é usado é um isótopo raro de urânio.

Reações em cadeia ocorrem no núcleo do reator nuclear. Subsequentemente, um circuito de tubos através do qual circula um fluido chamado refrigerante será responsável pelo transporte do calor (energia térmica) para fora do tanque por arrefecimento.

Geradores de turbinas de centrais nucleares

Com o calor obtido das reações nucleares, a água é aquecida até ferver; A água é convertida em vapor a uma pressão muito elevada. Com vapor sob pressão as pás de uma turbina são feitas para se mover. Desta forma, transformamos a energia térmica em energia mecânica. A turbina se conectará a um gerador elétrico (ou alternador) que nos permite transformar energia mecânica em energia elétrica (ou eletricidade).

Este processo é explicado com mais detalhes na seção: operação de uma usina nuclear.

Reactor nuclear

Reator nuclear O reator nuclear é o local onde as reações de cisão nuclear são geradas. Em suma, é um dispositivo que produz calor (energia térmica ou energia térmica).

No reator da planta, a reação em cadeia começa por bombardear um átomo com um nêutron. Uma vez iniciado, a reacção pode ser controlada no mesmo reactor pelas hastes de controlo e pelo moderador de neutrões.

Tipos de reactores nucleares

No mundo existem diferentes tipos de reatores nucleares, todos de fissão, para as diferentes usinas nucleares. A ONU os classifica da seguinte forma:

  • Reactor de água pressurizada (PWR e VVER). Eles usam água em alta pressão para produzir vapor para geradores de vapor. Eles têm três circuitos.
  • Reator de água fervente (BWR): O segundo mais comum do mundo. A água ferve, gerando vapor diretamente no núcleo do reator. Eles têm apenas dois circuitos.
  • Reactor de Água Pesada Pressurizado (PHWR): Usa água pesada de alta pressão como um moderador de nêutrons e como refrigerante.
  • Reator de Gás (GCR: AGR e Magnox): Use a grafite como um moderador de nêutrons e dióxido de carbono no estado gasoso como refrigerante.
  • Grafite moderado por água fria arrefecida (LGR e RBMK)

    : Modelos de origem russa. "Água leve" é água normal.
  • Rapid Reactor (LBR, ou LMFBR)

    : Não desacelera os nêutrons da reação em cadeia e esfria com sódio líquido. Eles estão em fase de protótipo e pesquisa.
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Última revisão: 5 de abril de 2017

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