Usina Nuclear Isar, Alemanha

Usina nuclear. O que é isso?

Usina nuclear. O que é isso?

Uma usina de energia nuclear é uma facilidade para obter energia elétrica usando energia nuclear.

Seu funcionamento é semelhante ao de uma usina termelétrica ou de uma usina termelétrica: a partir de uma fonte de energia, a termodinâmica é usada para obter calor, com o calor para obter vapor e com o vapor para conduzir uma turbina que gerará eletricidade .

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

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

A energia térmica utilizada pela usina nuclear para gerar energia elétrica é gerada por um reator nuclear. Dentro do reator, as reações de fissão 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 de urânio-235 maior.

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

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

Operação básica de uma usina de energia nuclear

Esquema para a Operação de uma Usina de Energia Nuclear Em uma usina de energia nuclear, a energia é extraída do núcleo de átomos por meio de sua divisão (fissão nuclear). Os átomos possuem ligações internas que unem suas partículas (elétrons, nêutrons e prótons). Quando divididos, esses vínculos quebram e liberam a energia de ligação interna dentro do átomo que liga as partículas separadas.

A fissão nuclear é gerada artificialmente e de forma controlada. Nesse sentido, um nêutron é acionado para um átomo de um grande elemento químico, uma pequena partícula a certa velocidade, que quebra o átomo (quebrando seu núcleo, formado por nêutrons e prótons ligados por ligações muito enérgicas) em uma reação nuclear exotérmica, Então muita energia é lançada sob a forma de calor (energia térmica).

Reação em cadeia nuclear no núcleo da usina nuclear

Para obter que a energia obtida seja maior do que a energia utilizada, é necessário que as reações nucleares sejam reações em cadeia. Assim, apesar de ter muita energia para iniciar a reação em cadeia nuclear, uma vez que a reação é iniciada, não é preciso muita energia para mantê-la, 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 alta massa atômica) também é radioativo. O elemento que geralmente é usado é um isótopo raro de urânio.

As reações em cadeia ocorrem no núcleo do reator nuclear. Posteriormente, um circuito de tubos através do qual um fluido chamado fluxo de refrigerante será responsável por transportar o calor (energia térmica) do tanque esfriando-o.

Condução de turbinas de usinas nucleares

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

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

Reator nuclear

Reator nuclear

O reator nuclear é a parte mais importante dentro de uma usina de energia nuclear.

O reator nuclear é o local onde as reações de fissão 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 iniciada, a reação pode ser controlada no mesmo reator pelas barras de controle e pelo moderador de neutrões.

Tipos de reactores nucleares utilizados em usinas nucleares

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

  • Reator de água pressurizada (PWR e VVER). Eles usam água a alta pressão para produzir vapor para geradores de vapor. Eles têm três circuitos. É o mais utilizado nas usinas de energia nuclear.
  • Reator de água fervente (BWR): o segundo tipo mais comum no mundo. A água ferve, gerando vapor diretamente no núcleo do reator. O vapor gerado conduz diretamente as turbinas. Eles têm apenas dois circuitos.
  • Reator de água pesada pressionada (PHWR): usa água pesada de alta pressão como moderador de neutrões e como refrigerante.
  • Reator de gás (GCR: AGR e Magnox): este tipo de reator usa grafite como moderador de nêutrons e dióxido de carbono no estado gasoso como refrigerante.
  • Grafite moderada por água leve arrefecida (LGR e RBMK): modelos de origem russa. "Água leve" é água normal.
  • Reator rápido (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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