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Usina Nuclear Isar, Alemanha

Piscina de combustível nuclear usado

Turbina de uma usina nuclear

O que é energia atômica?

A energia atômica é a energia que mantém as subpartículas de um átomo juntas. Um átomo é composto de três subpartículas: nêutrons, prótons e elétrons. Nêutrons e prótons constituem o núcleo e são mantidos juntos por ligações de energia muito fortes.

O que é energia atômica?

A união ou destruição desses links gera uma enorme quantidade de energia que pode ser utilizada de várias formas: eletricidade, armas nucleares, propulsão de veículos ...

Muitas vezes, quando nos referimos à energia atômica ou nuclear, nos referimos à energia obtida desta origem.

O nome energia nuclear é usado porque a maior parte da energia de um átomo reside em seu núcleo.

Existem dois tipos de reações nucleares que liberam energia:

  • Nas reações de fissão, um átomo muito grande (com muitos prótons e nêutrons) é quebrado. Os átomos de urânio são ideais porque são muito grandes e instáveis.

  • Nas reações de fusão, o objetivo é juntar dois átomos muito pequenos (por exemplo, hidrogênio). Essas reações também liberam uma grande quantidade de energia. Eles são mais difíceis de obter, mas oferecem muitas vantagens.

Como funciona um Centro Nuclear?

As usinas atômicas (ou nucleares) são responsáveis ​​por obter energia atômica do núcleo dos átomos para gerar eletricidade.

Todas as usinas nucleares possuem um reator nuclear. O reator nuclear é responsável por gerar as reações de fissão dos átomos.

O que são reações de fissão? São reações que dividem o núcleo de um átomo.

Essas reações atômicas geram uma grande quantidade de energia térmica. Graças a essa grande quantidade de energia, ela é usada para gerar vapor - ou aumentar a pressão da água, dependendo do tipo de reator - para acionar uma turbina.

A turbina está conectada a um alternador que é responsável pela geração de energia elétrica.

Durante o processo, a energia sofre as seguintes transformações:

  1. Partimos de um átomo com uma grande quantidade de energia nuclear contida nele.

  2. Obtenção de energia térmica (por fissão nuclear).

  3. Obtenção de energia cinética (ao acionar as turbinas).

  4. Obtenção de energia elétrica (através do alternador).

Existem muitos tipos de usinas nucleares para o uso da energia atômica, mas conceitualmente todas funcionam por um processo semelhante: reação nuclear para obter calor, acionar uma turbina e transformar energia mecânica em eletricidade.

Os reatores nucleares mais comuns são:

  • Reatores de água pressurizada (PWR)

  • Reatores de água fervente (BWR).

Até agora, todas as usinas nucleares do mundo são fissão.

O que são reatores de pesquisa?

Um reator de pesquisa é um reator nuclear usado para fins científicos. Esses reatores são a chave para o desenvolvimento e evolução da tecnologia nuclear.

Os reatores de pesquisa têm menos energia do que os reatores nucleares usados ​​para outros fins. Um reator típico de usina nuclear tem uma capacidade térmica de 3.000 MW (megawatts), enquanto os reatores de pesquisa têm uma capacidade entre 10 quilowatts e 10 megawatts.

Comparados aos reatores convencionais, os reatores de pesquisa são:

  • Mais simples.

  • Eles trabalham em temperaturas mais baixas.

  • Eles precisam de menos combustível e, portanto, geram menos combustível gasto.

O combustível usado nesses tipos de reatores é geralmente mais urânio enriquecido, geralmente até 20% de urânio-235. Alguns reatores usam 93% de urânio-235.

A grande relação volume / potência no núcleo requer técnicas especiais em seu design. Tal como acontece com outros reatores, o núcleo precisa de resfriamento. Geralmente são resfriados por convecção natural ou forçada com água.

Um moderador de nêutrons também é usado para desacelerar os nêutrons e controlar as reações em cadeia atômica que ocorrem.

Nuclear combustível

Para desencadear reações atômicas, nem todos os átomos são tecnicamente adequados.

Combustível para reatores de fissão: urânio e plutônio

No caso de reações de fissão nuclear, átomos muito grandes (com muitos prótons e nêutrons) são necessários porque são muito instáveis. Os átomos de urânio e plutônio atendem a essas condições.

Os átomos de urânio e plutônio podem ter configurações diferentes. Essas configurações dependem do número de nêutrons que eles têm no núcleo. Cada uma dessas configurações é um isótopo diferente do mesmo átomo.

O urânio pode ser obtido naturalmente. O urânio natural é encontrado com uma composição de isótopos de urânio, alguns deles (poucos) muito instáveis. Para melhorar o desempenho, o urânio natural é submetido a um processo de enriquecimento para obter uma proporção maior de nêutrons que o torna menos estável.

Combustível para reatores de fusão: deutério e trítio.

Por outro lado, na fusão nuclear, átomos muito pequenos são necessários para tornar mais fácil formar as ligações de força que os unirão.

O átomo ideal é o menor de todos: hidrogênio, que tem apenas um próton.

Como o urânio, o hidrogênio tem vários isótopos. Aqueles que são mais adequados para reações de fusão atômica são deutério e trítio.

Atualmente, não existe nenhuma usina nuclear que utilize a fusão nuclear por motivos técnicos. No entanto, na França, um reator de pesquisa nuclear está sendo construído para isso: é o projeto ITER.

Quais são as vantagens e desvantagens da energia atômica?

O uso de energia atômica apresenta vantagens e desvantagens.

Vantagem

  • A energia atômica permite obter uma grande quantidade de energia com pouco combustível.

  • Não depende de combustíveis fósseis. Isso significa que não emite gases de efeito estufa e não contribui para o aquecimento global. Portanto, não afeta negativamente as mudanças climáticas.

Desvantagens

Autor:

Data de publicação: 22 de agosto de 2018
Última revisão: 16 de outubro de 2020