Menu

Tipos de reatores nucleares

Tipos de reatores nucleares

Os reatores nucleares podem ser classificados de acordo com diferentes critérios. Um dos critérios é o objetivo para o qual eles serão usados. Nesse sentido, distinguimos os tipos de reatores nucleares usados ​​para fins civis, militares ou de pesquisa.

Reatores nucleares civis usam energia nuclear para gerar energia para eletricidade; reatores militares criam materiais que podem ser usados ​​em armas nucleares, como a bomba atômica; e reatores de pesquisa nuclear usados ​​para desenvolver armas ou tecnologia de produção de energia, para fins de desenvolvimento, para experimentação em física nuclear e para produzir radioisótopos para medicina e pesquisa. Alguns reatores têm um objetivo duplo, pois são usados ​​para a produção de energia civil e materiais militares.

Os reatores de pesquisa nuclear usam os nêutrons gerados durante as reações de fissão nuclear para produzir radioisótopos que serão usados ​​em outras aplicações de energia nuclear, como medicina nuclear, ou para conduzir estudos sobre materiais.

Classificação dos tipos de reatores nucleares por características técnicas.

Existem outras classificações de tipos de reatores nucleares, dependendo dos critérios utilizados. Entre os critérios mais comuns estão:

Dependendo do combustível nuclear usado, encontramos os reatores nucleares de urânio natural e os reatores nucleares de urânio enriquecido. O combustível nuclear de urânio natural contém a mesma proporção de urânio encontrada na natureza, enquanto no combustível de urânio enriquecido essa proporção é artificialmente aumentada. Outros reatores usam óxidos mistos de urânio e plutônio.

De acordo com a velocidade dos nêutrons, isto é, de sua energia cinética, produzida nas reações de fissão nuclear: distinguem-se reatores rápidos e reatores térmicos.

Dependendo do moderador utilizado, eles podem ser reatores nucleares de água pesada, água leve ou grafite.

Dependendo do material usado como refrigerante: os materiais mais comuns são gás (hélio ou dióxido de carbono) ou água (leve ou pesada). Às vezes, esses materiais, ao mesmo tempo, também atuam como moderadores de nêutrons. Vapor de água, sais fundidos, ar ou metais líquidos também podem ser usados ​​como refrigerante.

Os reatores nucleares também podem ser distinguidos pelo tipo de reação nuclear. A energia nuclear pode ser obtida de duas maneiras: por reações de fissão nuclear ou por reações de fusão nuclear. No entanto, atualmente, todos os reatores nucleares em produção são reatores de fissão nuclear. O reator de fusão nuclear está em desenvolvimento. Nesta linha, existe o projeto ITER, que é um reator de fusão nuclear na França, para fins de pesquisa e desenvolvimento desse tipo de tecnologia de energia nuclear.

Reatores de energia nuclear

Reatores de energia nuclear são baseados no uso de energia térmica gerada em reações de fissão nuclear. A principal e mais conhecida aplicação desse tipo de reator é a geração de eletricidade em usinas nucleares. No entanto, esses reatores também são usados ​​para dessalinização da água do mar, aquecimento ou para sistemas de propulsão.

As diferenças entre os diferentes tipos de usinas nucleares são baseadas na maneira como o reator nuclear funciona e que elas usam para produzir eletricidade.

Todas as usinas nucleares usam um ou mais reatores nucleares para gerar calor. Esse calor na forma de energia térmica é usado para gerar vapor através de certos processos termodinâmicos e, finalmente, para acionar uma turbina. A característica que diferencia uma usina nuclear de outra é baseada na maneira como o reator nuclear funciona. A partir das diferentes formas de trabalho dos reatores, temos uma nova classificação dos tipos de reatores nucleares.

Reator de pressão de água (PWR)

Reator nuclear de pressão da água. Tipo de reator

O reator de água pressurizada (conhecido por sua sigla em inglês PWR) é o reator nuclear mais utilizado no mundo, próximo ao reator de água fervente (BWR). Este reator foi desenvolvido principalmente nos Estados Unidos, RF Alemanha, França e Japão.

O combustível nuclear usado é o urânio enriquecido na forma de óxido.

O moderador e o líquido de arrefecimento usados ​​podem ser água ou grafite.

A energia térmica gerada pelo núcleo do reator é transportada através da água de resfriamento que circula em alta pressão para um trocador de calor. O reator nuclear baseia-se no princípio de que a água sob alta pressão pode evaporar sem atingir o ponto de ebulição, ou seja, a temperaturas superiores a 100 ° C. No trocador, o vapor esfria e condensa e retorna ao reator no estado líquido.

Na troca, há uma transferência termodinâmica de calor para um circuito de água secundário. A água no circuito secundário é convertida em vapor de alta pressão como resultado da quantidade de energia térmica recebida no trocador. O vapor é introduzido em uma turbina para converter essa energia em energia mecânica e alimentar um gerador elétrico.

Reator de água fervente (BWR)

O reator de água fervente (conhecido pela sigla em inglês BWR) também é frequentemente usado. Tecnologicamente, ele foi desenvolvido principalmente nos Estados Unidos, Suécia e na Alemanha.

Nesse tipo de reator nuclear, a água é usada como refrigerante e moderador.

O combustível nuclear usado é o urânio enriquecido na forma de óxido, pois facilita a geração de fissões nucleares.

A energia térmica gerada pelas reações em cadeia da fissão nuclear é usada para ferver a água. O vapor produzido é introduzido em uma turbina que aciona um gerador elétrico. O vapor que sai da turbina passa por um condensador, onde é transformado novamente em água líquida. Mais tarde, ele retorna ao reator nuclear acionado por uma bomba adequada.

Reator natural de urânio, gás e grafite (GCR)

O reator natural de urânio, gás e grafite é um tipo de reator nuclear que utiliza urânio natural na forma de metal como combustível nuclear. O combustível é introduzido nos tubos de uma liga de magnésio chamada magnox.

O moderador de nêutrons usado é grafite. O refrigerador térmico é gás, especificamente dióxido de carbono.

A tecnologia deste tipo de reator nuclear foi desenvolvida principalmente na França e no Reino Unido.

Reator de gás avançado (AGR)

O reator de gás avançado (AGR) foi desenvolvido no Reino Unido a partir do reator nuclear de urânio-grafite-gás natural.

As principais novidades são que o combustível nuclear, na forma de óxido de urânio enriquecido, é introduzido em tubos de aço inoxidável e que a embarcação, em concreto protendido, contém os trocadores de calor no seu interior.

Reator refrigerado a gás de alta temperatura (HTGCR)

O reator nuclear resfriado a gás de alta temperatura é uma nova evolução dos reatores nucleares resfriados a gás. Este tipo de reator nuclear é desenvolvido na Alemanha RF, Reino Unido e Estados Unidos.

As diferenças em relação ao reator de gás nuclear avançado (AGR) são principalmente três:

  • O hélio é substituído por dióxido de carbono como refrigerante,
  • combustível cerâmico é usado em vez de combustível metálico
  • As temperaturas do gás com que você trabalha são muito mais altas.

Reator Nuclear de Água Pesada (HWR)

O reator nuclear para águas pesadas é um tipo de reator nuclear desenvolvido principalmente no Canadá.

O combustível usado para obter energia nuclear é o urânio natural, na forma de óxido, que é introduzido em tubos de zircônio ligados.

A principal característica do reator de água pesada é o uso de água pesada como moderador e refrigerante.

Em seu design mais comum, os tubos de combustível nuclear são introduzidos em um navio que contém o moderador. O refrigerante é mantido sob pressão para manter seu estado líquido. O vapor é produzido em trocadores de calor através dos quais circula água leve.

Reator de jogador rápido (FBR)

Existem vários projetos de reatores FBR, sendo os russos e franceses os mais avançados.

A principal característica dos reatores rápidos é que eles não usam moderadores de nêutrons e que, portanto, a maioria das fissões nucleares são produzidas por nêutrons rápidos.

O núcleo desse tipo de reator nuclear consiste em uma zona físsil, cercada por uma zona fértil na qual o urânio natural é transformado em plutônio. O ciclo de urânio 233-tório também pode ser usado.

O refrigerante é sódio líquido, o vapor é produzido em trocadores de calor. Seu nome de "reprodutor" deve-se ao fato de que na zona fértil é produzida uma quantidade maior de material físsil do que o consumido pelo reator em sua operação, ou seja, mais combustível novo do que o gasto.

valoración: 3.2 - votos 15

Referências

CCHEN - Tipos de reatores nucleares

Última revisão: 14 de fevereiro de 2019