Reator nuclear de água a ferver

Reator nuclear de água a ferver

Um reator de água fervente ou BWR (do reator inglês de água fervente) é um tipo de reator nuclear. É o segundo tipo de reator mais utilizado em usinas nucleares do mundo. Aproximadamente 22% dos reatores nucleares instalados nas diferentes usinas nucleares usam o reator de água fervente.

A principal função deste tipo de reatores é a sua instalação em usinas de energia para geração de eletricidade.

A característica mais importante do reator de água fervente (BWR) é o uso de água pressurizada como um moderador de nêutrons e como um refrigerante central. Ao contrário do reator de água pressurizada (PWR), ele não possui gerador de vapor.

Por não ter que suportar pressões tão altas, esse tipo de reator não precisa de um alojamento tão robusto.

Operação de um reator de água a ferver (BWR)

O reator de água fervente usa um único circuito de resfriamento de água leve (é a água da torneira, na engenharia nuclear a água da torneira é chamada de água leve). A luz da água circula pelo núcleo do reator, entra em ebulição e parte dela se transforma em vapor.

O vapor gerado no núcleo do reator sai do topo e vai diretamente para as turbinas. O vapor que sai do reator é tratado por secadores de vapor e separadores de água antes de entrar nas turbinas. As turbinas serão responsáveis por operar o gerador elétrico e gerar eletricidade.

Em seguida, o vapor passa por um condensador para transformá-lo em água líquida novamente e iniciar o ciclo novamente.

Características do reactor de água a ferver (BWR)

Ele usa um único circuito de resfriamento, de modo que o vapor que move a turbina é formado por água que passou pelo interior do reator. Por isso, o prédio da turbina deve ser protegido para evitar emissões radioativas.

Por outro lado, a necessidade de mais espaço para secadores de vapor e separadores no vaso do reator força as hastes de controle a entrar na parte inferior do reator, portanto é necessária energia auxiliar para levantá-las e parar o reator. em caso de emergência.

Características distintivas do BWR

Em usinas nucleares com reatores que não estão em ebulição, a temperatura da água no circuito primário está abaixo do ponto de ebulição. Nas temperaturas necessárias para obter uma eficiência aceitável (acima de 300 ° C), isso só é possível em altas pressões, o que requer a criação de um invólucro de alta resistência.

No circuito secundário, o vapor saturado é produzido a uma pressão de 12 a 60 atm a temperaturas de até 330 ° C. Nos reatores de ebulição, uma mistura de vapor e água é produzida no núcleo. A pressão da água no circuito primário é de aproximadamente 70 atm. A esta pressão, a água ferve no volume do núcleo a uma temperatura de 280 ° C. Os reatores de ebulição têm várias vantagens em comparação com os não-caldeiras. Em reatores de ebulição, o invólucro opera a uma pressão menor, no circuito do centro nuclear não há gerador de vapor.

A peculiaridade dos reatores de ebulição é que eles não têm controle bórico, a compensação para as mudanças lentas na reatividade (por exemplo, a queima do combustível) é realizada apenas por absorvedores intercalados feitos na forma de uma cruz. A regulação bórica não é viável devido à boa solubilidade do boro em um par (a maioria será levada para a turbina). O boro é injetado apenas no momento da sobrecarga de combustível para criar uma subcriticalidade profunda.

Na maioria dos reatores em ebulição, as barras de absorção do sistema de controle e proteção estão localizadas na parte inferior. Portanto, sua eficiência aumenta significativamente, uma vez que o fluxo máximo de nêutrons térmicos se move em reatores deste tipo na parte inferior do núcleo. Esse esquema também é mais conveniente durante as acelerações de combustível e libera a parte superior dos acionamentos da haste de controle do reator, permitindo assim um descarte mais conveniente para o vapor de água.

Vantagens e desvantagens do reactor nuclear de água em ebulição

Vantagens deste tipo de reator

O combustível nuclear usado pelo reator nuclear é enriquecido com óxidos de urânio entre 2% e 4%.

O reator de água fervente não usa geradores de vapor ou compensadores de pressão.

O primeiro circuito do reator opera a uma pressão de 70 atmosferas contra 160 atomóferas usando o reator de água pressurizada nuclear (PWR)

Temperaturas operacionais mais baixas, mesmo nas barras de combustível.

Devido à rejeição de absorção de neutrões de boro e em moderar neutrões ligeiramente mais fracos (devido ao vapor), o tempo de funcionamento de plutónio em um reactor deste tipo será maior do que no PWR e a proporção de urânio -238 usado também será maior.

Desvantagens deste tipo de reator

Impossibilidade de recarregar combustível nuclear sem parar o reator nuclear.

Gerenciamento mais complicado, a presença de modos proibidos na capacidade de alimentação / fluxo do transportador de calor, a necessidade de um maior número de sensores de feedback.

Um vaso reator é aproximadamente 2 vezes maior em volume que um PWR de energia comparável.

Embora projetado para baixa pressão, é mais difícil de fabricar e transportar.

Contaminação de turbinas com produtos de ativação de água: N-17 com vida curta e traços de trítio. Isso dificulta muito o trabalho de manutenção. Além disso, os purgadores devem ser configurados para extrair produtos de corrosão radioativa dos circuitos de vapor.

 

Cavitação radiólise e corrosão nas barras de combustível com a eliminação de radioactividade da turbina e do condensador, bem como a remoção de hidrogénio e de oxigénio a partir de AZ (casos reais Oxyhydrogen danos no sistema de explosões de gás NPP Hamaoka- 1 e NP de Brunsbuttel

 

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Referências

Última revisão: 17 de outubro de 2018