Uma usina nuclear é uma usina térmica cuja fonte de energia é a energia nuclear.
Seu funcionamento é semelhante a qualquer outra usina termelétrica: a energia térmica é gerada a partir de uma fonte de energia. O vapor é gerado com a energia térmica gerada. A eletricidade é gerada com vapor.
A diferença entre os diferentes tipos de instalações elétricas está na fonte de energia: uma usina nuclear aproveita o calor liberado nas reações de fissão nuclear de certos átomos (quebra-os).
As reações nucleares ocorrem no reator nuclear. As reações em cadeia de fissão ocorrem dentro do reator de uma maneira controlada. O elemento dessa fissão é denominado combustível nuclear. O urânio é normalmente usado porque é um elemento muito instável e fácil de quebrar.
A eficiência energética total de uma usina nuclear está entre 30% e 40%.
A vida útil de uma usina nuclear é geralmente considerada em torno de trinta anos. O principal problema que apresentam é a gestão dos resíduos nucleares que geram.
Para que serve uma usina nuclear?
A função de uma usina nuclear é converter a energia contida nos átomos em eletricidade.
Esse tipo de usina aproveita a energia contida nos átomos do combustível nuclear. A conversão é obtida pela divisão do núcleo de um desses átomos, liberando uma grande quantidade de energia térmica.
Com a energia térmica, a energia elétrica pode ser obtida por meio de um processo semelhante a qualquer outro tipo de termelétrica. 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.
Como funciona uma usina nuclear?
A fissão nuclear é causada de forma artificial e controlada. Para fazer isso, um nêutron é disparado contra um átomo muito grande. Essa pequena partícula, em certa velocidade, quebra o átomo. Quando o núcleo se quebra, uma grande quantidade de energia é liberada na forma de calor: é uma reação nuclear exotérmica.
Reações em cadeia nuclear
Para que a energia obtida seja maior que a utilizada, é necessário que as reações nucleares sejam reações em cadeia. Assim, embora seja necessária muita energia para iniciar a reação em cadeia nuclear, uma vez que a reação já começou, não é necessária tanta energia para mantê-la, e chega um momento em que a energia obtida é maior do que a energia utilizada.
As reações em cadeia ocorrem no centro do reator nuclear. Posteriormente, um circuito de tubos por onde circula um fluido denominado refrigerante será responsável por transportar o calor gerado para fora do tanque, resfriando-o. Este circuito é denominado circuito primário.
Movimentação de turbinas de usinas nucleares
Com o calor obtido nas reações nucleares, a água é aquecida até ferver; a água se transforma em vapor sob pressão muito alta. Com o vapor pressurizado, as pás de uma turbina são acionadas. Assim, transformamos a energia térmica em energia mecânica. A turbina será conectada a um gerador elétrico. O gerador é responsável por transformar a energia mecânica em energia elétrica.
A usina está conectada à rede elétrica onde injeta a energia gerada.
O que é o reator nuclear e para que serve?
No reator da planta, a reação em cadeia é iniciada bombardeando um átomo com um nêutron. Uma vez iniciada a reação, ela pode ser controlada no mesmo reator por meio das hastes de controle e do moderador de nêutrons.
É a parte mais sensível da usina nuclear devido à alta concentração de material radioativo. Portanto, é altamente protegido para evitar um possível acidente nuclear.
Tipos de reatores nucleares
Existem diferentes tipos de reatores nucleares, todos de fissão, para diferentes usinas nucleares. A ONU os classifica da seguinte forma:
O reator de água pressurizada (PWR e VVER). Eles usam água de alta pressão para produzir vapor para geradores de vapor. Eles têm três circuitos.
O reator de água fervente (BWR): O segundo mais comum no mundo. A água ferve, gerando vapor diretamente no núcleo do reator. Eles têm apenas dois circuitos.
O reator de água pesada pressurizada (PHWR): Usa água pesada de alta pressão como moderador de nêutrons e como refrigerante.
O reator refrigerado a gás (GCR: AGR e Magnox): Eles usam grafite como moderador de nêutrons e dióxido de carbono no estado gasoso como refrigerante.
O reator moderado de grafite refrigerado a água leve (LGR e RBMK): Modelos de origem russa. A "água leve" é água normal.
O reator rápido (LBR ou LMFBR): Não desacelera os nêutrons da reação em cadeia e esfria com o sódio líquido. Eles estão em fase de protótipo e pesquisa.
