Os reatores nucleares fazem parte de usinas nucleares. O objetivo de um reator é obter energia a partir da energia nuclear.
O uso mais comum desse tipo de reator é a produção de energia elétrica. Em reatores nucleares, reações em cadeia de fissão (divisão de átomos de urânio) são geradas para produzir energia térmica. O restante da usina nuclear será responsável por usar essa energia para convertê-la em eletricidade.
As diferenças entre os diferentes tipos de usinas nucleares baseiam-se na maneira como o reator nuclear usado para produzir eletricidade funciona.
Os tipos mais comuns de reatores nucleares são os seguintes:
Reator de água pressurizada (PWR)
Reator de água fervente (BWR)
Reator de Gás de Urânio Natural Grafite (GCR)
Reator de gás avançado (AGR)
Reator Resfriado a Gás de Temperatura Elevada (HTGCR)
Reator nuclear de água pesada (HWR)
Reator reprodutor rápido (FBR)
Reator de água pressurizada (PWR)
O reator de água pressurizada é o reator nuclear mais utilizado no mundo ao lado do reator de água fervente (BWR). Este reator foi desenvolvido principalmente nos Estados Unidos, RF Alemanha, França e Japão.
O combustível nuclear utilizado é o urânio enriquecido na forma de óxido.
O moderador e o refrigerante usados podem ser água ou grafite.
A energia térmica gerada pelo núcleo do reator é transportada pela água de resfriamento que circula sob alta pressão para um trocador de calor. O reator parte do princípio de que a água submetida a alta pressão pode evaporar sem atingir o ponto de ebulição.
No trocador, o vapor é resfriado e condensado, e retorna ao reator no estado líquido.
Na troca, o calor passa para um circuito de água secundário. A água do circuito secundário é convertida em vapor de alta pressão que será usado para acionar as turbinas a vapor. As turbinas fornecem energia mecânica para acionar o gerador elétrico e obter eletricidade.
Reator de água fervente (BWR)
O reator de água fervente (conhecido pela sigla em inglês BWR), também é usado com frequência. Tecnologicamente, foi desenvolvido principalmente nos Estados Unidos, Suécia e Alemanha Ocidental.
Nesse tipo de reator nuclear, ele usa água como refrigerante e moderador de nêutrons.
O combustível nuclear utilizado é o urânio enriquecido na forma de óxido, pois facilita a geração de fissões nucleares.
A energia térmica gerada por reações em cadeia de fissão nuclear é usada para ferver a água. O vapor produzido é alimentado 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 para repetir o ciclo.
Reator de Gás de Urânio Natural Grafite (GCR)
O reator de grafite de gás de urânio natural é um tipo de reator nuclear que usa urânio natural na forma de metal como combustível nuclear. O combustível é introduzido em tubos de uma liga de magnésio chamada magnox.
O moderador de nêutrons usado é o grafite. O resfriador térmico é o gás, especificamente dióxido de carbono (CO 2 ).
A tecnologia desse 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 o vaso de concreto protendido contém em seu interior os trocadores de calor.
Reator Resfriado a Gás de Temperatura Elevada (HTGCR)
O reator nuclear resfriado a gás de temperatura elevada é uma nova evolução dos reatores nucleares resfriados a gás.
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 o qual trabalha são muito mais altas.
Reator nuclear de água pesada (HWR)
O reator nuclear de água pesada é um tipo de reator nuclear desenvolvido principalmente no Canadá. Uma variante desse reator é o reator nuclear CANDU , muito popular no Canadá.
O combustível utilizado para a obtenção de energia nuclear é o urânio natural, na forma de óxido, que é introduzido em tubos de zircônio ligado.
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 inseridos em um recipiente contendo o moderador. O refrigerante é mantido sob pressão para manter seu estado líquido. O vapor é produzido em trocadores de calor por onde circula a água leve.
Reator reprodutor rápido (FBR)
A principal característica dos reatores rápidos é que eles não usam um moderador de nêutrons e, portanto, a maioria das fissões nucleares são produzidas por nêutrons rápidos.
O núcleo desse tipo de reator nuclear consiste em uma zona físsil, circundada 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 o sódio líquido, o vapor é produzido em trocadores de calor.
De que outra forma os reatores nucleares podem ser classificados?
Os reatores nucleares podem ser classificados de acordo com diferentes critérios. Um dos critérios é a finalidade para a qual devem ser usados. Nesse sentido, distinguimos as seguintes finalidades:
Civil: geração de eletricidade, medicina nuclear, usos industriais, etc.
Militar: criação de armas militares ou como sistema de propulsão para veículos de guerra (submarinos militares, etc.)
Pesquisa: Reatores nucleares de pesquisa usados para desenvolver tecnologia de energia nuclear em diferentes campos, civis e militares.
Existem outras classificações dos tipos de reatores nucleares dependendo dos critérios utilizados. Entre os critérios mais comuns estão:
De acordo com o combustível nuclear usado, encontramos reatores nucleares de urânio natural e reatores nucleares de urânio enriquecido. Outros reatores usam óxidos mistos de urânio e plutônio.
De acordo com a velocidade dos nêutrons, ou seja, sua energia cinética, produzida nas reações de fissão nuclear: distinguem-se os reatores rápidos e os reatores térmicos.
Dependendo do moderador utilizado, podem ser reatores de água pesada, água leve ou nuclear de grafite.
Dependendo do material usado como refrigerante: os materiais mais comuns são um gás (hélio ou dióxido de carbono) ou água (leve ou pesado). Às vezes, esses materiais, ao mesmo tempo, também atuam como moderadores de nêutrons. Vapor, sais fundidos, ar ou metais líquidos também podem ser usados como refrigerante.
Os reatores nucleares também podem ser distinguidos pelo tipo de reação nuclear: sejam reações de fissão ou de fusão. Atualmente, todos os reatores nucleares em produção são reatores de fissão nuclear. O reator de fusão nuclear está em fase de pesquisa e desenvolvimento.
