Reator de Fissão Nuclear: Funcionamento e o Lixo Atômico

POR Pedro Coelho

Publicado: sábado, 28 de julho de 2012

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O Reator Nuclear de fissão é um equipamento utilizado nas usinas termonucleares para geração de energia elétrica.

As Usinas Nucleares de Angra dos Reis

Nesse equipamento ocorre a fissão do Urânio 235 (podendo ser também o Urânio 233 ou plutônio 239), que é um processo no qual, um nêutron é lançado em direção ao átomo de Urânio e ao se chocar, divide o átomo em dois novos átomos liberando dois ou três neutros do núcleo, produzindo uma imensa quantidade de energia em forma de calor.

Reator nuclear da Petro-Marine

Funcionamento básico de um reator de fissão nuclear

Um reator de fissão nuclear é basicamente um vaso pressurizado, contendo no seu interior varetas combustíveis e barras de controle, que são resfriadas por um sistema de refrigeração.

Elemento combustível é o nome dado à estrutura onde são colocadas as varetas combustíveis

Varetas combustíveis

As varetas combustíveis são compostas por pastilhas de dióxido de urânio (UO₂) montadas em tubos de uma liga metálica especial (o zircaloy), de modo a suporta altas temperaturas, não deixando que o material contido (o urânio e os elementos resultantes da fissão) nelas escape.

Esquema de como é montado o elemento combustível

Barras de Controle

Geralmente feitas de boro ou cádmio (material que absorve nêutrons), as barras de controle são colocadas nos tubos guias do elemento combustível, de maneira intercalada com as varetas combustíveis, com o intuito de se controlar a reação de fissão nuclear em cadeia.

Pois durante a fissão nuclear, ocorre um intenso bombardeio de nêutrons ao combustível físsil, que gera uma reação em cadeia que cresce progressivamente, ou seja, produzindo cada vez mais nêutrons a cada fissão e, a energia liberada é cada vez maior.

Assim, para que isso não ocorra de uma forma descontrolada, as barras de controle, também denominadas de barras de moderador de nêutrons, diminuem a velocidade dos nêutrons liberados, possibilitando o prosseguimento da reação em cadeia de forma controlada.

Sistema de refrigeração

O controle da temperatura no núcleo do reator é feito através de um sistema de refrigeração. Sendo a água pesada (D₂O) o fluido refrigerante que circula pelo núcleo do reator, retirando o calor do reator e, se transformando em vapor de altíssima pressão, que é usado para mover uma turbina, assim acionando um gerador de eletricidade.

Depois de o vapor passar pelas turbinas, o vapor é resfriado, condensado e, a água é bombeada de volta ao reator. Esse resfriamento é feito usando-se água de rio ou mar próximo à usina.

Esquema simplificado do funcionamento de uma usina termonuclear

Vantagens e Desvantagens da Fissão Nuclear

A fissão nuclear, processo em que um núcleo atômico é dividido, é uma fonte de energia poderosa que tem tanto vantagens quanto desvantagens. Entre as vantagens, destaca-se a capacidade de gerar grandes quantidades de energia elétrica de forma contínua e eficiente, com baixas emissões de gases de efeito estufa, o que contribui para a mitigação das mudanças climáticas.

Além disso, o urânio, combustível utilizado na fissão, é encontrado em abundância na natureza e as usinas nucleares ocupam áreas relativamente pequenas. No entanto, as desvantagens são significativas: o alto custo de construção das usinas, os riscos associados a acidentes nucleares, como os ocorridos em Chernobyl e Fukushima, e a produção de resíduos radioativos de longa duração, que representam um desafio para o armazenamento seguro e impactam o meio ambiente.

Portanto, enquanto a fissão nuclear oferece uma alternativa aos combustíveis fósseis, é crucial pesar cuidadosamente seus riscos e benefícios.

Lixo Atômico das Usinas Nucleares

A fissão do Urânio gera muitos elementos radioativos que são resíduos decorrentes da fissão. Esses resíduos são chamados de lixo atômico.

O lixo atômico vem sido um grande problema às usinas nucleares, pois esses resíduos levam centenas ou até milhares de anos para deixar de emitir radiação, com isso, torna se difícil fazer o descarte desses resíduos tão perigosos.

Funcionário no depósito de lixo nuclear, em Angra: destino provisório, foto: Bruno Domingos/Reuters.

Referências

• Apostila Chernobyl 1986 -1996, Greenpeace, São Paulo, 1996.
• Apostila educativa Energia Nuclear, Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) , Botafogo - Rio de Janeiro
• http://ciencia.hsw.uol.com.br/usina-nuclear-angra1.htm (Acessado em 30/07/2013 as 08:25)
• http://www.inb.gov.br/pt-br/webforms/Interna2.aspx?secao_id=56 (Acessado em 31/07/2013)
• http://veja.abril.com.br/130808/p_138.shtml (Acessado em 01/08/2013 as 09:36)
• http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/reator-nuclear.htm (Acessado em 02/08/2013 as 12:28)

Sobre o autor

Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou estudante de engenharia civil, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e de áreas correlatas. Se você está curtindo essa postagem, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e compartilhe com seus amigos para eles curtirem também :)