O primeiro nuclear O reator foi projetado para uso em bombas para gerar 239Pu. Depois disso, esses reatores são usados para diferentes fins, como geração da eletricidade e também usado em navios de propulsão para gerar radioisótopos e fornecer calor. Existem diferentes tipos de reatores nucleares disponíveis em diferentes designs, onde a geração de energia nesses reatores depende principalmente da fissão nuclear. Os reatores mais usados são o PWR (reator de água pressurizada), BWR (reator de água fervente) e PHWR (reator de água pesada pressurizada). Este artigo discute uma visão geral de um reator nuclear, componentes e tipos.
O que é um reator nuclear?
Definição: O reator nuclear é um sistema essencial em um sistema nuclear usina elétrica . Eles incluem reações de drenagem nuclear para gerar calor usando um método chamado fissão. O calor gerado pode ser usado para fazer vapor para girar um turbina . Para que a eletricidade possa ser gerada. No global, existem centenas de reatores comerciais lá, sendo que mais de 90 reatores estão localizados nos EUA. Portanto, a energia nuclear é uma das maiores fontes de energia para eletricidade confiável e sem carbono.
Como funciona um reator nuclear?
A principal função do reator nuclear é controlar a fissão nuclear. O princípio de funcionamento do reator nuclear é a fissão nuclear e é um tipo de método usado para dividir o átomos para gerar eletricidade. Os reatores nucleares usam urânio que será processado em minúsculas pelotas de cerâmica e empilhadas em barras de combustível. Um conjunto de combustível pode ser formado por um grupo de mais de 200 barras de combustível. Normalmente, um núcleo de reator pode ser fabricado por meio desses conjuntos com base no nível de energia.
No vaso de um reator nuclear, as barras de combustível são colocadas dentro da água. Para que ele possa atuar como um refrigerante e também como um mediador para auxiliar na redução da velocidade dos nêutrons. Esses nêutrons podem ser gerados por fissão para manter a reação em cadeia.
Depois disso, hastes de controle podem ser colocadas no núcleo do reator para reduzir a taxa de reação. O calor gerado pelo processo de fissão pode transformar a água em vapor para girar uma turbina para gerar eletricidade sem carbono.
Componentes
O essencial componentes do reator nuclear incluem principalmente o seguinte. O diagrama do reator nuclear é mostrado abaixo.
Diagrama de bloco do reator nuclear
- Testemunho
- Refletor
- Hastes de controle
- Moderador
- Refrigerante
- Turbina
- Contenção
- Torres de refrigeração
- Blindagem
Testemunho
O núcleo do reator inclui combustível nuclear para gerar o calor. Inclui urânio com sistemas de controle e materiais estruturais menos enriquecidos. A forma do núcleo é um cilindro circular com um diâmetro de 5 a 15 metros. O núcleo inclui uma série de pinos de combustível individuais.
Refletor
O refletor é disposto em torno do núcleo para replicar a parte de trás dos nêutrons que transbordam da superfície do núcleo.
Hastes de controle
Hastes de controle do reator nuclear são projetados com elementos de massa pesada. A principal função disso é absorver os nêutrons. Para que possa continuar ou interromper uma reação. Os principais exemplos dessas hastes são chumbo, cádmio, etc.
Essas hastes são usadas principalmente para iniciar o reator, manter a reação em um nível constante e desligar o reator.
Moderador
A principal função do moderador em um reator nuclear é desacelerar os nêutrons de altos níveis de energia, bem como de altas velocidades. Para que haja uma chance do nêutron atingir as barras de combustível aumentará.
Os moderadores modernos usados atualmente incluem principalmente água H2o, água pesada D2o, Berílio e Grafite. As propriedades do moderador são a estabilidade térmica é alta, radiação e estabilidade química, não corrosividade, etc.
Refrigerante
O material usado para transferir o calor do combustível para uma turbina através do núcleo, como água, sódio líquido, água pesada, hélio ou qualquer outra coisa, é conhecido como refrigerante. As características do refrigerante incluem principalmente o ponto de fusão ser baixo, o ponto de ebulição é alto, não-toxicidade, menos viscosidade, a estabilidade de radiação e produtos químicos, etc. Os refrigerantes comumente usados são Hg, He, Co2, H2o.
Turbina
A principal função da turbina é transferir a energia térmica do dispositivo de refrigeração para eletricidade.
Contenção
A contenção separa o reator nuclear dos arredores. Geralmente, eles estão disponíveis em forma de cúpula e projetados com concreto de alta densidade e reforçado com aço.
Torre de refrigeração
Eles são usados por alguns tipos de usinas de energia para transformar o calor excedente que não pode ser transformado em energia térmica devido às leis da termodinâmica. Essas torres são os símbolos hiperbólicos da energia nuclear. Essas torres podem gerar simplesmente vapor de água doce.
Blindagem
Protege os trabalhadores do efeito da radiação. No processo de fissão, partículas como alfa, beta, gama, nêutrons rápidos e lentos podem ser formados. Portanto, para garantir a segurança deles, camadas grossas de concreto ou chumbo são usadas ao redor do reator. As partículas alfa e beta podem ser interrompidas usando espessas camadas de plásticos ou metais.
Tipos de reatores nucleares
Em todo o mundo, existem diferentes tipos de reatores nucleares disponíveis. Com base em seu projeto, ele usa urânio com diferentes concentrações usadas como combustível, moderadores para atrasar o processo de fissão e refrigerantes para transferência de calor. O PWR ou reator de água pressurizada é o tipo mais comum de reator.
PWR / Reator de água pressurizada
Esses tipos de reatores são usados com mais frequência em todo o mundo. Ele usa água normal como moderador e refrigerante. Nesse caso, o refrigerante pode ser apressado para interromper a evaporação em vapor para mantê-lo durante o processo. Bombas poderosas movem a água usando canos, transferindo o calor da água fervida em um circuito secundário. O vapor resultante aciona o gerador de turbina para gerar eletricidade.
BWR / Reatores de água fervente
Nesses reatores, a guerra leve atua como refrigerante e moderador. O refrigerante é colocado de lado em baixa pressão para ferver a água. O vapor pode ser fornecido diretamente aos geradores da turbina para gerar eletricidade.
Reatores pressurizados de água pesada
Também são conhecidos como reatores do tipo CANDU. Esses reatores representam cerca de 12% dos reatores nucleares em todo o mundo. Eles são usados principalmente em todas as estações nucleares canadenses. Esses reatores usam água pesada como refrigerante e moderador. Como combustível, ele usa urânio natural porque, em um reator de água pressurizada, o refrigerante pode ser usado para ferver água normal em um circuito diferente.
Reatores resfriados a gás
Esses reatores são usados apenas no Reino Unido. Estão disponíveis em dois tipos: Magnox e AGR (reator avançado refrigerado a gás). Esses reatores usam C02 como refrigerante e grafite como moderador. O combustível usado no Magnox é o urânio natural, enquanto no AGR ele usa urânio aprimorado.
Reatores de grafite de água leve
Esses reatores são usados no país Rússia. Portanto, esses reatores usam água comum como refrigerante e grafite como moderador. Em reatores de água fervente, o refrigerante ferve quando é fornecido por todo o reator. O vapor gerado será fornecido diretamente aos geradores da turbina. Os primeiros projetos de reatores do tipo LWG eram frequentemente operados sem características de segurança.
Reatores Criadores Rápidos
Esses reatores usam nêutrons rápidos para transformar materiais como U238 e Thorium232 em materiais físseis para abastecer o reator. Esse processo está associado à reciclagem, que tem a capacidade de aumentar os recursos de combustível nuclear acessíveis. Esses reatores operam na Rússia.
Reatores modulares pequenos
O SMR moderno é principalmente projetado economicamente. Esses reatores estão crescendo para fornecer eletricidade a pequenas redes elétricas e provavelmente para fornecer calor para indústrias de recursos naturais. Esses reatores também podem ser usados em redes maiores quando a demanda aumenta.
Alguns reatores do tipo SMR estão em estágios difíceis de desenvolvimento, como totalmente subterrâneos, reduzindo o uso de terra, pessoal e requisitos de segurança. Alguns desses reatores contêm sistemas de segurança passiva que funcionam por até 4 anos sem recarga
Alguns outros tipos de reatores são CANDU, Criador rápido, Tório, Água fervente, Água pressurizada, Prismático, Sal fundido, Modular pequeno, Geradores térmicos de radioisótopo, Reatores de fusão, RBMKs, Magnox, Leito de seixo, Supercrítico resfriado a água, AES-2006 / Reatores do tipo VVER-1000, VHTR, HTGR e Research.
Usos do reator nuclear
O aplicações do reator nuclear inclui o seguinte
- Estes são usados em usinas nucleares para gerar eletricidade e também usados na propulsão marítima nuclear.
- As usinas nucleares fornecem a energia necessária para a produção de energia elétrica.
- Eles movem as hélices dos navios de outra forma para girar os eixos dos geradores elétricos.
Portanto, trata-se de um visão geral de um reator nuclear . Da mesma forma, existem diferentes tipos de reatores nucleares comerciais disponíveis em todo o mundo, como resfriado a gás, Fast Neutron e grafite de água leve, água pressurizada, água fervente, água pesada pressurizada e reator reprodutor rápido. Aqui fica uma pergunta para você, qual é o combustível usado no PHWR?
