Funcionamento de uma usina nuclear.

 

Como funciona uma usina nuclear?

Dá para simplificar o sistema assim: o coração dessas usinas, o reator nuclear, usa a energia contida no interior do átomo para, simplesmente, ferver água. Daí para frente, tudo funciona como em uma usina a vapor qualquer, movida a carvão ou petróleo: o vapor d’água gira uma turbina, que movimenta um gerador, produzindo energia elétrica. A primeira usina nuclear do mundo foi inaugurada em 1954, em Obininsk, na antiga União Soviética. Hoje, esse tipo de tecnologia fornece 17% da energia elétrica do mundo. Uma vantagem das usinas é que podem ser construídas em qualquer lugar – não dependem, por exemplo, de um rio, como as hidrelétricas. Além disso, o combustível que move as usinas nucleares – em geral, o urânio – é abundante e bastam alguns quilos para gerar uma energia equivalente à queima de um prédio de cinco andares cheio de gasolina. A principal desvantagem são os diversos tipos de resíduos e materiais radioativos que elas produzem.
Esse chamado "lixo nuclear" precisa ser armazenado cuidadosamente, pois oferece riscos de contaminação durante centenas de anos. Outro problema são os acidentes. Os casos mais conhecidos são os das usinas de Three Mile Island, nos Estados Unidos, em 1979, e de Chernobyl, na Ucrânia, em 1986. "O tipo de reator usado no Brasil, nas usinas Angra I e Angra II, é o mais seguro de todos. Nunca se registrou nenhum acidente com ele", diz o engenheiro José Itacy Nunes, da Eletro nuclear, empresa sediada no Rio de Janeiro que administra as usinas. Que continue assim!

Proteção total.
Quatro tipos de barreiras evitam que a usina contamine o ambiente.

Edifício do reator.
Em forma de cúpula, é feito de concreto reforçado para resistir a colisões e ataques.
 
Parede de aço.
Tem três centímetros de espessura e impede que materiais radioativos escapem em caso de acidente.
 
Vaso de pressão.
É a primeira embalagem de segurança para proteger o núcleo do reator. O de Angra II tem paredes de aço de 25 centímetros de espessura.
 
Blindagem radio biológica.
Essa parede de concreto e chumbo, com 1,5 metros de espessura, barra os raios gama e os nêutrons que eventualmente possam vazar.

Núcleo do reator.
Nele estão as pastilhas de urânio acondicionadas em uma série de barras e mergulhadas na água. É aqui que acontece a fissão nuclear.

Circuito primário.
A água que corre por esse circuito é altamente radioativa e mantida a uma temperatura de 320º C.

Pressurizador.
Uma bomba elétrica mantém a água radioativa em alta pressão. Por isso, mesmo estando muito quente, ela não evapora.

Gerador de vapor.
Aqui, o calor da água radioativa é usado para aquecer o circuito secundário da tubulação. Assim, a água que passa nesse segundo circuito, sob pressão normal, vira vapor.

Boliche explosivo.

O processo de fissão nuclear começa com o choque entre partículas microscópicas.

A energia que move essas usinas tem início após uma fissão nuclear, quando um átomo de urânio-235 é atingido por um nêutron. O resultado do choque é que o átomo se parte em dois grandes pedaços e ainda sobram mais dois ou três nêutrons soltos. A soma dos dois pedaços do átomo mais os nêutrons soltos dá uma massa menor do que a do urânio original. Essa diferença é transformada em energia. Como diz uma famosa fórmula física, a energia é igual à massa vezes a velocidade da luz ao quadrado (E = mc2). Isso significa um tremendo fornecimento de energia, pois a velocidade da luz é de mais de 300 mil quilômetros por segundo! Fora isso, os nêutrons restantes voltam a esbarrar em átomos de urânio e o processo continua.

O Controle de uma Usina Nuclear.

A usina nuclear (ou termonuclear) difere da Térmica Convencional basicamente quanto à fonte de calor; enquanto em uma térmica convencional queima-se óleo, carvão ou gás na caldeira, em uma Usina Nuclear usa-se o potencial energético do urânio para aquecer a água que circula no interior do reator.
Uma Usina Nuclear possui três circuitos de água: primário, secundário e de água de refrigeração. Esses circuitos são independentes um do outro.
No interior do vaso do reator, que faz parte do circuito primário, a água é aquecida pela energia térmica liberada pela fissão dos átomos de urânio. O calor dessa água é transferido para a água contida no gerador de vapor, que faz parte do circuito secundário. O vapor então produzido é utilizado para movimentar a turbina, a cujo eixo está acoplado o gerador elétrico, resultando então em energia elétrica. A água do circuito primário é aquecida até cerca de 305o C; sua pressão é mantida em torno de 157 kgf/cm2), para que permaneça no estado líquido.
O vapor é condensado através de troca de calor com a água de refrigeração. A água condensada é bombeada de volta ao gerador de vapor, para um novo ciclo.

O Controle da Reação Nuclear.

Com o objetivo de controlar a reação em cadeia são inseridas Barras de Controle no Núcleo do Reator. Essas Barras são constituídas de uma liga de Prata, Cádmio e Índio e têm a propriedade de absorver neutrons, diminuindo assim o número de fissões.
Através de inserção ou retirada das Barras de Controle podemos manter constante a população de neutrons e, consequentemente, a potência térmica do reator.
Outra forma de controlar as fissões é a adição de Ácido Bórico à água no interior do reator. Esse produto é usado devido à propriedade que possui os seus átomos de absorver os neutrons situados na faixa de energia que provocaria fissões. Aumentando ou diminuindo a concentração de boro no refrigerante do reator fazemos o controle para termos maior ou menor número de fissões.
Alguns países dependem quase que exclusivamente dessa usina. Na França, por exemplo, cerca de 80% de toda energia elétrica produzida é de origem nuclear. No Japão é pior, chega a 90%.
Os países que não têm recursos hídricos nem petrolíferos não têm alternativa. Necessitam descobrir um novo processo nuclear seguro. Caso contrário terão que fechar as portas.
A França, por exemplo, já mandou a maior parte das indústrias que consomem grande quantidade de eletricidade para fora. Algumas delas vieram para o Brasil.

Chamam-se Nucleares por que utilizam a fissão nuclear, isto é, os átomos são quebrados numa máquina chamada reator, emitindo uma grande quantidade de calor. Esse calor é usado para aquecer a água.
Além do calor, produz um produto chamado Rejeito Nuclear, material que contém altíssima quantidade de radioatividade, extremamente nociva para todas as formas de vida, cancerígena, causa leucemia e outras formas de câncer e demoram cerca de 100.000 anos para diminuírem sua carga tóxica.
A Energia Elétrica é produzida por um Gerador.
O Gerador possui um eixo que é movido por uma Turbina.
A Turbina é movida por um Jato de Vapor sob forte pressão. Depois do uso, o vapor é jogado fora na atmosfera.
O Vapor é produzido por uma Caldeira.
A Caldeira é aquecida com a fissão nuclear. O resíduo da reação vai poluir o meio ambiente durante 150.000 anos.
O Brasil possui 3 Reatores Nucleares fabricado para uma tecnologia que não deu certo em lugar nenhum do mundo.
O de ANGRA 1 é mais conhecido como Usina Vaga Lume.
O de ANGRA 2 ainda está sendo construído.
O reator de ANGRA 3, comprado dos alemães, ainda se encontra armazenado na Alemanha, no porto de Hamburgo, em galpão climatizado para não enferrujar.

Retirado do site: http://mundoestranho.abril.com.br/tecnologia/pergunta_286284.shtml

http://www.nuctec.com.br/educacional/funcionam.html

http://www.ebanataw.com.br/roberto/energia/ener9.htm