Vídeo: Nuclear Energy Explained: How does it work? 1/3 2026
As usinas de energia nuclear contêm reatores que criam fissão com reação em cadeia controlada, um processo que divide continuamente os núcleos de átomos de urânio. Este processo produz muita energia, radiação e calor muito alto.
As usinas nucleares aproveitam a energia liberada pela fissão e colocam-na para gerar geradores que produzem eletricidade. Embora a energia nuclear contribua com apenas cerca de 20% da eletricidade gerada nos Estados Unidos, a capacidade nuclear da nação é a mais alta de qualquer outro país - 101 gigawatts em 2010.
- <->Componentes comuns da energia nuclear
Os reactores nucleares têm esses componentes em comum:
Combustível - O urânio, um minério radioativo e de metais pesados, é o combustível mais comum para os reatores nucleares . Após o processo de enriquecimento, o urânio torna-se um combustível muito concentrado.
Um reator nuclear comercial requer milhares de libras de combustível de urânio enriquecido para operar. As usinas nucleares civis na U. S. compram aproximadamente 50 milhões de quilos de urânio (equivalente equivalente de U3O8) anualmente, a maioria dos quais vem do exterior.
O urânio é extraído em locais em todo o mundo, principalmente no Cazaquistão, Canadá, Austrália e África. Os Estados Unidos estão entre os 10 melhores produtores de urânio.
Haste de controle - Fabricado a partir de um material absorvente de neutrões, como o cádmio, o hafnio ou o boro, as hastes de controle são inseridas ou retiradas do núcleo para controlar a taxa de reação ou para detê-lo, se necessário.
Moderador - Material no núcleo do reator que retarda os nêutrons liberados da fissão para causar mais fissão.
O moderador geralmente é água comum (leve), mas pode ser água pesada (D20) ou grafite.
Refrigerante - Líquido ou gás que circula pelo núcleo para transferir o calor dele. Em reatores de água leves, o moderador de água também funciona como refrigerante primário.
Confinamento - Os reatores nucleares estão encerrados em estruturas de concreto fortemente reforçadas para evitar que a radioatividade escape para a atmosfera.
Processo básico de energia nuclear
A física nuclear é muito técnica, mas o processo básico para a produção de eletricidade com energia nuclear é o seguinte:
O núcleo do reator produz calor e radioatividade em um processo chamado fissão, comumente conhecido como separação de átomos. Dentro do núcleo do reator é o combustível nuclear de urânio. À medida que os núcleos do urânio se dividem, eles liberam nêutrons. Quando os nêutrons atingiram outros átomos de urânio, esses núcleos também se dividem, liberando seus nêutrons para atingir outros átomos, causando mais fissão. Esta divisão contínua de átomos é uma reação em cadeia.
O calor de reações de cisão controladas é usado para produzir vapor a partir da água, diretamente como no reator de água a ferver (BWR), ou indiretamente como no reator de água pressurizada (PWR), que contém um gerador de vapor.
O vapor conduz uma turbina que alimenta um gerador.
O gerador produz eletricidade que é distribuída para a rede elétrica.
Tipos de Reatores Nucleares
Em todo o mundo, são utilizados vários tipos de reatores de energia nuclear. No entanto, os tipos mais comuns são os reatores de água pressurizada (PWR) e os reatores de água fervente (BWR), que são classificados como reatores de água leve. Nos Estados Unidos, PWR e BWR são os dois únicos tipos de usinas comerciais de energia nuclear em operação.
- Reator de água fervente (BWR) - Neste tipo de reator, a fissão produz calor que ferve água no núcleo do reator. O vapor da água fervente alimenta uma turbina que conduz um gerador para produzir eletricidade. Os reatores da fábrica japonesa de Fukushima Naiishi, no Nordeste, danificados no terremoto de março de 2011 e tsunami são BWRs.
- Reator de água pressurizada (PWR) - Este tipo de reator é o mais comum para produzir energia. Ele usa água como refrigerante e moderador, um agente que ajuda a controlar a velocidade da fissão. No sistema de refrigerante primário fechado, a água, aquecida pela energia térmica da fissão ao passar pelo núcleo, é mantida sob alta pressão e, portanto, não ferve. O vapor é produzido em um loop de refrigerante secundário e é usado para alimentar uma turbina que conduz um gerador elétrico.
- CANDU e reatores moderados de água pesada - Esses projetos usam água pesada como moderador. A água pesada - com o deutério substituindo os dois átomos de hidrogênio - como moderador retarda os nêutrons no processo de fissão e permite o uso de urânio natural, em vez de urânio enriquecido como combustível.
- Reator modular de cama de cascalho - Um reator de alta temperatura que usa refrigerante de hélio e combustível encapsulado em esferas de grafite e carboneto de silício para garantir a contenção do produto de fissão e resistência à fusão.
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