O que é a criticidade em uma usina nuclear?

Quando o reator de divisão de átomos de uma usina de energia nuclear está funcionando normalmente, é dito ser "crítico" ou em estado crítico. "

O uso do termo" criticalidade "pode ​​parecer contra intuitivo como forma de descrever a normalidade. Na linguagem cotidiana, a palavra geralmente descreve situações com potencial de desastre. No entanto, no contexto da energia nuclear, a "criticidade" indica que um reator está operando com segurança.

Crítica é um estado equilibrado

Os reatores nucleares usam varetas de combustível de urânio - tubos longos, esbeltos e de metal de zircônio contendo pellets de material cindível - para criar energia através da fissão. A fissão é o processo de dividir os núcleos de átomos de urânio para liberar neutrões que, por sua vez, dividem mais átomos, liberando mais nêutrons. Crítica significa que um reator está controlando uma reação em cadeia de fissão sustentada, onde cada evento de fissão libera um número suficiente de nêutrons para manter uma série contínua de reações.

No estado equilibrado de criticidade, as barras de combustível dentro de um reator nuclear estão produzindo e perdendo um número constante de nêutrons, e o sistema de energia nuclear é estável.

A fissão produz uma grande quantidade de energia sob a forma de calor e radiação muito alta. É por isso que os reatores estão alojados em estruturas seladas sob cúpulas de concreto reforçado com metal espesso. As usinas usam essa energia e calor para produzir vapor para gerar geradores que produzem eletricidade.

Controle de critica

Quando um reator está começando, o número de nêutrons aumenta lentamente de maneira controlada. As barras de controle de absorção de neutrões no núcleo do reator são usadas para calibrar a produção de neutrões. As hastes de controle são feitas de elementos que absorvem neutrões, como o cádmio, o boro ou o hafnio.

Quanto mais profundas as hastes são abaixadas no núcleo do reator, mais neutrons as hastes absorvem e menor a fissão ocorre. Os técnicos puxam para cima ou para baixo as hastes de controle no núcleo do reator, dependendo de se desejar mais ou menos fissão, produção de nêutrons e energia.

Se ocorrer um mau funcionamento, os técnicos podem mergulhar remotamente as hastes de controle no núcleo do reator para absorver rapidamente os nêutrons e desligar a reação nuclear.

O que é supercriticalidade?

No início, o reator nuclear é colocado brevemente em um estado que produz mais nêutrons do que perdidos. Esta condição é chamada de estado "supercrítico", que permite que a população de nêutrons aumente e que seja produzida mais energia. Quando a produção de energia desejada é alcançada, ajustes são feitos para colocar o reator em estado crítico que sustenta o equilíbrio de neutrões e a produção de energia. Às vezes, como o desligamento da manutenção ou o reabastecimento, os reatores são colocados em um estado "subcrítico" para diminuir a produção de neutrons e potência.

Longe do estado preocupante sugerido por seu nome, a criticidade é um estado desejável e necessário para uma usina de energia nuclear produzindo um fluxo consistente e constante de energia.