O que é um reator nuclear?

As palavras "reator nuclear" agora são familiares para todos, de fato, tornando-se um símbolo de uma era inteira. Apesar do perigo potencial de usar esses dispositivos, à luz do esgotamento das reservas mundiais de petróleo, os reatores de combustível nuclear são muito promissores.

O reator nuclear é um dispositivo de engenharia em que ocorre uma reação de fissão controlada de uma substância radioativa fissile , acompanhada da liberação de energia. O objetivo principal é a geração de corrente elétrica (usinas nucleares – usinas nucleares), bem como a produção de elementos de fissionamento pesado da Tabela Periódica de Mendeleev (transformação). O primeiro reator nuclear foi montado e colocado em operação em 1942 na América sob o controle do físico destacado de seu tempo – Enrique Fermi. Três anos depois, o Canadá lançou seu reator, e em 1946 – a Rússia.

Deixe-nos observar um ponto importante: muitas pessoas que não estão familiarizadas com este tópico geralmente acreditam que um reator nuclear produz eletricidade diretamente e é um subproduto do combustível radioativo fissionável. Infelizmente, não é assim. De fato, o reator nuclear é um grande aquecedor, senão para dizer uma "caldeira" que fornece calor ao transportador de calor, o que faz um trabalho útil de geração de eletricidade através de um gerador convencional.

Para responder muitas perguntas, consideremos o dispositivo de um reator nuclear. Estruturalmente, qualquer reator nuclear inclui os seguintes elementos:

– uma zona activa central com um moderador de nêutrons rápido. É aqui que ocorre a reação de fissão;

– camada que reflete os nêutrons. É necessário reduzir a radiação ionizante penetrante , bem como aumentar a eficiência da instalação;

– proteção contra radiação. Em regra, protetores de chumbo;

– refrigerante. Em todos os modelos de reator modernos é uma parte indispensável;

– dispositivo de haste para controlar o fluxo pela reação de decomposição nuclear;

– Circuito de refrigeração;

– mecanismo de controle remoto.

Metais pesados – Uranium-233, 235 ou Plutonium-239 – são utilizados para operar caldeiras de reatores nucleares. As peculiaridades desses elementos são que a decomposição espontânea (divisão) ocorre em cada unidade atômica em cada unidade de tempo. Neste processo, os neutrões são liberados dos núcleos atômicos. Um átomo que perdeu (adquiriu) um nêutron se transforma em outro elemento da tabela periódica. Por exemplo, desta forma, Plutonium-239 é obtido de Uranus-238. Através dos átomos vizinhos do material combustível, eles, devido à sua alta velocidade, liberam neutrons adicionais. O número total aumenta na progressão – começa a reação em cadeia da fissão de núcleos. Se, nesta fase, não forem tomadas medidas para regulá-lo, o resultado será uma reação em cadeia nuclear descontrolada acompanhada de uma liberação de avalanche de uma enorme quantidade de energia (uma explosão nuclear).

São utilizados dois métodos obrigatórios para controle: a introdução na zona ativa de um moderador, o que reduz a velocidade do nêutron ao nível de um processo auto-sustentável e a introdução do número necessário de varas de controle (cádmio ou boro) absorvendo um excesso de nêutrons.

Quando a deterioração dos núcleos, o calor é liberado, que aquece o refrigerante circulante (água), é convertido em vapor e gira a turbina do gerador elétrico.

Este é o esquema básico. Existem várias de suas variedades. Por exemplo, a água de transferência de calor pode estar naturalmente a ferver ou sob pressão. Este último possibilita a obtenção de vapor superaquecido, aumentando a eficiência. Além disso, a água não é o único tipo de refrigerante (pode ser gás ou metal líquido). Além disso, em algumas modificações dos reatores, o retardador não é usado.