Princípios de Segurança e Proteção Radiológica, Terceira ... - Cnen

8.2.2.3 Enriquecimento Isotópico
O combustível nuclear à base de urânio enriquecido, ou seja, aquele no
qual o teor de U-235 é mais elevado do que o teor natural, tem sido o mais
empregado mundialmente em reatores nucleares de potência refrigerados e
moderados a água (PWR: Pressurised Water Reactor ou BWR: Boiling
Water Reactor).
Para alimentar os reatores a água pressurizada, modelo adotado no Brasil, é
preciso dispor de combustível com concentração de urânio-235 da ordem
de 3%, uma vez que esse é o isótopo de urânio responsável pelas reações de
fissão onde energia é liberada.
O enriquecimento isotópico é uma operação difícil uma vez que, assim
como ocorre com todos os isótopos de um mesmo elemento, o urânio 235 e
o urânio-238 são muito semelhantes quimicamente. Entretanto, é possível
diferenciá-los graças à pequena diferença de massa que existe entre eles.
Assim, para aumentar a concentração de urânio-235 inicialmente presente
na massa de urânio natural (0,7%) são empregados processos baseados na
diferença de mobilidade desses isótopos, uma vez que um deles é um pouco
mais leve do que o outro. De todos os processos de enriquecimento
isotópico estudados até hoje, ou seja, de aumento da proporção de urânio-
235 presente no urânio natural, apenas dois foram desenvolvidos
industrialmente: a difusão gasosa e a ultracentrifugação.
O processo de difusão gasosa consiste em fazer passar o UF 6 , no estado
gasoso, por barreiras de membranas contendo furos minúsculos. As
moléculas de hexafluoreto de urânio-235, por serem ligeiramente mais
leves, atravessam cada membrana um pouco mais rapidamente que as de
hexafluoreto de urânio-238. A operação deve ser repetida cerca de 1400
vezes, de modo a produzir o grau de enriquecimento desejado para
operação de centrais nucleares clássicas a água pressurizada.
O processo de ultracentrifugação consiste em submeter o hexafluoreto de
urânio gasoso a altas velocidades de rotação, de modo que as moléculas
contendo o átomo de urânio 238, por serem mais pesadas, sejam projetadas
mais rapidamente para a periferia da centrífuga do que aquelas com o
urânio 235. Aqui, também, são necessárias numerosas etapas sucessivas de
centrifugação, para se coletar o gás com o grau de enriquecimento
desejado.
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