_Hinrichs_Kleinback

366 Energia e Meio Ambiente
A água que rodeia os elementos combustíveis no reator serve a dois propósitos: 1
dissipar a energia térmica produzida no processo de fissão, e (2) moderar (desacelerar) os
nêutrons produzidos na reação de fissão. A energia liberada na fissão aquece os elementos
e a água circundante, transformando-a em vapor a aproximadamente 280°C (540°F). Os
nêutrons produzidos na fissão são capturados por núcleos de 2 3 5 U no mesmo elementos
combustível ou escapam através das paredes de zircônio para interagir em elementos
combustíveis adjacentes. O segundo propósito da água no núcleo do reator é atuar como
moderador. Os nêutrons no núcleo do reator têm uma melhor chance de serem capturados
pelo 2 3 5 U e induzir a fissão se a sua energia cinética for baixa (a produção efetiva de energia
do reator é reduzida se a energia dos nêutrons for muito alta). Conseqüentemente, os
nêutrons são desacelerados por meio de colisões com os núcleos de hidrogênio (prótons 5
da H 2
0, perdendo uma boa parte da sua energia original. As massas relativas dos dois objetos
em colisão é importante: uma bola de tênis colidindo com outra bola de tênis perderá
mais de sua energia cinética do que se tivesse colidido com uma bola de boliche. Um nêutron
com 2 MeV irá desacelerar até 0,025 eV em aproximadamente 10 -5 segundos após 18
colisões (em média) com a água.
D. Tipos de Reatores a Água Leve
Existem dois tipos comuns a reatores a água leve, ou LWRs 8 : reatores a água fervente
(BWRs) e reatores a água pressurizada (PWRs). 9
Noventa por cento da energia nuclear
comercial nos Estados Unidos, e 80% no mundo, são produzidos por estes dois tipos de
reatores. Sessenta por cento deles são PWRs, inclusive aquele que falhou em Three Mile
Island. O esquema de um PWR é mostrado na Figura 13.10. A água no núcleo é aquecida
a aproximadamente 315°C (600°F), mas não se transforma em vapor por causa da pressão
no circuito primário (2.000 lb/pol 2 , comparada com 1.000 psi em um BWR). Um trocador
de calor ou "gerador de vapor" se localiza entre o circuito primário e o circuito
secundário; ele é utilizado para transferir calor para a água no circuito secundário para
transformá-la em vapor. O circuito secundário atua da mesma forma que o circuito primário
em um BWR; o vapor movimenta a turbina, passa por um condensador, e é bombeado
novamente para o trocador de calor. A radioatividade que está presente no
circuito primário de um PWR é melhor confinada do que em um BWR, já que o circuito
primário jamais entra em contato com a turbina ou o condensador. Porém, devido à
pressão mais alta, vasos de pressão de reator mais robustos são necessários para um
PWR. Os dados dos combustíveis para estes dois tipos de reatores são fornecidos na
Tabela 13.2.
8 N.T.: LWRs (Light Water Reactors), nos Estados Unidos, utilizam água comum como refrigerante/moderador.
Os reatores canadenses utilizam a água pesada, ou óxido de deutério.
9 N.T.: Do inlgês "Pressurized Water Reactors".