Como funciona uma Usina Nuclear

Em muitos aspectos, uma usina nuclear é semelhante a uma central energética do combustível fóssil convencional. Em uma planta convencional, um combustível fóssil (tal como o carvão, petróleo ou gás natural) é queimado e o calor é usada para ferver a água, que por sua vez é utilizada para fazer vapor. O vapor é então utilizado para transformar uma turbina que está ligado a um gerador que produz electricidade.

A grande diferença entre uma usina convencional e uma usina de energia nuclear é de que a usina de energia nuclear produz calor através de reações em cadeia de fissão nuclear.

Compreender como nuclear usinas produzir eletricidade

A maioria das pessoas acredita que os conceitos por trás usinas nucleares são tremendamente complexa. Isso não é realmente o caso.

Um isótopo físsil, como o urânio-235, está contido em barras de combustível do núcleo do reator. Todas as barras de combustível em conjunto compõem o massa crítica. Barras de controlo, normalmente feitas de boro ou cádmio, estão no núcleo, e eles agem como esponjas de nêutrons para controlar a taxa de decaimento radioativo. Os operadores podem parar uma reação em cadeia completamente, empurrando as hastes de controle todo o caminho para o núcleo do reator, onde absorver todos os neutrões. Os operadores podem, em seguida, retirar as hastes de controle um pouco de tempo para produzir a quantidade desejada de calor.

Um líquido (água ou, por vezes, líquido de sódio) é circulada através do núcleo do reactor, onde absorve o calor gerado pela reacção de cisão. O líquido então flui para dentro do gerador de vapor, onde o vapor é produzido como o calor é absorvido pela água. Esse vapor é então canalizado através de uma turbina a vapor que está conectado a um gerador elétrico. O vapor é condensado e reciclado através do gerador de vapor. Este processo constitui um sistema fechado - ou seja, sem água ou vapor escapes- tudo é reciclado.

O líquido que circula através do núcleo do reactor também é parte de um sistema fechado. Este sistema fechado ajuda a assegurar que nenhuma contaminação do ar ou da água ocorre.

De olho no desvantagens para usinas nucleares

Os Estados Unidos têm cerca de 100 reatores nucleares, que produzem um pouco mais de 20 por cento da eletricidade do país. Na França, quase 80 por cento da eletricidade do país é gerada através da fissão nuclear. As centrais nucleares têm certas vantagens. Sem combustíveis fósseis são queimados (economia de recursos de combustíveis fósseis para a produção de plásticos e medicamentos), o que significa que não há produtos de combustão, tais como dióxido de carbono, dióxido de enxofre, e assim por diante, para poluir o ar e água. Mas problemas significativos estão associados a centrais nucleares.

Questões de custo: Eles não são baratos

As centrais nucleares são caros de construir e operar. A energia elétrica que é gerada por energia nuclear custa cerca de duas vezes mais que a electricidade gerada através de combustíveis fósseis ou de hidrelétricas. Outro problema é que o fornecimento de físsil do urânio-235 é limitado. De todo o urânio que ocorre naturalmente, apenas cerca de 0,75 por cento é U-235. A grande maioria é nonfissionable U-238. Em níveis atuais de uso, o mundo vai ficar sem ocorrência natural U-235 em menos de 100 anos. Um pouco mais de tempo pode ser adquirida através do uso de reatores, mas a quantidade de combustível nuclear disponíveis na terra é limitado, assim como a quantidade de combustíveis fósseis é.

As questões de segurança: Acidentes de Three Mile Island e Chernobyl

Embora reatores nucleares realmente tem um bom histórico de segurança, a desconfiança eo medo associados com a radiação faz a maioria das pessoas sensíveis às questões de segurança e acidentes. O acidente mais grave a ocorrer nos Estados Unidos aconteceu em 1979 na planta de Three Mile Island, na Pensilvânia. Uma combinação de erro do operador e falha de equipamento causou uma perda de núcleo de arrefecimento do reactor. A perda de líquido de arrefecimento conduziu a um colapso parcial e a libertação de uma pequena quantidade de gás radioactivo. Não houve perda de vida ou ferimentos ao pessoal das plantas ou a população em geral.

O resultado foi muito pior em Chernobyl, na Ucrânia, em 1986. O erro humano, junto com projeto do reator pobres e engenharia, contribuiu para uma enorme sobreaquecimento do núcleo do reator, causando a sua ruptura. Duas explosões e um incêndio resultou, soprando para além do núcleo e dispersão de material nuclear para a atmosfera. Uma pequena quantidade deste material feito o seu caminho para a Ásia e grande parte da Europa. Centenas de pessoas morreram. Muitos outros sentiram os efeitos do envenenamento por radiação. Ocorrências de câncer de tireóide, possivelmente causada pela liberação de I-131, tem aumentado drasticamente nas cidades vizinhas de Chernobyl, e os efeitos deste desastre não será totalmente conhecido por muitos anos.

questões relativas à eliminação: Livrar-se das coisas

O processo de fissão produz grandes quantidades de isótopos radioactivos. As semi-vidas destes isótopos radioactivos pode ser bastante longa, criando um problema de eliminação. O material não vai degradar-se, por isso deve ser tomado cuidado de alguma forma.

Como pode resíduos nuclear ser armazenados com segurança até que a radioatividade residual dos isótopos caiu para limites de segurança (dez meias-vidas)? Como podemos proteger o ambiente ea nós mesmos e nossos filhos de resíduos para as gerações vindouras? Estas questões são, sem dúvida, o problema mais grave associada ao uso pacífico da energia nuclear.

resíduos nucleares é dividido em material de baixo nível e de alto nível, com base na quantidade de radioactividade que está sendo emitido. Nos Estados Unidos, os resíduos de baixo nível são armazenados no local da geração ou em instalações de armazenagem especiais. Os resíduos são basicamente enterrado e guardados nos locais. resíduos de alto nível representar um problema muito maior. Eles estão sendo temporariamente armazenados no local de geração, com planos de, eventualmente, selar o material em vidro e, em seguida, em tambores. O material vai ser então armazenado no subsolo em Nevada. De qualquer forma, os resíduos devem ser mantidos em segurança e sem ser perturbado por pelo menos 10.000 anos. Outros países enfrentam os mesmos problemas. Algum material nuclear foi despejado em valas profundas no mar, mas esta prática tem sido desencorajado por muitas nações.

Produzindo plutônio com reatores

Somente o isótopo U-235 do urânio é físsil, porque é o único isótopo de urânio, que produz o excesso de nêutrons necessários para manter uma reação em cadeia. O muito mais abundante isótopo U-238 não produz esses nêutrons extras.

O outro isótopo físsil usado, plutónio-239 (Pu-239), é muito raro na natureza. Mas os cientistas podem fazer Pu-239 do U-238 em um reator de fissão especial chamado reactor reprodutor. O urânio-238 é primeiro bombardeados com um nêutron para produzir U-239, que decai para Pu-239. O processo é mostrado aqui.

reactores reprodutores pode estender o fornecimento de combustíveis físseis para muitos, muitos anos, e eles estão sendo usados ​​atualmente na França. Mas os Estados Unidos está se movendo lentamente com a construção de reactores regeneradores por causa de vários problemas associados com eles. Em primeiro lugar, eles são extremamente caros de construir. Em segundo lugar, eles produzem grandes quantidades de resíduos nucleares. E, finalmente, o plutônio que é produzido é muito mais perigosa de manusear do que o urânio e pode ser facilmente utilizado em uma bomba atômica.