Resumo de informações sobre energia nuclear:

Antes de começar a classificação dos tipos de usinas nucleares, é interessante levarmos em conta o processo básico da obtenção de energia por esse meio. Com base no site “http://www.df-net.com.br/nuclear/onuclear.htm”, tiramos as seguintes conclusões:

Os átomos possuem uma força que faz com que o seu núcleo fique unido.

Quanto maior a massa atômica do átomo (qto mais pesado ele é), mais fraca se torna tal atração. A reação nuclear consiste exatamente na fissão do núcleo, espontaneamente ou não. O Urânio é um dos elementos cujos átomos podem se desintegrar espontaneamente, quebrando-se em duas ou mais partes. Quando a fissão acontece, uma certa quantidade de energia é liberada, em forma de calor, a ‘energia nuclear’, que pode ser convertida em energia elétrica. 

Aqui segue um esquema da Usina Nuclear de Angra dos Reis, usina PWR (reator a urânio enriquecido, água pressurizada)

 

(imagem do site http://www.cnen.gov.br/cnen_99/educar/energia/en_3.htm) 

“O vaso de pressão contém a água de refrigeração do núcleo do reator. Essa água circula quente por um gerador de vapor, em circuito fechado, chamado de circuito primário. A outra corrente de água que passa por esse gerador (circuito secundário) se transforma em vapor, acionando a turbina para a geração de eletricidade. Os dois circuitos não têm comunicação entre si.

O que acontece no reator é chamado de “reação nuclear em cadeia”, ou seja, os átomos vão se chocando e se desintegrando sucessivamente, gerando grande quantidade de energia. “Nos reatores nucleares, a reação acontece dentro de varetas que compõem uma estrutura chamada elemento combustível. Dentro do elemento combustível há também barras de controle, geralmente feitas de cádmio, material que absorve nêutrons. Estas barras controlam o processo.

Quando as barras " entram totalmente " no elemento combustível, o reator pára; quando saem, ele é ativado.” Isso permite o controle na produção de energia.

Agora, veremos as partes em que a usina Nuclear consiste, já que só falamos até agora de seu reator. Tais dados se encontram no site  “http://www.eletronuclear.gov.br”, página da organização governamental que está sendo responsável, hoje, pela construção de Angras II e III. As bases e tamanhos das construções são baseados em tais usinas:

“Edifício do Reator: o principal deles, pelas características especiais de sua construção, pois é em seu interior que ocorre a fissão nuclear.

Repousando diretamente sobre a rocha, é de forma cilíndrica e tem 58 m de altura e 40m de diâmetro. Sua estrutura de concreto tem 75 cm de diâmetro.

Em seu interior há um envoltório de contenção em aço, de 30 mm de espessura.

Internamente ao envoltório estão localizados os componentes principais do sistema nuclear gerador de vapor, tais como o vaso de pressão do reator dentro do qual está o núcleo do reator, geradores de vapor, e pressurizador.

Edifício de Segurança: nele, localiza-se a maioria dos componentes dos sistemas destinados a garantir a segurança da usina, como o de Injeção de Segurança e o de Remoção de Calor Residual.

Edifício do Combustível: onde estão as áreas de armazenagem dos elementos combustíveis novos e usados, bem como os equipamentos que possibilitam a sua movimentação na operação de recarga do reator nuclear, recebimento do combustível novo e remessa do combustível usado.

Edifício do Turbogerador: abriga o grupo Turbogerador,seus acessórios, os condensadores e a maioria dos componentes dos sistemas auxiliares convencionais. A potência elétrica instalada em Angra 1 está concentrada em um único turbogerador.

Edifícios Auxiliares Sul e Norte: neles está a maioria dos componentes auxiliares do Sistema Nuclear de Geração de Vapor. Também se localizam os painéis auxiliares de controle, a Sala de Controle de Angra 1, a maioria dos sistemas de ventilação, o ar condicionado e o grupo gerador diesel de emergência.”

Mas há diferentes tipos de reatores, e estes serão especificados abaixo, infelizmente sem muita explicação, devido à minha ignorância em relação ao assunto:

BWR (“Boiling Water Reactor”) Reator a urânio enriquecido e moderado e arrefecido água leve (H2O) fervente, formando vapor que vai direto a turbina sem a necessidade de um trocador de calor intermediário.

EPR (“European Pressurized Reactor”) Reator Europeu a Água Presssurizada, reator avançado em desenvolvimento pela França e Alemanha para atender o mercado dos dois países na próxima década.

FBR (“Fast Breeder Reactor”) Reator super-regenerador a neutrons rápidos, capaz de produzir uma quantidade de material físsil maior do que aquela que consome.

HWR (“Heavy Water Reactor”) Reator moderado e arrefecido a água pesada (D2O), permitindo o uso do urânio natural como combustível. Estes reatores na sua versão PHWR (“Presurized Heavy Water Reactor”), reatores moderados a água pesada e arrefecidos a água pesada pressurizada passando por tubos de pressão contendo o

combustível, foram desenvolvidos no Canadá e por esta razão são também denominados de CANDU (Canada, Deuterium, Uranium).

LWR (“Light Water Reactor”) classificação que engloba os reactores de tecnologia semelhante, PWR e BWR.

PWR (“Pressurized Water Reactor”) Reator a urânio enriquecido e moderado e arrefecido água leve (H2O) pressurizada.

RBMK ou LWGR Reator moderado a grafita e arrefecido a água leve. Esta tecnologia foi a empregada na usina de Chernobyl. A sigla RBMK é formada pelas iniciais da expressão russa “Reaktor bolshoy moschnosty kipyaschiy” , que em uma tradução livre significa “reator fervente de grande potência” VVER ou WWER Reator a urânio enriquecido e água leve pressurizada (PWR) desenvolvido industrialmente pela antiga União Soviética. A sigla VVER é formada pelas iniciais da expressão russa “Voda-vodyanoi energeticheskiy reaktor”, que em uma tradução livre significa “reator de potência a água e água”.

Fontes dos tipos de reatores: “pdf’s e links”

http://www.df-net.com.br/nuclear/onuclear.htm (mais fácil, para leigos, mas não possue tanta informação, mas há links de consulta)

http://www.eletronuclear.gov.br (onde estão os pdf's. bem técnico, mas com mais informaçoes)

aspectos.pdf desenvolvimento.pdf referencias.pdf siglas.pdf sumprimentos.pdf tabelas.pdf tecnologia.pdf tipos.pdf

(textos em pdf precisam ser lidos com Acrobat Reader, que pode ser downloaded da propria web de graca)

http://www.cnen.com.br (pagina do conselho nacional de energia nuclear- existe um link - CNEN explica ou algo parecido, hehe, com uma linguagem mais facil e informativa)

Vocabulário:

Para o melhor entendimento da primeira parte do resumo segue a explicação de alguns termos específicos:

(informações retiradas da enciclopédia: “Larousse Cultural - 1998”)

1- Urânio enriquecido: O uranio, metal pesado e radioativo, último elemento da tabela periódica, se oxida facilmente, originando, além de outros, o anidrito de uranio (UO3), que produz sais de uranila e uranatos.

O uranio natural consiste numa mistura de tres isotopos radioativos: 

Uranio 238 : massa atomica 238, 4,5x10 ‘elevado a nona’ anos de período radioativo, consiste em 99,28% do urano natural.

Uranio 235: massa 235, 7,2x10 ‘elevado a nona’anos de período radioativo, 0,71% do uranio naural

Uranio 234: massa 234, 2,5x10 ‘elevado a nona’ anos de periodo radioativo, consiste em 0,006% do uranio natural.

O uranio 235, é O UNICO NUCLÍDEO NATURAL FISSIONÁVEL. O enriquecimento consiste, portanto, em TRIPLICAR a proporção desse nuclídeo no uranio natural, apartir do hexafluoreto de uranio. Os sais provenientes do uranio (no caso, uranio com massa atomica 238), reajem com o hexafluoreto de urânio (UF6), resultando em Uranio 235.

2- Água pesada: “Composto análogo à água, cuja molécula é formada por um átomo de oxigenio e dois átomos de DEUTÉRIO, o isótopo do hidrogênio que contém um próton e um nêutron no núcleo.” O núcleo do átomo de hidrogênio propriamente dito contém apenas um próton.

“A água pesada e a agua nuclear constituem excelentes moderadores de neutrons (...)”

3- Reator moderado: “(...) Em reatores térmicos, entre os componentes do núcleo, é introduzido um MODERADOR que, freando os nêutrons, facilita o estabelecimento de uma reação em cadeia. (...) Um bom moderador deve ser leve e poder capturar neutrons. Na prática, é usada a água pesada, o carbono e a agua leve.” Com os dois primeiros, são utilizados reatores com uranio natural (238), porém com a água leve, é preciso utilizar o uranio enriquecido (235).

4- Reatores super-regeneradores: São reatores que trabalham sem moderadores. Com combustível de elevada proporção de núcleos físseis, apresentam a vantagem de produzir maior qtidade de substância físsil do que consomem. São também chamados de reatores rápidos.

5- Refrigerantes: Fluido que circula dentro do reator, evita a demasiada elevação de temperatura interna do mesmo. “os refrigerantes podem ser gás carbonico sob pressão (qdo o moderador é de grafite), água pesada sob pressão (qdo o moderador é de água leve). A mesma água pode desempenhar a função de moderador e refrigerante. O “sólido líquido” é o refrigerante adotado pelos reatores rápidos.

O tipo de usina nuclear mais utilizada é a PWR (água pressurizada leve e de uranio enriquecido), especificando, 79% das 437 usinas de todo o mundo.

(ø Professor, devo inserir aqui a capacidade líquida GWe/% de cada tipo de reator? em um dos arquivos, ("tipos.pdf") há uma tabela com a qtidade total de capacidade liquida e o qto dela cada usina gerou, baseado na qtidade de cada tipo de usina no mundo.

ø Estudaremos os aspectos economicos da construçao de uma usina nuclear? há um outro pdf que possui tabelas comparativas da energia nuclear e outros tipos de energia.)

Como nessa altura da leitura a idéia central já foi exposta, contenho-me em inserir fragmentos de informaçoes específicas que podem nos ser importantes.

Tais dados foram retirados dos arquivos .pdf , ao qual já havia mencionado, e tratam da inauguraçao da usina "Angra II" no começo desse ano. Obviamente as condiçoes de construçao da usina nuclear na colônia nao será a mesma do Rio de

Janeiro, mas podemos fazer uma idéia proporcional de alguns procedimentos a serem tomados:

"A usina de Angra 2 tem uma potência elétrica líquida de 1229 Mw elétricos (...) quando estiver operando a plena capacidade, gerará uma quantidade de energia suficiente para atender as necessidades de uma cidade de 4 milhoes de habitantes (...) A energia elétrica gerada pôr Angra 1 nos últimos anos corresponde em média à necessidade de consumo de cerca de um milhao e meio de habitantes. Nós temos hoje cerca de 5500 pessoas trabalhando no canteiro de obras de Angra 2." - Angra I custou 2,5 blhoes ao governo, enqto em Angra II foram gastos 10 milhoes, porém, o dobro de energia é gerada, 1300 MW.

Na conclusao de uma usina, é importante desenvolver as atividades preparatórias, "realizaçao do teste de pressao do circuito primário e o teste de pressao do circuito secundário. E paralelamente, testes individuais dos diversos sistemas, que deverao se estender até junho deste ano, quando daremos início ao teste dos sistemas funcionando de forma integrada. Após a verificaçao da operaçao correta dos sistemas procederemos ao carregamento do combustível no reator, entrando em seguida na fase dos testes de potência.

Já durante a fase dos testes de potência, a usina será sincronizada à rede elétrica, iniciando a produçao de energia elétrica para o sistema de distribuiçao."

Outra explicaçao de como funciona uma usina comum: "O funcionamento de uma usina nuclear do tipo de Angra 1 e Angra 2 é bastante similar ao de uma usina térmica convencional. A diferença básica é que ao invés de nós termos calor gerado pela queima de um combustível fóssil, como o carvao, o óleo ou gás, nas usinas nucleares o calor é gerado pelas transformaçoes que se passam nos átomos de urânio nas pastilhas de combustível. O calor gerado no núcleo do reator aquece a água do circuito primário. Esta água circula pelos tubos de um equipamento chamado Gerador de Vapor. A água de um outro circuito em contato com os tubos do Gerador de Vapor se vaporiza a alta pressao, fazendo gerar um conjunto de turbinas que tem acoplado a seu eixo um gerador elétrico. O movimento do gerador elétrico produz a energia, entregue ao sistema para distribuiçao."

Argumentos favoráveis à construçao de usinas nucleares:

"Ao longo de toda esta experiência, um único acidente de proporçoes importantes aconteceu em usinas com este tipo de reator (PWR), há cerca de 20 anos atrás, em 1979, na usina de Three Mile Island, nos Estados Unidos. O acidente se deu sem impacto radiológico para o público ou para o meio ambiente."

"Estas usinas todas seguem o mesmo princípio básico de segurança, que chamamos de princípio de múltiplas barreiras. Este princípio consiste basicamente em isolar os materiais radioativos que estao no núcleo do reator do meio externo, colocando uma sucessao de barreiras entre eles. Como 1a. barreira, temos a própria pastilha do elemento combustível que retém os gases radioativos produzidos em seu interior. Como 2a. barreira, temos a vareta metálica onde estao instaladas estas pastilhas. Estas varetas hermeticamente seladas constituem a 2a. barreira para retençao dos gases radioativos. A 3a. barreira é constituída pelo vaso de pressao do reator e as tubulaçoes a ele conectadas, onde estas varetas, agrupadas no que nós chamamos elementos combustíveis, se encontram instalados. A barreira seguinte é o vaso de contençao de aço que envolve todo o circuito primário. (...) Este vaso de contençao é projetado e testado para suportar condiçoes extremas de temperatura e pressao. Finalmente a última barreira é o próprio edifício do reator onde todo este conjunto está instalado. Um edifício de concreto cujas paredes externas tem uma espessura de 60 cm. Uma ênfase especial é dada à qualificaçao dos (...) operadores (que) sao submetidos a um longo

e rigoroso programa de treinamento. Neste treinamento (é) aplicado de forma intensiva o nosso simulador, que reproduz fielmente a Sala de Controle da Usina e o comportamento dos sistemas da Unidade, de tal maneira que é possível simular condiçoes anormais e demonstrar a habilitaçao dos operadores para fazer face a estas situaçoes."

"Os gases e líquidos que apresentam materiais radioativos coletados dentro da usina, sao retidos dentro da Unidade, encaminhados para sistemas de tratamento especiais, que reduzem o nível de radioatividade e o volume.

Estes materiais só sao liberados através da chaminé ou de descarga de água de circulaçao, em quantidades muito pequenas, sempre muito abaixo dos rigorosos limites estabelecidos (...)No que se refere aos rejeitos sólidos, filtros, resinas, utensílios usados em laboratório, que tenham presença, mesmo que em pequenas quantidades, de materiais radioativos, sao da mesma maneira retidos na usina, sao já tratados, sao reduzidos em seu volume, fixados em materiais inertes, e finalmente sao acondicionados em tambores de aço. Estes tambores sao guardados em um depósito que pertence às instalaçoes da Central. O volume de rejeitos gerado é muito pequeno. Se considerarmos Angra 1, que já opera com combustível nuclear há 16 anos, o volume total de rejeitos nao ultrapassa 1300 m3. Sobre os materiais com índices de radiaçao mais elevado existentes na usina, (est)es ficam retidos nos próprios elementos combustíveis. Os elementos combustíveis permanecem no núcleo do reator produzindo energia durante um determinado tempo, de 3 a 4,5 anos sendo retirados do núcleo do reator após este período e guardados dentro de uma piscina de estocagem localizada dentro do próprio Edifício do Reator.

Estes elementos combustíveis retirados do reator, ainda apresentam materiais com possibilidade de produçao de energia. Estes combustíveis sao mantidos dentro da piscina até uma definiçao com relaçao ou ao seu reaproveitamento para produçao de energia ou a sua deposiçao final."

"O Plano de Emergência tem um caráter eminentemente preventivo, ou seja, as suas açoes sao planejadas para serem desencadeadas antes de qualquer liberaçao que pudesse colocar em risco a saúde da populaçao."