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Carregado porDavi Oliveira
Sobre Usinas Nucleares e o ciclo do Combustível
O documento descreve o funcionamento de usinas nucleares, incluindo o ciclo do combustível nuclear desde a mineração até o armazenamento de combustível usado. Discutem-se os principais processos de geração de energia elétrica, tipos de usinas térmicas, como ocorre a fissão nuclear e o controle da reação em cadeia. Também são detalhados os circuitos de uma usina PWR, características do elemento combustível e cálculos da potência térmica do reator.
Sobre Usinas Nucleares e o ciclo do Combustível
- 1. Usinas Nucleares eo Ciclo do Combustível Nuclear Princípios e características
- 2. Principais formas degerar energia elétrica As formas de energia de se gerar energia elétrica são as seguintes : • Eólica ( energia dos produzida pelos ventos ) • Solar ( através dos raios solares) • Eletroquímica ( energia produzida em reações químicas, por exemplo a célula combustível ) • Hidráulica ( energia produzida pela força da água ) • Térmica ( produzida pelo calor )
- 3. Tipos de Usinastérmicas • Elementos fósseis ( carvão ) • Biomassa ( bagaço de cana e briquetagem ) • A gás natural e metano • Nuclear
- 4. Usinas Nucleares Oque são Usinas Nucleares? - São Usinas térmicas ou chamadas termonucleares que, no processo de geração de calor para gerar energia elétrica utilizam energia nuclear
- 5. Como é produzidoo calor ? • Através do processo de fissão nuclear do átomo de um material físsil é liberada energia térmica ( calor ) para gerar energia elétrica
- 6. Energia térmica dafissão do ( Urânio )U-235 da Usina Nuclear de Angra II
- 7. Potência linear médianominal das varetas de combustível da Usina Nuclear de Angra II • Potência de 208 W/cm
- 8. O que éfissão nuclear ? • A fissão nuclear ocorre quando o núcleo de um átomo de um elemento físsil é bombardeado por nêutrons, ocorrendo a fissão desse núcleo e a emissão de nêutrons, fótons gama, partículas alfa e beta, energia térmica e a transmutação ou decaimento desse átomo em outro elemento radioativo
- 9. Fissão do urânioU-235
- 10. Qual a funçãodo calor gerado ? • Tem a função de aquecer a água em contato com os elementos combustíveis, que irá para um trocador de calor chamado gerador de vapor. O vapor gerado é levado a turbina que move o gerador elétrico gerando energia elétrica.
- 11. Usina PWR (Reator à água leve pressurizada )
- 12. A Usina édividida em três circuitos ou loops fechados • Circuito primário – é o circuito responsável por gerar calor, onde se encontra radiação e este circuito é isolado do secundário • Circuito secundário – circuito água-vapor responsável por gerar vapor para as turbinas que irão mover o gerador elétrico • Circuito terciário ou de água de refrigeração – é o circuito responsável por condensar o vapor que vem das turbinas, através da água do mar
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- 14. Como é controladaa fissão nuclear para controlar a potência da Usina • Na fissão do urânio U-235 são gerados 3 nêutrons rápidos que tem alta energia e velocidade, e pequena probabilidade de se chocar com um átomo de urânio • Para haver a fissão, é necessário que sejam nêutrons lentos ou térmicos porque tem menor energia e velocidade, aumentando a probabilidade de choque com o átomo de urânio e a eficiência na transferência de energia • A água nesse caso tem duas funções : os nêutrons rápidos se chocam com as moléculas de água, perdem energia e ficam lentos e a água transfere o calor para o gerador de vapor • O controle é feito através de barras de controle e boro. As barras de controle são usadas quando se necessita de variações lentas ou rápidas de potência, desligamento emergencial, não sendo usada em operação normal. O Boro é usado na operação normal da Usina sendo que a sua função é a de capturar os nêutrons excendentes. Quando se deseja reduzir a potência da Usina, é injetado boro na água para aumentar a captura de nêutrons e para o aumento de potência a água deve ser diluída ( reduzir a concentração de boro ), com isso o controle é feito com a injeção e retirada de boro.
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- 17. Características de operação • Temperatura média do primário 308,6ºC • Pressão do primário 157 bar • Temperatura do vapor 280,3ºC • Pressão do vapor 64,5 bar
- 18. Características do elemento combustível • Urânio U-235 enriquecido em 1,9%, 2,5% e 3,2% • Cada elemento combustível tem 236 varetas de combustível e 20 barras de controle
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- 20. O núcleo doreator • O núcleo do reator tem 193 elementos combustíveis • Com isso, o núcleo é composto de 45548 varetas de combustível, sendo que cada vareta é composta de um certo número de pastilhas de urânio • O peso total de urânio é de 104000 Kg
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- 24. Autonomia do Reatorde Angra 2 • Na troca de elementos combustíveis dos 193 são trocados cerca de 1/3 ou aproximadamente 64. • Para gerar 1362MW por dia é necessária a queima de 1 Kg de urânio • Com isso, o ciclo irá durar aproximadamente 10 meses
- 25. Cálculo da Potênciatérmica do Reator • P linear da vareta = 208 W/cm • P da Vareta = 390 cm x 208 W/cm = 81,12 KW • P do elemento Comb. = 81120 x 236 varetas = 19.144,32 KW ou 19,14 MW • P do Reator = 19,14432 MW x 193 elementos = 3.695,95 MW térmicos ou 3,695 GW térmicos • Como o ciclo térmico da Usina tem 34,5% de eficiência, a Potência elétrica útil é de aproximadamente 1362 MW elétricos
- 26. Ciclo do Combustível • Prospecção e Mineração • Conversão • Enriquecimento • Reconversão • Fabricação das Pastilhas • Fabricação do Elemento Combustível • Geração • Armazenamento do Elemento Combustível usado
- 27. Mineração • Ourânio é um metal encontrado em formações rochosas da crosta terrestre • Etapas : descobrir a jazida, fazer sua avaliação econômica, prospecção, mineração e o beneficiamento
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- 29. Conversão • Éa transformação do yellowcake (U3O8 ) em hexafluoreto de urânio ( UF6 ) • O urânio sob a forma de yellowcake é dissolvido, purificado obtendo-se o urânio nuclearmente puro.
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- 31. Enriquecimento • Ourânio U-235 é o isótopo físsil responsável pela reação em cadeia nos reatores nucleares • Atualmente o processo é feito no exterior, com a tecnologia desenvolvida pelo CTMSP e o contrato assinado, a INB através da FCN irá enriquecer o combustível pelo processo de ultracentrifugação
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- 33. Reconversão • Ohexafluoreto de urânio ( UF6 ) é transformado em dióxido de urânio ( UO2 ) • Reconverter gás em pó é concentrar o urânio de maneira apropriada para sua utilização como combustível
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- 35. Fabricação das pastilhas • Prensa rotativa • Forno de sinterização • Retífica • Medição a laser • Pastilhas prontas
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- 38. Fabricação do ElementoCombustível • É composto pelas pastilhas de dióxido de urânio montadas em tubos de uma liga metálica especial - o zircaloy - formando um conjunto de varetas, cuja estrutura é mantida rígida por reticulados chamados grades espaçadoras.
- 39. Montagem do Elemento Combustível
- 40. Geração • Ocombustível é utilizado nas Usinas Nucleares de Angra dos Reis
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- 42. Armazenamento do Elemento Combustível usado • O combustível usado é armazenado dentro da Usina, na piscina de elementos combustíveis usados, não tendo contato nenhum com o ambiente interno da contenção, pois o transporte é feito sob a água.
- 43. Piscina de ElementosCombustíveis usados
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- 45. Conclusão Wilma dosSantos Bastos Instituto de Engenharia Nuclear/CNEN ( .... ) as reservas de urânio existentes no país ( 6a reserva do mundo ) se utilizada em reatores rápidos, fariam o país gerar energia equivalente a todo o petróleo do mundo árabe. O futuro da energia nuclear no país é, sobretudo, um problema político e, enquanto estiver ligado a interesses econômicos do mercado externo, não terá solução satisfatória. Desenvolvimento estará sempre ligado a produção de energia e o modo pelo qual ela é gerada define o grau de soberania do país.