O texto que inaugurou o blog da FisiKaos foi sobre fusão nuclear. Os reatores que trabalham com esse conceito fundem átomos de hidrogênio, que possuem apenas 1 próton no seu núcleo. A fissão nuclear trabalha com a quebra de um átomo e para isso, é necessário um átomo grande, que tem um núcleo mais instável e exatamente por isso, mais fácil de ser fissionado. O elemento químico mais utilizado para cumprir esse papel é o urânio, que possui 92 prótons no seu núcleo e uma quantidade de nêutrons variados, que podem formar isótopos com maior ou menor instabilidade.
A primeira surpresa é saber que o combustível nuclear é sólido, formado pela compactação de partículas (ou pós) compostas por átomos de urânio e oxigênio - UO2 - que variam de 2 a 200 micrometros. Essa pastilha compactada é sinterizada, aumentando sua densidade e aumento da resistência mecânica, para depois ser empilhadas em varetas de zircônia, que formam um conjunto que é levado para o reator nuclear.
O combustível nuclear pode durar entre 12 e 24 meses dentro do reator, dependendo do projeto e aditivos adicionados. O seu ciclo de vida é um dos principais fatores para otimizar seu custo. Para tanto é necessário aumentar a reatividade do combustível nuclear, que significa aumentar a proporção do isótopo 235U, que possui um núcleo mais instável e realiza a fissão com menos energia. Esse processo chamado de enriquecimento é feito no Brasil através das ultracentrífugas.
Além de reduzir o custo da energia, outra vantagem de aumentar o ciclo do combustível é diminuir a quantidade de rejeitos radioativos, considerada um grande problema para a energia nuclear. Quanto mais tempo tiver a vida útil do combustível, menos trocas serão necessárias, diminuindo a quantidade de rejeitos.
O início da reação nuclear ocorre por meio da absorção de um nêutron por um núcleo de um átomo de urânio 235U. Além da fragmentação do núcleo original, formando os produtos de fissão, são emitidos no processo de 2 a 3 novos nêutrons, gerando 4 a 9 novos nêutrons que, por sua vez, podem originar outras novas fissões e de 8 a 27 novos nêutrons, e assim, numa progressão geométrica, novos nêutrons podem ser produzidos, caracterizando-se uma reação em cadeia, gerando calor, utilizado para geração de energia elétrica.
O controle da reação dentro do núcleo depende da população de nêutrons. O índice que mede essa relação é chamado fator de multiplicação k, que expressa a relação entre o número de nêutrons existentes no sistema num determinado ciclo de fissão e o número de nêutrons existentes no ciclo de fissão anterior.
O fator de multiplicação k diminui gradualmente durante a vida útil do combustível. Isso ocorre devido ao consumo do combustível e aos produtos de fissão que são formados durante as reações nucleares, que podem absorver nêutrons. O fator de multiplicação k seja maior que 1 durante sua vida útil, e assim mantenha o excesso de reatividade.
Além da eficiência na geração de eletricidade dos reatores nucleares, inexistência de emissão de CO2 e as condições climáticas, como períodos de seca, não afetarem a produção de energia, sua implementação tem elevado custo e ainda visto com muita desconfiança pela população. Conhecer o processo de geração pode ser um caminho para diversificar a matriz energética brasileira.
Comments