Não é tão desastroso quanto soa
Usar o termo "criticidade" pode parecer contra-intuitivo como uma forma de descrever a normalidade. Na linguagem cotidiana, a palavra freqüentemente descreve situações com potencial de desastre. No entanto, no contexto da energia nuclear, “criticality” indica que um reator está operando com segurança.
A criticidade é um estado equilibrado
Reatores nucleares usam hastes de combustível de urânio - tubos de metal de zircônio , longos e finos, contendo pellets de material fissionável - para criar energia através da fissão. A fissão é o processo de dividir os núcleos de átomos de urânio para liberar nêutrons que, por sua vez, dividem mais átomos, liberando mais nêutrons. Criticalidade significa que um reator está controlando uma reação de cadeia de fissão sustentada, onde cada evento de fissão libera um número suficiente de nêutrons para manter uma série contínua de reações.
No estado equilibrado de criticidade, as barras de combustível dentro de um reator nuclear estão produzindo e perdendo um número constante de nêutrons, e o sistema de energia nuclear é estável.
A fissão produz uma grande quantidade de energia na forma de muito calor e radiação. É por isso que os reatores são alojados em estruturas seladas sob grossas cúpulas de concreto reforçado com metal. As usinas elétricas aproveitam essa energia e calor para produzir vapor para acionar geradores que produzem eletricidade.
Controlando a criticidade
Quando um reator está iniciando, o número de nêutrons é aumentado lentamente de maneira controlada. Hastes de controle de absorção de nêutrons no núcleo do reator são usadas para calibrar a produção de nêutrons. As hastes de controle são feitas de elementos absorventes de nêutrons, como cádmio, boro ou háfnio.
Quanto mais profundas as hastes são abaixadas no núcleo do reator, mais nêutrons as hastes absorvem e menos fissão ocorre. Técnicos puxam para cima ou para baixo as hastes de controle no núcleo do reator, dependendo se a maior ou menor fissão, produção de nêutrons e energia são desejadas.
Caso ocorra um mau funcionamento, os técnicos podem mergulhar remotamente as hastes de controle no núcleo do reator para absorver rapidamente os nêutrons e encerrar a reação nuclear .
O que é supercriticalidade?
No início, o reator nuclear é colocado em um estado que produz mais nêutrons do que os perdidos. Essa condição é chamada de estado “supercrítico”, que permite que a população de nêutrons aumente e que mais potência seja produzida. Quando a produção de energia desejada é atingida, são feitos ajustes para colocar o reator em estado crítico que sustente o equilíbrio de nêutrons e a produção de energia. Às vezes, como para o desligamento de manutenção ou reabastecimento, os reatores são colocados em um estado “subcrítico”, de modo que a produção de nêutrons e de energia diminui.
Longe do estado preocupante sugerido por seu nome, a criticidade é um estado desejável e necessário para uma usina nuclear que produza um fluxo consistente e constante de energia.