Como funcionam os reatores nucleares de água pesada da CANDU do Canadá
O reator nuclear CANDU recebeu esse nome porque este projeto de reator de água pesada foi desenvolvido no Canadá - ele representa o Deuterium Uranium da CANADA. O deutério é o elemento primário na água pesada, e o urânio é o combustível usado nesta classe de reatores.
Reatores nucleares de água pesada da CANDU em todo o mundo
Todos os 20 reatores nucleares do Canadá são do tipo CANDU. Outras nações com reatores CANDU incluem Argentina, China, Índia, Coréia do Sul, Paquistão e Romênia.
A Índia também tem 16 “derivados CANDU”, ou reatores genéricos moderados de água pesada. Os 48 reatores CANDU e os derivados CANDU compreendem quase 11% dos reatores em todo o mundo.
Estima-se que as usinas que usam o design da CANDU geram mais de 23.000 megawatts, cerca de 21% da eletricidade produzida pela energia nuclear. Um megawatt é geralmente suficiente para abastecer 750 casas de tamanho médio.
Como os reatores CANDU diferem dos reatores de água leve
Reatores nucleares de água pesada e reatores nucleares de água leve diferem em como eles criam e gerenciam a física complexa da fissão nuclear ou divisão de átomos que produz energia e calor para criar vapor para impulsionar geradores. Os reatores nucleares em uso nos EUA são todos projetos de água leve. Várias diferenças importantes distinguem entre reatores de água leve e o projeto moderado de água pesada da CANDU, que incluem os seguintes recursos de projeto.
Núcleo: O núcleo de um reator CANDU é mantido em um tanque cilíndrico horizontal chamado de calandria. Canais de combustível correm de uma extremidade da calandria para a outra. Cada canal dentro da calandria tem dois tubos concêntricos. O tubo externo é o tubo calandria e o interno é o tubo de pressão. O tubo interno contém o combustível e o refrigerante de água pesada pressurizado.
Este design permite o reabastecimento durante a operação.
Em contraste, o núcleo de um reator de água leve é vertical e contém conjuntos verticais de combustível, que são feixes de tubos metálicos cheios de pellets de combustível. O núcleo do reator é mantido em um recipiente de contenção.
Combustível: Ao contrário de outros reatores nucleares projetados para usar combustível enriquecido de urânio e água leve como moderador, os reatores de água pesada CANDU usam óxido de urânio natural não enriquecido como combustível e água pesada como moderador.
Moderador: O moderador é o material no núcleo do reator que retarda os nêutrons liberados da fissão, causando mais fissão e sustentando a reação em cadeia. O moderador em reatores de água leve é a água comum, mas o reator de água pesada da CANDU usa água pesada ou óxido de deutério, que tem uma fórmula química de D20.
Ao contrário da água comum, com sua composição química familiar de H20, a água pesada inclui dois átomos de deutério. Ao contrário do hidrogênio comum, que não tem nenhum nêutron e um próton em sua forma mais comum, o deutério tem um nêutron em seu centro.
Refrigerante: O líquido refrigerante circula através de um núcleo de reator nuclear para transferir o calor para longe e evitar um colapso que interrompa a produção de energia. O moderador de água também funciona como refrigerante primário em reatores de água leve.
O reator CANDU usa refrigerante de água leve ou pesada.
Como um reator CANDU trabalha para produzir eletricidade
O refrigerante de água pesada é bombeado através dos tubos do núcleo do reator em um circuito fechado. Os tubos contêm feixes de combustível para captar o calor gerado pela fissão nuclear que ocorre no núcleo. O circuito de refrigeração de água pesada passa por geradores de vapor, onde o calor da água pesada ferve a água comum em vapor de alta pressão. A água pesada, agora mais fria, é circulada de volta para o reator enquanto o ciclo de resfriamento de circuito fechado continua.
O vapor de alta pressão do gerador de vapor é canalizado para fora do prédio de contenção do reator para alimentar as turbinas convencionais. Essas turbinas acionam geradores para produzir eletricidade que é então distribuída para a rede. O reator nuclear é separado do equipamento usado para produzir eletricidade.
O vapor que sai da turbina é condensado de volta para a água e é bombeado de volta para o gerador de vapor.