Tecnologias nucleares
A tecnologia nuclear tem como uma das finalidades gerar eletricidade. Aproveitando-se do calor emitido na reação, para aquecer a água até se tornar vapor, assim movimentando um turbogerador. A reação nuclear pode acontecer controladamente em um reator de usina nuclear ou descontroladamente em uma bomba atômica. Em outras aplicações aproveita-se da radiação ionizante emitida.
- Reator nuclear de fissão
Num reator nuclear de fissão utiliza-se o urânio natural, na maior parte dos casos - uma mistura de U-238 e de U-235 - por vezes enriquecido com extra U-235. O U-238 tem tendência para absorver os nêutrons de alta velocidade originados pela divisão dos átomos U-235, mas não absorve nêutrons lentos tão rapidamente. Assim, num reator é incluída uma substância moderadora que, juntamente com o urânio, abranda os nêutrons. O U-238, por sua vez, já não os absorve tão facilmente e a fissão continua.
Um reator nuclear de fissão apresenta, essencialmente, as seguintes partes:
1. Combustível: isótopo físsil e/ou fértil (aquele que pode ser convertido em físsil por ativação neutrônica): Urânio-235, Urânio-238, Plutônio-239, Tório-232, ou misturas destes (o combustível típico atualmente é o MOX, mistura de óxidos de urânio e plutônio).
2. Moderador: água leve, água pesada, hélio, grafite, sódio metálico: cumprem a função de reduzir a velocidade do nêutrons produzidos na fissão, para que possam atingir outros átomos fissionáveis mantendo a reação.
3. Refrigerador: água leve, água pesada, dióxido de carbono, hélio, sódio metálico conduzem o calor produzido durante o processo até a turbina geradora de eletricidade ou o propulsor.
4. Refletor (água leve, água pesada, grafite, urânio): reduz o escapamento de nêutrons aumentando a eficiência do reator.
5. Blindagem (concreto, chumbo, aço, água leve): evita o escapamento de radiação gama e nêutrons rápidos.
6. Material de controlo (cádmio ou boro): finaliza a reação em cadeia, pois ambos são óptimos absorventes de nêutrons. Geralmente são usados na forma de barras (de aço borado, por exemplo) ou bem dissolvidos no refrigerador.
7. Elementos de Segurança: todas as centrais nucleares de fissão apresentam múltiplos sistemas de segurança ativos (que respondem a sinais elétricos) e passivos (que atuam de forma natural como a gravidade, por exemplo). A contenção de ou concreto que rodeia os reatores é o principal sistema de segurança e destina-se a evitar que ocorra vazamento de radiação para o exterior.
O núcleo do reator é construído dentro de um forte recipiente de aço que contém varetas de combustível feitas de materiais cindíveis (físseis) metidos dentro de tubos. Essas varetas produzem calor enquanto o combustível sofre a cisão (fissão). Varetas de controlo, geralmente de boro ou cádmio - para absorver facilmente os nêutrons -, são introduzidas e retiradas do núcleo, conforme a necessidade de estabilizar a reação, variando a corrente de neutrões no núcleo, controlando o ritmo de cisão e, portanto, o calor produzido. As varetas estão rodeadas por um moderador, que reduz a velocidade a que os nêutrons são produzidos pelo combustível. Percorrendo o núcleo corre um refrigerante, líquido ou gasoso, que, ao ser aquecido pelo calor libertado, gera vapor de água que será canalizado para turbinas.
Fonte:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Reator_nuclear
- Tipos de reatores de fissão
WWER-1000 (Water-Water Energetic Reactor, força elétrica de 1000 megawatt) é um reactor russo de energia nuclear do tipoPWR
Atualmente existem vários tipos de reatores nucleares de fissão:
LWR - Light Water Reactors: Utilizam como refrigerante e moderador a água leve (água comum) e, como combustível, o urânio enriquecido. Os mais utilizados são os BWR (Boiling Water Reactor ou reator de água em ebulição) e os PWR (Pressure Water Reactor ou reatores de água a pressão), estes últimos considerados atualmente como padrão. Em 2001 existiam 345 em funcionamento.
BWR é a sigla para "Boiling Water Reactor". Traduzindo é a sigla de Reator de água fervente. É um tipo de reator nuclear que usa a água que ferve, para impulsionar diretamente a turbina e gerar eletricidade.
Comparado ao PWR, este tipo de reator tem custo de instalação um pouco menor, ao mesmo tempo em que este reator produz uma turbina contaminada com radiação.Este tipo de reator nuclear é dos mais antigos gerando energia elétrica, no mundo.No México as duas centrais nucleares em operação são deste tipo.Ao lado do reator PWR, este tipo de reator também é dos mais seguros.
PWR (do inglês pressurized water reactor), é o tipo de reator nuclear que produz mais da metade de toda a eletricidade de origem nuclear do mundo. No Brasil, ambas asusinas nucleares existentes (Angra I e II) e a única em construção, Angra III, são deste tipo. Além de ser o mais usado reator para usinas atômicas no mundo, este tipo de reator é também o mais usado em navios e submarinos nucleares.
O princípio de funcionamento deste reator é baseado no fato da água sob altas pressões manter-se líquida. O combustível nuclear fica nesta água quentíssima e sob alta pressão. Através de um trocador de calor, ocorre a transmissão de calor para a água que vai para uma turbina, onde produz eletricidade.
Seu sucesso deve-se a vários fatores. Foi o reator mais patrocinado pelos Estados Unidos, tem segurança intrínseca, não torna radioativa a turbina e é dos tipos mais seguros. De fato, com mais de 200 reatores deste tipo, nenhum deles teve acidente radioativo com vítimas fatais. Na França, que tem mais de 80% de sua eletricidade de origem nuclear, todos os reatores são desse tipo.
CANDU - Canada Deuterium Uranium: Utilizam como moderador água pesada (cuja molécula é composta por dois átomos de deutério e um átomo de oxigênio) e, como refrigerante, água comum (água leve). Como combustível, usam urânio comum. Existiam 34 em operação em 2001.
FBR - Fast Breeder Reactors: Utilizam nêutrons rápidos no lugar de térmicos para o processo da fissão. Como combustível utilizam plutônio e, como refrigerante, sódio líquido. Este reator não necessita de moderador. Em 2001 havia apenas quatro deles em operação .
HTGR - High Temperature Gás-cooled Reactor: Usa uma mistura de tório e urânio como combustível. Como refrigerante, utiliza o hélio e, como moderador, grafite. Existiam 34 em funcionamento em 2001.
RBMK - Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny: Sua principal função é a produção de plutônio, e como subproduto gera eletricidade. Utiliza grafite como moderador, água como refrigerante e urânio enriquecido como combustível. Pode recarregar-se durante o funcionamento. Apresenta um coeficiente de reatividade positivo. Em 2001, existiam 14 desses reatores em funcionamento .
ADS - Accelerator Driven System: Utiliza uma massa subcrítica de tório. A fissão é produzida pela introdução de nêutrons no reator de partículas através de um acelerador de partículas. Ainda se encontra em fase de experimentação, e uma de suas funções fundamentais será a eliminação de resíduos nucleares produzidos em outros reatores de fissão.
Fonte:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Reator_nuclear
https://pt.wikipedia.org/wiki/BWR
https://pt.wikipedia.org/wiki/PWR
- Tecnologias Nucleares
O lapso de tempo de vinte anos entre 1965 e 1986 foi um período – recorde para a indústria nuclear soviética. Foram firmados acordos bilaterais sobre a prestação da assistência técnica na construção de centrais atômicas não somente com os países – membros da CEI, mas também com a Finlândia, Líbia, Cuba e República Popular Democrática da Coréia. Mas a catástrofe de Tchernobil, - uma data negra na nossa história, - interrompeu esta cooperação por todo um período de 15 anos. Durante estes lapso de tempo surgiram novas tecnologias russas e inovações na esfera de projetos, que gozavam de boa demanda. A decisão de vários Estados, como, por exemplo, a Rússia e a China, de continuar a construir novas centrais atômicas suscitou uma reação negativa de alguns órgãos da mídia européia. “Uma desgraça está assolando o Japão e estes não querem saber nada de nada!”. Fala Vladimir Likhachov.
“A construção de novas centrais atômicas foi anunciada não somente pela Rússia e China: o mesmo fizeram alguns países europeus, em primeiro lugar, a França. Os EUA não definiram ainda a sua posição, embora a energética atômica conste também no seu programa. Na realidade, o mundo não está pronto a renunciar à energética atômica”.
A mídia ocidental afirma frequentemente que o índice de fiabilidade das centrais atômicas russas seria baixo e as suas tecnologias, obsoletas. Mas por alguma misteriosa razão não mencionam nenhum fato de acidentes na Europa.
Vladimir Lickhachov. “Não recordo semelhantes casos. Na Europa foram construídas centrais elétricas, munidas de reatores VVER, isto é, os chamados “reatores de tanque”, que proporcionam um alto grau de proteção. Os reatores que se encontram no Japão são mais ou menos do mesmo tipo. Neste caso surgiu um outro problema: houve corte de energia elétrica e deixaram de funcionar os geradores que garantem a refrigeração dos reatores. Os nossos reatores eram considerados bastante confiáveis. Tenho em vista os reatores do tipo VVER. Quanto à competividade dos nossos reatores... já temos vários pedidos. Em particular, a Turquia confirmou ontem que não pretende renunciar ao seu projeto de construção de uma central atômica no seu território. Vou acrescentar o seguinte: creio que não vale a pena afirmar que as nossas tecnologias sejam as mais avançadas. Elas são, sim, competitivas. Mas trava-se uma luta de concorrência acirrada com as tecnologias dos EUA e da França que são os “ditadores de moda” no mercado de maquinaria e equipamento atômico. Todavia as nossas tecnologias estão num bom nível e são perfeitamente confiáveis.
Viktor Murogov vem a completar as informações de Vladimir Likhatchov.
“Os nossos reatores são de um outro tipo, não temos reatores com água em ebulição. Todos os reatores que a Rússia constrói na Europa Oriental, na China e na Índia são reatores pressurizados, tipo VVER. Ao contrario dos reatores japoneses de um só circuito com água em ebulição, os nossos reatores têm dois circuitos. Por isso, o acidente que se deu lá, nos nossos reatores é impossível”.
A convicção é coisa boa. Mas qual é a base do otimismo deste perito?
Fala Viktor Murogov:
“O reator VVER 1000” é o nosso último projeto. Um reator deste tipo foi construído na China. Debaixo deste reator existe uma “armadilha” para o combustível fundido, o que torno impossível a sua saída. A “armadilha” capta qualquer combustível fundido. Portanto, este reator foi calculado para enfrentar não somente um acidente possível, mas, inclusive, um acidente impossível, para que der e vier”.
O Brasil vai receber novas centrais atômicas com um sistema de segurança totalmente automatizado. Esta informação foi divulgada segunda-feira pela Comissão Nacional de Energia Nuclear junto do Ministério da ciência e da tecnologia do país. Atualmente nas centrais atômicas do Brasil funcionam dois grupos geradores russos tipo “Angra”. O terceiro reator desta estação encontra-se na etapa de construção. O seu lançamento foi planejado para o ano de 2015.
De acordo com os dados à disposição do Ministério da ciência e da tecnologia do Brasil, até o ano de 2030 no país serão postas em uso mais quatro centrais atômicas, munidas de sistemas russos de prevenção de acidentes que são mais modernos, do que os que estão nas centrais japonesas, afetadas pelo terremoto. Serão modernizadas as centrais atômicas que estão atualmente em uso. “Nas nossas centrais atômicas novas serão instalados reatores da terceira geração, os seus sistemas de segurança são mais perfeitos e não exigem nos casos de emergência a intromissão do homem”, - diz-se na informação desta Comissão. Os peritos reputam muito pouco provável a repetição do roteiro japonês no Brasil, isto é, a danificação de sistemas de refrigeração extraordinária de reatores em resultado de um tsunami. “Antes de construir uma central atômica são calculados os riscos existentes em cada região concreta. Na central atômica "Angra", atualmente em funcionamento, existe um sistema de proteção contra terremotos, tsunamis, ventos fortes, tornados e, inclusive, contra as implosões. A central atômica “Angra” dispõe de um dique, capaz de protege - lá contra ondas de até sete metros de altura”, - constata a Comissão de energia atômica junto do Ministério da Ciência e da Tecnologia do Brasil.
- Arma de fissão intensificada
Uma arma de fissão intensificada refere-se, normalmente, a um tipo de bomba nuclear que usa uma pequena quantidade de combustível de fusão para elevar a taxa (e, assim, a potência) de uma reação de fissão. Os nêutrons libertados pelas reações de fusão não só se adicionam aos nêutrons libertados por fissão como também induzem reações de fissão subsequentes, libertando ainda mais nêutrons. A taxa de fissão é aumentada para valores muito elevados, permitindo que uma grande quantidade de material físsil sofra fissão antes do núcleo ser desmantelado explosivamente. O processo de fusão propriamente dito contribui apenas com uma pequena quantidade de energia (cerca de 1%) para o processo global.
- Aparelho de Radioterapia
São aparelho que emitem radiações e são usados em tratamentos oncológicos. As radiações podem ser administradas de duas formas: Teleterapia e Braquiterapia.
Teleterapia: consiste na utilização de aparelhos emissores de radiação, que estão distantes (alguns centímetros) do paciente. São exemplos de teleterapia:
radioterapia superficial (ortovoltagem)
cobaltoterapia
acelerador linear
A radioterapia superficial emprega aparelhos emissores de radiação de baixo poder de penetração, e são também chamados de aparelhos de radioterapia convencional. São utilizados para o tratamento de lesões superficiais, especialmente os tumores de pele. O aparelho de cobaltoterapia utiliza radiação proveniente de um isótopo, o Cobalto 60. Este é produzido artificialmente pelo bombardeamento do isótopo Cobalto 59 por nêutrons em um reator atômico. O Cobalto 60 é encapsulado e colocado na cabeça do aparelho de telecobaltoterapia, emitindo raios gama. Uma abertura controlável na cápsula permite a passagem da radiação até o paciente. O acelerador linear é um equipamento eletro-eletrônico que emite radiação artificialmente produzida, pela aceleração de elétrons, que ao se interagir com um alvo, geralmente de tungstênio, produz raios x. Quanto mais alta a energia do aparelho, medida em MeV (milhões de elétrons-volt) maior a profundidade de penetração nos tecidos. O cobalto e os aceleradores lineares são denominados de aparelhos de megavoltagem. Podem funcionar de maneira estática ou girarem durante o tratamento. São colocados em salas com proteções especiais. O paciente é posicionado na mesa de tratamento e o aparelho é operado fora da sala. Um circuito interno de TV permite monitorar o paciente durante todo o tratamento.
Braquiterapia é aquele tratamento que utiliza fontes de radiação colocadas a certa distância do paciente. Será chamada intracavitária quando colocada em cavidades naturais do organismo. Intersticial quando a fonte é trasnfixada nos tecidos. Superficial quando colocada sobre a pele do paciente.
Esta técnica permite a administração de altas doses em uma área localizada com mínimo dano aos tecidos sadios.
- Fontes de energia e suas aplicações
São várias as fontes de energia utilizadas na radioterapia. Há aparelhos que geram radiação a partir da energia elétrica, liberando raios X e elétrons, ou a partir de fontes de isótopo radioativo, como, por exemplo, pastilhas de cobalto, as quais geram raios gama. Esses aparelhos são usados como fontes externas, mantendo distâncias da pele que variam de 1 centímetro a 1 metro (teleterapia). Estas técnicas constituem a radioterapia clínica e se prestam para tratamento de lesões superficiais, semiprofundas ou profundas, dependendo da qualidade da radiação gerada pelo equipamento.
Os isótopos radioativos (cobalto, césio, irídio etc.) ou sais de rádio são utilizados sob a forma de tubos, agulhas, fios, sementes ou placas e geram radiações, habitualmente gama, de diferentes energias, dependendo do elemento radioativo empregado. São aplicados, na maior parte das vezes, de forma intersticial ou intracavitária, constituindo-se na radioterapia cirúrgica, também conhecida por braquiterapia.
No quadro abaixo estão relacionadas as diversas fontes usadas na radioterapia e os seus tipos de radiação gerada, energias e métodos de aplicação.
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As unidades internacionalmente utilizadas para medir as quantidades de radiação são o röentgen e o gray. O röentgen (R) é a unidade que mede o número de ionizações desencadeadas no ar ambiental pela passagem de uma certa quantidade de radiação. Já o gray expressa a dose de radiação absorvida por qualquer material ou tecido humano. Um gray (Gy) corresponde a 100 centigrays (cGy).
