Por quanto tempo os reatores nucleares podem funcionar sem interferência humana?

2 semanas ago
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“O poder desencadeado do átomo mudou tudo, exceto nossos modos de pensar, e assim nos conduzimos a catástrofes sem paralelos.” ​​- Albert Einstein

Em 26 de abril de 1986, o mundo experimentou seu primeiro grande desastre nuclear. Este não era outro senão o desastre de Chernobyl na Ucrânia. Tão ruim foi o desastre que o meio milhão de soldados soviéticos foram despachados para ajudar a conter a radiação. Chernobyl, a seu crédito, não era uma pequena usina nuclear. Foi uma das maiores usinas nucleares do seu tempo e teve os melhores engenheiros trabalhando para mantê-lo. Agora, com pessoas correndo Chernobyl, a explosão ainda ocorreu em 12 horas. Por quanto tempo um reator nuclear funcionaria corretamente antes de falhar se os seres humanos fossem removidos da equação?

Trabalhando De Uma Usina Nuclear

energia nuclear

Em nossa explicação, consideraremos apenas o funcionamento de um reator nuclear térmico. Reatores nucleares térmicos podem ser classificados em três categorias principais. A Estrutura de Contenção abriga o reator nuclear principal e o gerador de vapor. É um edifício que é sempre feito de concreto armado para garantir que a radiação esteja sempre contida dentro da estrutura.

reator nuclear é onde ocorre a fissão nuclear. A fissão nuclear é um processo químico no qual o material radioativo se quebra quimicamente para produzir calor extremo. Este calor que é gerado é então transferido para a água, que circula dentro do reator nuclear e transporta calor para o gerador de vapor. Mesmo que a água no reator nuclear seja exposta ao calor extremo, ela nunca se transforma em vapor. Isso ocorre porque a pressão em que a água é mantida dentro do reator nuclear é de 160 bar (pressão atmosférica), impedindo que ela se transforme em vapor.

gerador de vapor é responsável por retirar o calor do reator nuclear. O gerador de vapor também contém água, mas deve ser lembrado que a água do reator e a água presente no gerador de vapor nunca se misturam. Isso ocorre porque a água do reator nuclear é radioativa e nunca sai do reator nuclear. A água no gerador de vapor é convertida em vapor, que é transportado para os geradores.

Os geradores elétricos são responsáveis ​​pela geração de eletricidade. Isso é possível quando o vapor é trazido do gerador de vapor. O vapor que entra no gerador chega a velocidades muito altas. Isso ajuda a mover a turbina do gerador, que converte a energia mecânica da turbina em eletricidade. Depois que o vapor passa pela turbina do gerador, ele é enviado para um condensador.

Um Condensador é geralmente um sistema de tubos metálicos que entram em contato com o vapor que sai de um gerador. Seu dever é esfriar o vapor, então ele volta para a água; a água resfriada é então enviada de volta ao gerador de vapor. Depois de esfriar o vapor, a água no condensador leva o calor para a torre de resfriamento. Uma torre de resfriamento controla o resfriamento da água que entra no condensador. Isso geralmente é feito com a ajuda de grandes ventiladores mecânicos presentes dentro da torre. No entanto, mesmo com os fãs, uma certa quantidade de água irá evaporar com o tempo. Outra propriedade da torre de resfriamento é fornecer um suprimento fresco e constante de água fria, quando necessário, do reservatório.

Aprendendo com erros provocados pelo homem e desastres naturais

Para entender a magnitude dos efeitos desastrosos de um reator nuclear não tripulado, vamos dar uma olhada na história. Vamos dar uma olhada nos dois maiores acidentes de todos os tempos –  Chernobyl e Fukushima.

Reator de Chernobyl

(Crédito da foto: Garvey STS / Wikimedia Commons)

desastre de Chernobyl  durou dois dias, de 25 a 26 de abril de 1986. É considerado o maior desastre nuclear da antiga União Soviética. Ocorreu na pequena cidade de Pripyat, na atual Ucrânia. O desastre ocorreu por dois motivos principais. A primeira é que os altos funcionários haviam orientado os engenheiros a desligar os sistemas de segurança antes de investigar um apagão de energia tarde da noite. A segunda causa é que o núcleo do reator tinha falhas de projeto, e foi organizado em uma posição, não em linha com a lista de verificação de segurança fornecida aos engenheiros. Esses dois fatores combinados resultaram em fissão nuclear descontrolada, que resultou no aquecimento do reator e causou uma explosão catastrófica.

4º bloco da Usina Nuclear de Chernobyl Uma visão do sarcófago em 2005

4º bloco da Usina Nuclear de Chernobyl (Crédito da foto: Banco de imagens da AIEA / Wikimedia Commons)

A explosão e seus efeitos foram tão mortais que a cidade de Pripyat foi imediatamente evacuada. A poeira irradiada da explosão se espalhou até a Suécia. Para combater os efeitos da radiação, a União Soviética teve que despachar imediatamente 500.000 militares treinados para construir uma cúpula de concreto de 200 metros de espessura para evitar que a radiação se espalhasse. Se você acha que Chernobyl foi ruim, no entanto, o  desastre de Fukushima recebeu uma classificação mais alta de impacto de desastre pela Associação Nuclear Mundial.

NNSA DOE Dose Mapa Fukushima

O mapa mostra a dose de radiação que seria recebida pelas pessoas no primeiro ano após a liberação do material radioativo da usina de Fukushima Daiichi. A diretriz do EPS para relocação é de mais de 2000 mR / ano (20 mSv / ano), que é a área marcada com vermelho.) (Crédito da foto: Equipe de Incidentes Nucleares DoE / Wikimedia Commons)

Fukushima Daiichi Disaster é o nome completo do desastre que ocorreu na costa leste do norte do Japão, na província de Fukushima. Ocorreu em um período de seis dias de 11 a 16 de março de 2011. O primeiro desastre ocorreu em 11 de março, quando as ondas de choque de um tsunami causaram um terremoto de magnitude 9. Isso resultou na falha da linha de energia principal e nos núcleos do reator. foram imediatamente desligados; A eletricidade de backup dos geradores foi capaz de manter o sistema de resfriamento online.

Os engenheiros tiveram tempo de trabalhar para trazer de volta a linha de energia principal. No entanto, o que se seguiu em 16 de março de 2011 foi algo para o qual ninguém havia se preparado. Neste dia, um tsunami de 41 metros caiu em 3 dos 4 reatores. Isso eliminou todos os geradores de backup, que mantinham o sistema de resfriamento funcionando. Graças ao melhor design do núcleo do reator, eles não se romperam, mas isso resultou no derretimento da base da câmara do reator, depositando assim o combustível no leito rochoso daquele local.

A RESPOSTA…..

Agora que temos uma compreensão mais clara dos erros provocados pelo homem e dos desastres naturais, vamos tentar construir um cenário moderno do que poderia acontecer aos reatores nucleares sem qualquer presença humana nos dias atuais.

Reator 1

Reator 2

Os sistemas de controle de última geração de hoje garantem que o erro humano seja limitado ao mínimo. Mesmo sem seres humanos, as usinas de energia nuclear têm protocolos automatizados como o SCRAM,  que pode desligar completamente o reator. Os sistemas de controle são atualizados a tal ponto que, contanto que a energia principal e de reserva esteja presente, ele manterá o reator em um estado estável até que o combustível seque.

No entanto, no caso de desastres naturais, a primeira coisa que aconteceria é que a principal linha de energia seria desligada. Se a fonte de energia de backup não for comprometida, ela entrará em ação assim que a linha principal falhar. O sistema de resfriamento permanece on-line, mesmo se a linha de energia principal falhar, devido à ajuda do back-up. O poder de backup fica sem energia ou o poder de backup também é comprometido (como no caso de Fukushima ) devido a um desastre natural grave. Isso levaria ao aquecimento do núcleo do reator, quando duas situações possíveis ocorreriam. Ou o projeto do reator é fraco, o que leva a uma explosão, como o que aconteceu em  Chernobyl, ou o combustível queima através do reator e penetra no leito rochoso.

A quantidade de tempo que um reator nuclear não-tripulado duraria, considerando os cenários acima, seria uma semana. Esse período de tempo foi concluído após o estudo da linha do tempo do fracasso de  Fukushima  e  Chernobyl .

explosão de pé nuclear e elefante

(Crédito da foto: Pixabay / Departamento de Energia dos EUA / Wikimedia Commons)

FACTO DIVERTIDO: Leia sobre o pé de elefante, o depósito de combustível nuclear no fundo da fábrica de Chernobyl!

 Referências:

  1. Desastre de Chernobyl
  2. Fukushima Daiichi
  3. Universidade de Stanford
Por quanto tempo os reatores nucleares podem funcionar sem interferência humana?
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