O que ocorre durante uma fusão nuclear

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Reatores da estação Daiichi em Fukushima estão em estado crítico, mas não chegaram à condição de fusão plena

Como funciona um reator nuclear?
A maioria dos reatores, entre eles os da estação Daiichi em Fukushima, são essencialmente chaleiras de alta tecnologia que fervem água para produzir eletricidade. Têm como base a fissão nuclear controlada – pela qual se divide um átomo em dois átomos menores, produzindo calor e fazendo com que nêutrons “voem”. Se outro átomo absorve um desses nêutrons, o átomo se torna instável e ele próprio entra em fissão, liberando mais calor e mais nêutrons. Essa reação em cadeia torna-se autossustentável, e produz um fornecimento continuo de calor para ferver água, impulsionando as turbinas assim gerando eletricidade.

Quanta eletricidade é produzida no Japão e em outros lugares pelas usinas?
Com 54 reatores nucleares gerando 280 bilhões de kilowatts-hora, o Japão é o terceiro maior produtor mundial de energia nuclear, depois dos Estados Unidos e da França, conforme dados da Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA). A estação Daiichi de Fukushima, atingida pelo terremoto de 11 de março, abriga seis reatores, todos funcionando desde a década de 1970.

No mundo todo, a energia nuclear representa 15% da geração de eletricidade; o Japão obtém quase 30% de sua eletricidade de usinas nucleares. Os Estados Unidos produzem mais energia nuclear, porém, instalações nucleares respondem apenas por uma cota menor do portfólio americano de energia. Cerca de 20% da eletricidade dos Estados Unidos provém de usinas nucleares, a terceira maior fonte de eletricidade do país, atrás do carvão (45%) e do gás natural (23%).

Qual o combustível de um reator nuclear?
A maioria dos reatores usa combustível de urânio “enriquecido” na forma de urânio 235, um isótopo que entra rapidamente em fissão. O urânio 238 é muito mais comum na natureza que o urânio 235, mas não entra em fissão facilmente; por isso, fabricantes do combustível reforçam o conteúdo do urânio 235 em alguns pontos percentuais, o suficiente para manter uma reação contínua de fissão e gerar eletricidade. O urânio enriquecido é fabricado em varetas que são cobertas com revestimento de metal feito de ligas de zircônio.

O reator No 3 na estação Daiichi em Fukushima funciona com o chamado combustível óxido misto (mixed oxide ou MOX em inglês), no qual o urânio é misturado com outros materiais físseis.

Como se “desliga” uma reação nuclear?
Fissões nucleares sustentáveis têm como base a passagem de nêutrons de um átomo ao outro – nêutrons liberados na fissão de um átomo desencadeiam a fissão do próximo átomo. A maneira parar uma reação de fissão em cadeia é interceptar os nêutrons. Reatores nucleares utilizam varetas de controle feitas de elementos como cádmio, boro ou háfnio, que são eficientes absorvedores de nêutrons. Quando o reator tem problemas de funcionamento ou quando operadores precisam desligar o reator por qualquer outra razão, os técnicos podem, por acionamento à distância, mergulhar varetas de controle dentro do núcleo do reator para absorver os nêutrons e paralisar a reação nuclear.

É possível um reator entrar em fusão mesmo que a reação nuclear sendo interrompida?
Mesmo depois das varetas de controle realizar sua função e sustar a reação de fissão, as varetas de combustível retêm uma grande quantidade de calor. Além disso, os átomos de urânio que já foram cindidos em dois dão origem a subprodutos que por si mesmos liberam uma grande quantidade de calor. Assim, o núcleo do reator continua a produzir calor mesmo na ausência do processo de fissão.

Se o resto do reator operar normalmente, as bombas continuarão fazendo circular o líquido refrigerador (normalmente água) para dissipar o calor no núcleo do reator. No Japão, o terremoto de 11 de março causou os apagões que cortaram a fonte externa de corrente alternada do sistema de refrigeração do reator. De acordo com matérias de jornais e relatórios publicados, os geradores de emergência a diesel da usina falharam pouco tempo depois, deixando os reatores sem refrigeração e em sério risco de superaquecimento.

Sem um suprimento contínuo de líquido refrigerador, o núcleo quente continuará a ferver a água em torno dele até que o combustível não esteja mais imerso. Se as varetas de combustível ficarem descobertas, elas poderão começar a entrar em fusão. Então, o combustível quente, radiativo, se depositará em poças no fundo do vaso que contém o reator. Na pior situação possível de fusão, a poça de combustível quente entrará em fusão, atravessará o vaso de contenção de aço e as barreiras subsequentes destinadas a conter o material nuclear; isso fará com que quantidades maciças de radiatividade fiquem expostas no exterior da usina.

Podemos comparar esse acidente com o de Chernobyl ou Three Mile Island?
No momento, três dos reatores na estação Daiichi de Fukushima estão seriamente danificados. Nas unidades 1 e 3 houve explosões que destruíram as paredes exteriores, aparentemente a partir de acúmulos de gás hidrogênio produzido pelo zircônio nas varetas de combustível, que reagiu com a água de refrigeração a temperaturas extremamente altas – mas os vasos interiores de confinamento até aqui parecem estar intactos. Várias explosões ocorreram no reator No 2, e a situação permanece dramática. Mais recentemente, peritos indicaram que a situação já pode ser comparada a de Chernobyl.

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