A reação nuclear ocorre quando um neutron colide com o átomo de um elemento e é por este absorvido. O núcleo desse átomo é levado a um nível de energia acima do normal; ou seja, fica excitado. Esse átomo tende então a a se fragmentar, no processo chamado "Fissão Nuclear".
Processo da fissão nuclear
Quando isso ocorre o átomo libera grande quantidade de energia térmica e junto de dois ou três novos neutrons, os quais colidirão com outros átomos, produzindo mais fissões e mais neutrons. Esse processo denomina-se "Reação em Cadeia".
O Controle de uma Usina Nuclear
A usina nuclear (ou termonuclear) difere da Térmica Convencional basicamente quanto à fonte de calor; enquanto em uma térmica convencional queima-se óleo, carvão ou gás na caldeira, em uma Usina Nuclear usa-se o potencial energético do urânio para aquecer a água que circula no interior do reator.
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animação do funcionamento
de uma Usina Nuclear
Uma Usina Nuclear possui três circuitos de água: primário, secundário e de água de refrigeração. Esses circuitos são independentes um do outro; ou seja, a água de cada um deles não entra em contato direto com a do outro.
Sala de Controle No interior do vaso do reator, que faz parte do circuito primário, a água é aquecida pela energia térmica liberada pela fissão dos átomos de urânio. O calor dessa água é transferido para a água contida no gerador de vapor, que faz parte do circuito secundário. O vapor então produzido é utilizado para movimentar a turbina, a cujo eixo está
acoplado o gerador elétrico, resultando então em energia elétrica. A água do circuito primário é aquecida até cerca de 305o C; sua pressão é mantida em torno de 157 kgf/cm2 (1kgf/cm2 = 1 atmosfera), para que permaneça no estado líquido. Para se ter uma idéia deste valor de pressão, vale lembar que 1 kgf/cm2 é uma pressão equivalente a uma coluna de 10 m de água, logo 157 Kgf/cm2 é equivalente a uma coluna de aproximadamente 1,5 km.
O vapor é condensado através de troca de calor com a água de refrigeração. A água condensada é bombeada de volta ao gerador de vapor, para um novo ciclo.
O Controle da Reação Nuclear
Com o objetivo de controlar a reação em cadeia são inseridas Barras de Controle no Núcleo do Reator. Essas Barras são constituídas de uma liga de Prata, Cádmio e Índio e têm a propriedade de absorver neutrons, diminuindo assim o número de fissões.
Através de inserção ou retirada das Barras de Controle podemos manter constante a população de neutrons e, conseqüentemente, a potência térmica do reator.
Outra forma de controlar as fissões é a adição de Ácido Bórico à água no interior do reator. Esse produto é usado devido à propriedade que possui os seus átomos de absorver os neutrons situados na faixa de energia que provocaria fissões. Aumentando ou diminuindo a concentração de boro no refrigerante do reator fazemos o controle para termos maior ou menor número de fissões.