Galeria de Imagens:Desastres Nucleares O Reator 2 está adormecido em primeiro plano na usina nuclear de Three Mile Island, na Pensilvânia. Veja mais fotos de desastres nucleares. John S. Zeedick / Getty Images O termo "derretimento nuclear" tornou-se sinônimo de cenários de pior caso. Isso é verdade quer você esteja falando sobre o colapso figurativo de seu chefe no escritório ou das preocupações muito reais em torno de eventos como o desastre da usina nuclear de Fukushima Daiichi em 2011.
De fato, como as usinas nucleares não podem produzir uma detonação nuclear ao estilo de Hiroshima, um colapso é o pior que pode acontecer. Numerosos derretimentos nucleares ocorreram ao longo da era atômica da humanidade, embora, felizmente, apenas quatro eventos de grande escala tenham ocorrido em fábricas civis. O primeiro ocorreu no reator Swiss Lucens em 1969. O acidente de Three Mile Island ocorreu uma década depois, seguido pelo desastre de Chernobyl na Rússia em 1986 e a confusão de Fukushima Daiichi em 2011.
A Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) classifica os eventos nucleares em uma escala de zero a sete, variando de um mero desvio sem significância de segurança (nível 0) a um acidente grave (nível 7), como Chernobyl, no qual ocorrem danos generalizados à saúde e ao meio ambiente. Que cria cidades desertas e marcos de destruição como a pata de elefante.
Interessantemente suficiente, nem a IAEA nem a Comissão Reguladora Nuclear dos Estados Unidos reconhecem oficialmente o termo "derretimento nuclear, "mas as palavras continuam a inspirar medo. Neste artigo, veremos como funciona um reator nuclear e como pode ocorrer um derretimento.
Não se preocupe muito com equações complexas, porque, em última análise, toda a situação se reduz ao calor. O calor devidamente controlado dentro de um reator ajuda a gerar energia. Calor fora de controle, por outro lado, pode fazer com que o próprio reator derreta e contamine o meio ambiente com radiação perigosa.
Agora vá para a próxima página para aprender o que acontece dentro de um reator saudável.
Conteúdo
Esta é uma visão geral de uma usina nuclear, mas entre e faça um tour para ver como funciona. © 2011 HowStuffWorks.com O calor faz toda a diferença. Essa é a chave para entender como funciona um reator nuclear saudável e como ocorre o derretimento de um reator comprometido.
Primeiro, vamos dar uma olhada em uma usina elétrica básica a carvão:queimamos carvão para criar calor. Esse calor ferve a água para se expandir, vapor pressurizado que vai para uma turbina, que gira um gerador para produzir essa faísca valiosa.
Uma usina nuclear opera de forma semelhante, apenas o calor vem de um reação de fissão induzida que ocorre no reator. Fissão refere-se a quando os átomos de um material se dividem continuamente em dois, liberando muita energia e um calor que chamamos calor de decomposição . Ver, urânio e outros elementos radioativos já sofrem fissão espontânea em taxas muito lentas, sem qualquer ajuda humana. Em uma usina nuclear, operadores estimulam artificialmente, ou induzir, aquela reação de fissão bombardeando as barras de combustível cheias de urânio com nêutrons de reações de fissão anteriores. Isso significa mais calor para ferver a água em vapor.
Claro, você não quer que as temperaturas dentro do reator nuclear subam muito, para que não danifiquem o reator e liberem radiação prejudicial. Então, o refrigerante (geralmente água) dentro do núcleo do reator também serve para moderar a temperatura das barras de combustível nuclear.
É como dirigir um automóvel:você não quer superaquecer o motor, porque isso pode danificá-lo. A diferença, Contudo, é que você pode desligar um veículo e permitir que o motor esfrie. Um carro só gera calor enquanto está funcionando e, possivelmente, por um curto período de tempo depois.
Os materiais radioativos dentro de um reator nuclear, Contudo, são uma história diferente. O urânio e até mesmo as ferramentas e peças irradiadas continuarão a gerar calor de decomposição, mesmo que os operadores da planta desliguem todas as reações de fissão induzida. O que eles podem fazer em minutos.
Na próxima página, entraremos em um derretimento nuclear.
Enquanto discutimos o que é um derretimento nuclear, também é importante falar sobre o que um derretimento nuclear não é. Não é uma explosão nuclear. Nem um derretimento queimará um buraco no centro da Terra, como popularizado no filme desastroso de 1979 "The China Syndrome".
Em um derretimento nuclear, estamos diante de um reator queimando fora de controle, a ponto de sofrer danos com seu próprio calor. Tipicamente, isso vem de um acidente de perda de refrigerante ( LOUCA ) Se a circulação do refrigerante através do núcleo do reator diminuir ou parar completamente, a temperatura sobe.
As primeiras coisas a derreter são as próprias barras de combustível. Se o pessoal da fábrica puder restaurar a circulação do refrigerante neste ponto, o acidente se qualifica como um derretimento nuclear parcial . O incidente de Three Mile Island em 1979 se enquadra nesta categorização:O núcleo do reator da Unidade 1 derreteu, mas o invólucro protetor em torno do núcleo permaneceu intacto. Na verdade, o reator da Unidade 2 da usina nuclear de Three Mile Island continua a produzir energia à sombra de sua contraparte desativada.
Se não for verificado, Contudo, um derretimento nuclear parcial pode piorar em um derretimento nuclear total . Essas situações se tornam uma corrida contra o tempo, à medida que as equipes de emergência tentam resfriar os remanescentes do núcleo antes que eles derretam através das camadas do invólucro de proteção e até mesmo do próprio edifício de contenção. Em 1986, As equipes russas perseguiram os restos derretidos do núcleo do reator da Usina Nuclear de Chernobyl até o porão da instalação, inundá-lo com água para resfriar os materiais antes que eles pudessem queimar o prédio de contenção e poluir as águas subterrâneas.
Em março de 2011, A instalação nuclear japonesa de Fukushima Daiichi experimentou um acidente com perda de refrigerante quando um poderoso terremoto danificou os geradores de reserva que forneciam energia para as bombas de refrigeração de água da usina. Os eventos que se seguiram ilustram algumas das complicações adicionais que podem ocorrer durante um derretimento nuclear.
A radiação em alguns dos reatores superaquecidos de Fukushima Daiichi (a instalação tinha seis) começou a dividir a água em oxigênio e hidrogênio. As explosões de hidrogênio resultantes violaram as estruturas de contenção secundárias (ou segundo nível de proteção) de pelo menos três reatores, permitindo que ainda mais radiação escape. Uma explosão subsequente abalou uma unidade com tanta força que danificou a estrutura de contenção primária do reator.
Então, como você evita que um derretimento nuclear ocorra ou piore? Descubra na próxima página.
Helicópteros altamente radiados usados para despejar concreto e água no reator de Chernobyl em 1986 estavam em um campo perto da aldeia ucraniana de Rosoha. Daniel Berehulak / Getty Images Novamente, derretimentos nucleares se resumem ao calor e à necessidade vital de um sistema operacional de refrigeração para manter as condições sob controle. O desastre de Fukushima Daiichi nos lembra que este sistema é crítico, mesmo que todas as atividades de fissão tenham sido encerradas. A usina japonesa submergiu automaticamente as barras de combustível quando ocorreu o aumento da atividade sísmica, efetivamente parando todas as reações de fissão dentro de 10 minutos. Mas essas hastes ainda geravam calor de decomposição que exigia um sistema de refrigeração funcional.
É também por isso que os resíduos radioativos de alto nível, como combustível de reator nuclear irradiado ou usado, representa tal preocupação. Leva dezenas de milhares de anos para esses materiais se decomporem a níveis radioativos seguros. Durante grande parte desse tempo, eles exigirão um sistema de refrigeração ou medidas de contenção suficientes. De outra forma, eles queimarão qualquer coisa que você os colocar.
Projetos anteriores de usinas nucleares provaram ser ainda mais propensos a colapsos, Contudo. No momento dos respectivos acidentes, as usinas de Fukushima Daiichi e Three Mile Island usavam água não apenas como refrigerante, mas também como um moderador . Um moderador diminui a velocidade dos nêutrons rápidos, tornando-os mais propensos a colidir com componentes de combustível fissionáveis e menos propensos a colidir com componentes de combustível não fissionáveis. Em outras palavras, um moderador aumenta a probabilidade de ocorrer fissão no reator. Quando a água é drenada do núcleo de tal reator, Portanto, a fissão para automaticamente.
Chernobyl, por outro lado, usou grafite sólida como moderador. Se o refrigerante escoar, o moderador fica para trás. Como tal, a perda de água em um reator do tipo Chernobyl pode, na verdade, aumentar a taxa de fissão.
A fim de evitar que um acidente de perda de refrigerante se transforme em um derretimento, os operadores da usina precisam resfriar o núcleo do reator. Isso significa lavar mais refrigerante através das barras de combustível de superaquecimento. Quanto mais novas forem as barras de combustível, mais rápido ocorrerá o resfriamento.
Se um colapso parcial começar a ocorrer, as hastes vão queda . Se desmarcado, as hastes em queda derreterão e se acumularão no fundo do núcleo do reator em uma grande lama derretida. Essa lama radioativa representaria um desafio de resfriamento ainda maior. Não é apenas uma massa única (em oposição a várias hastes independentes), um lado dele é pressionado contra a parte inferior do núcleo do reator, constantemente queimando através do calor que produz.
No caso de Chernobyl, equipes de emergência bombearam centenas de toneladas de água para resfriar o núcleo do reator. Próximo, eles despejaram boro, argila, dolomite, chumbo e areia no núcleo em chamas por um helicóptero para apagar os incêndios e limitar as partículas radioativas que sobem para a atmosfera. Nos meses que se seguiram, eles envolveram a planta em ruínas em uma blindagem de concreto, muitas vezes referida como um sarcófago .
Novamente, as usinas nucleares acabam se resumindo à geração de calor, e sua manutenção depende da regulação adequada desse calor. Se os sistemas de refrigeração falharem, as condições podem constantemente queimar fora de controle.
Explore os links na próxima página para aprender ainda mais sobre a energia nuclear.
