Que tipos de reatores nucleares existem?
Os reatores nucleares podem ser classificados de várias maneiras diferentes: pelo tipo de reação nuclear, pelo material moderador usado, pelo líquido de refrigeração usado, pela geração do reator, pela fase de combustível, pelo tipo de combustível e pelo uso. Contando reatores de pesquisa, existem milhares em todo o mundo, caindo em muitas categorias diferentes. Neste artigo, examinarei os esquemas de classificação dos reatores nucleares, um de cada vez.
Neste artigo, estamos apenas olhando para reatores nucleares de fissão, ou seja, reatores que separam núcleos, em vez de reatores de fusão, que os fundem. Os reatores de fusão ainda são uma tecnologia altamente experimental nos estágios iniciais de desenvolvimento, enquanto os reatores de fissão estão em uso há mais de 60 anos.
O tipo de reação nuclear geralmente se refere ao fato de o reator nuclear usar nêutrons lentos (térmicos) ou nêutrons rápidos. A maioria dos reatores que empregam nêutrons rápidos se enquadra na categoria de reatores de reprodução rápida, enquanto a maioria dos nêutrons lentos é chamada de reatores térmicos. Os reatores térmicos são os mais baratos e mais comuns, principalmente porque podem usar urânio natural e não enriquecido. Os nêutrons nos reatores térmicos são chamados de "lentos" porque o reator usa um material moderador para desacelerar os nêutrons de sua velocidade natural quando ejetados de núcleos atômicos quebrados, o que é bastante rápido, mais próximo da velocidade e do calor do combustível médio. . Os reatores rápidos de nêutrons são mais caros e exigem que o combustível seja mais enriquecido, tornando-os menos populares. Por outro lado, eles criam mais combustível do que consomem, tornando-os atraentes a longo prazo.
Material moderador é o segundo esquema de classificação para reatores nucleares. Como afirmado anteriormente, apenas os reatores nucleares térmicos usam moderadores, de modo que apenas os abrange. Grafite, água pesada e água normal são usadas como moderadores. Os reatores de grafite e água pesada são mais populares porque esses materiais moderadores aquecem melhor os nêutrons, garantindo que o urânio natural possa ser usado e não seja necessário enriquecimento.
O próximo esquema de classificação é baseado na geração. Os reatores da geração I foram os primeiros protótipos de reatores, tipicamente únicos. Os reatores da geração II foram fabricados para uso comercial e baseados em projetos padrão. Estes foram utilizados nos anos 50. Os reatores da geração III são mais modernos, entrando em uso no final dos anos 90. Eles são mais leves e eficientes do que a geração anterior. A mais nova geração, os reatores da geração IV, estão atualmente em fase de pesquisa e não devem ser lançados até o final da década de 2020 ou o início da década de 2030. Esses reatores serão muito econômicos e produzirão um desperdício mínimo.
Outro tipo de classificação é a fase combustível - líquida, sólida ou gasosa. Sólido é o mais típico. Junto com a fase, vem o tipo de combustível - urânio ou tório. Estes são os únicos dois elementos prontos para reator disponíveis em quantidades substanciais na Terra.
A última classificação é baseada no uso - para usinas de energia, propulsão, produção de combustível nuclear (reatores de reprodução) ou reatores de pesquisa. Às vezes, os geradores termoelétricos de radioisótopos (RTG) também são acionados com reatores nucleares, embora sejam um pouco diferentes. Os RTGs geram energia a partir do decaimento de um isótopo radioativo.
E é isso. Existem maneiras mais específicas de caracterizar reatores nucleares e vários projetos em vários estágios de desenvolvimento, mas a quantidade de material escrito nos tipos de reatores nucleares provavelmente poderia preencher uma pequena biblioteca.