Usina Nuclear Angra 2

Introdução

Aqui encontra-se uma descrição resumida da Usina Nuclear Angra 2 com reator Siemens a Água Pressurizada, com potência elétrica de 1300 MW. A Eletronuclear, uma associação brasileira com a Siemens, utiliza este tipo de reator como base de projeto das usinas nucleares do Programa Nuclear Brasileiro.
O reator é a parte da usina nuclear onde o calor é gerado pela fissão de núcleos atômicos, sendo utilizado para a produção de vapor. O vapor aciona um conjunto turbina-gerador elétrico. Assim, este sistema nuclear gerador de vapor equivale às caldeiras de carvão, a óleo combustível ou a gás das usinas termoelétricas convencionais.
O Reator a Água Pressurizada utiliza água leve para para a remoção do calor gerado pela fissão nuclear e para a desaceleração (moderação) dos nêutrons (partes constituintes do núcleo atômico) liberados no processo da fissão nuclear. A água é desmineralizada e tratada quimicamente para torná-la um meio refrigerante apropriado para o reator.
A pressão e a temperatura operacionais do sistema de refrigerante do reator são ajustadas de tal maneira que o refrigerante não evapore, aproveitando-se assim o intenso poder de refrigeração da água pressurizada.
O refrigerante é bombeado através do reator e dos geradores de vapor (sistema primário) por meio de 4 circuitos de refrigeração paralelos, mediante bombas de circulação acionadas por motores elétricos.
A água de alimentação introduzida no lado secundário do gerador de vapor (GV) absorve o calor transferido do lado primário e se evapora. O vapor saturado assim gerado é conduzido até a turbina, acionando-a; após condensação nos condensadores, retorna aos geradores de vapor sob a forma de água de alimentação.

 

O reator a água pressurizada de Angra 2 trabalha com 4 circuitos térmicos independentes. O sistema de refrigeração do reator está isolado do circuito água/vapor da turbina(sistema secundário) pela interposição dos geradores de vapor (GVs). Conseqüentemente, nenhuma radioatividade pode passar do sistema de refrigeração do reator para o circuito da turbina. As instalações de conversão da energia do vapor em energia elétrica não são, portanto, essencialmente diferentes daquelas das usinas termoelétricas convencionais.

Baixo Impacto Ambiental

A exposição do meio ambiente à radiação devida a usinas nucleares é, de longe, muito mais baixa do que aquela causada pelo espectro de outras fontes artificiais, sendo apenas de cerca de 1% da exposição devida à radiação natural.
Considerando que as usinas nucleares não exercem impacto sobre o meio ambiente, pois não emitem poluentes químicos nem queimam oxigênio, elas se incluem entre as centrais termoelétricas mais aceitáveis do ponto de vista ecológico.

Alta Economicidade

O conteúdo energético de um quilograma de combustível nuclear é muitas vezes maior do que aquele da mesma massa de carvão ou óleo combustível. Um combustível nuclear contendo 3,1% de urânio físsil (U-235), por exemplo, produz aproximadamente, 80.000 vezes a energia produzida pela mesma quantidade de carvão mineral. O baixo consumo de combustível, em termos de massa, nos reatores nucleares significa que os custos de combustível representam apenas cerca de uma quarta parte dos custos totais de geração. Conseqüentemente, os custos de geração de energia elétrica das usinas nucleares são relativamente pouco influenciados pelos aumentos do preço do combustível.

Confiabilidade e Disponibilidade

Os reatores a água pressurizada da Siemens distinguem-se pela sua elevada confiabilidade operacional, conforme demonstram os dados disponíveis das usinas nucleares em operação. As extraordinárias características de segurança consideradas no projeto dos reatores a água pressurizada da Siemens, a utilização de peças e componentes que foram experimentados e aprovados em operação durante muitos anos e a minuciosa garantia da qualidade aplicada mediante múltiplos e distintos procedimentos de ensaios são as principais razões para sua confiabilidade e disponibilidade elevadas.

 

Núcleo do Reator

O Núcleo do Reator é composto de elementos combustíveis que contém material físsil em baixas concentrações. O calor gerado nos elementos combustíveis é removido pela passagem sobre os mesmos do fluxo de refrigerante. Já que o grau de moderação dos nêutrons e, portanto, a quantidade de nêutrons lentos disponíveis para a fissão nuclear diminui quando a densidade do refrigerante baixa, à temperaturas mais altas, os núcleos dos reatores a água pressurizada são inerentemente seguros e auto-reguladores.

Elementos Combustíveis

Elementos Combustíveis são constituídos por tubos de revestimento de Zircaloy soldados, estanques, contendo pastilhas de Dióxido de Urânio (UO2) enriquecido em 92U235, entre 3 e 4%. Uma certa quantidade destas varetas combustíveis é unida em um feixe de configuração quadrada, com espaçamento eqüidistante, formando os elementos combustíveis. O núcleo de um reator a água pressurizada de potência semelhante à Angra 2 contém 193 elementos combustíveis, com um total de 45000 varetas combustíveis.

Elementos de Controle do Reator

Elementos de Controle compostos por barras e são utilizados para controlar o fluxo neutrônico (potência do reator). Eles movimentam-se verticalmente dentro dos tubos-guia nos elementos combustíveis com o auxílio de mecanismos eletromecânicos de acionamento montados sobre o tampo do vaso de pressão do reator. O desligamento rápido do reator é iniciado cortando-se a energia elétrica das bobinas eletromagnéticas estacionárias de atracamento. Os elementos de controle caem, então, para dentro do núcleo do reator pela força da gravidade.

Vaso de Pressão do Reator e Estrutura Suporte do Núcleo (1)

O Vaso de Pressão do Reator contém todas as partes do núcleo do reator. O corpo cilíndrico é feito de anéis forjados sem costura, o fundo e o tampo hemisféricos de chapa forjada. Toda a superfície interna é revestida com material resistente à corrosão. A estrutura de suporte do núcleo, que está suspensa a partir do flange superior, contém o núcleo do reator. A parte superior da estrutura de suporte do núcleo, é removível para possibilitar a recarga de elementos combustíveis.

Geradores de Vapor (2)

Os Geradores de Vapor produzem vapor saturado e são projetados como trocadores de calor de tubos verticais em forma de U. Tubos sem costura, especialmente resistentes à corrosão, feitos de Incoloy 800, formam a barreira estanque à prova de pressão do circuito água/vapor.

Bombas do Circuito Primário (3)

As Bombas do Circuito Primário são do tipo centrífuga de um só estágio, equipadas com selos de alta pressão do tipo labirinto.

Tubulação do Circuito Primário (4)

A Tubulação do Circuito Primário conduz o refrigerante desde o vaso de pressão do reator até os geradores de vapor (perna quente) e, de lá, até as bombas do circuito primário e de volta até o vaso de pressão do reator (perna fria).

Sistema de Refrigeração do Reator

Dois, três ou quatro circuitos idênticos de refrigeração, dependendo da potência nominal do reator (Angra 2 têm quatro) - cada um composto de um gerador de vapor, uma bomba do circuito primário e as tubulações de interconexão - são ligados aos bocais do vaso de pressão e continuem o sistema de refrigeração do reator.

Pressurizador (5)

O Pressurizador é um vaso ligado ao circuito primário que está parcialmente cheio de água. Com o auxílio de aquecedores elétricos na parte cheia de água do pressurizador e um sistema de borrifo e alívio de pressão no espaço de vapor, regula-se a pressão do colchão de vapor do pressurizador e, portanto, a do sistema de refrigeração do reator, até um valor acima da pressão na qual o refrigerante se evaporaria, mantendo-a constante neste ponto. O pressurizador compensa pequenas variações no volume do refrigerante. A sua superfície interna é revestida com material resistente à corrosão.

Acumuladores (6)

Os Acumuladores, ligados diretamente ao sistema de refrigeração do reator, fazem parte dos dispositivos de segurança. Eles injetam água borada para dentro de todas as tubulações do circuito primário ligadas ao vaso de pressão do reator, na eventualidade de um acidente com perda de refrigerante com despressurização rápida.

Esfera de Contenção (7)

Os componentes do sistema do reator a água pressurizada, estão envolvidos pela estrutura de contenção, que consiste de uma carcaça esférica de aço, projetada para resistir à pressão integral que se desenvolveria na hipótese da ruptura de uma tubulação do circuito de refrigeração do reator seguida da vaporização completa da água contida no sistema primário e no lado secundário de um gerador de vapor.

Edifícios da Área Nuclear (8)

Os Edifícios da Área Nuclear abrigam a esfera de contenção e os sistemas radioativos. Todos os componentes de alta pressão e a piscina de elementos combustíveis encontram-se dentro da área controlada do edifício do reator, que é projetado para resistir a eventuais terremotos e ondas de pressão de explosões. Os sistema auxiliares estão localizados dentro do edifício auxiliar do reator que, junto com o edifício do reator, forma uma área controlada cujos caminhos de acesso são monitorizados.

Espaço Anular (9)

Os sistemas auxiliares relacionados com a segurança estão localizados no Espaço Anular onde estão também protegidos contra impactos externos.

Texto produzido por: Vinicius Damas Baptista