Reator de Fissão Nuclear

Reator de Fissão Nuclear é uma simulação 3D em corte do núcleo de um reator nuclear térmico. Nove conjuntos de combustível de Urânio-235 ficam dentro de um moderador de água com brilho de Cherenkov, enquanto uma aranha de barras de controle de Boro-10 de quatro hastes desce por cima. Nêutrons amarelos rápidos liberados pela fissão colidem na água moderadora, desaceleram tornando-se nêutrons térmicos ciano e atingem as varetas de combustível de U-235 para dividir os núcleos em fragmentos-filhos de Bário-141 e Criptônio-92. Os estudantes arrastam o conjunto de barras de controle ou ajustam o enriquecimento de U-235 e a densidade do moderador para conduzir o reator entre a operação Subcrítica (k_eff abaixo de 1), Crítica (k_eff = 1,00) e Supercrítica (k_eff acima de 1).

• Arraste o conjunto laranja de barras de controle de Boro ligeiramente para cima para reduzir a inserção abaixo de 45% e veja k_eff subir acima de 1,00 conforme a população de nêutrons e a potência térmica aumentam.
• Pressione o botão SCRAM para descer as barras de controle de Boro até 100% de inserção e veja a absorção de nêutrons levar o reator a um desligamento subcrítico seguro.
• Ative Manter k_eff = 1,00, altere o enriquecimento de U-235 ou a Densidade da água moderadora, e veja como as barras de controle se reposicionam automaticamente para manter a potência crítica estável.
• Clique em qualquer vareta de combustível verde de U-235 para disparar um pulso inicial de nêutrons e observar os núcleos-filhos verde de Ba-141 e rosa de Kr-92 se separarem.
• Reduza a Densidade da água moderadora para 40% e note como k_eff cai mesmo com as barras de controle levantadas, ilustrando por que reatores de água pressurizada não conseguem sustentar uma reação em cadeia se o refrigerante ferver e evaporar.

1. 1Descrever a fissão nuclear do Urânio-235 induzida por um nêutron térmico e identificar seus produtos (núcleos-filhos, nêutrons rápidos e energia térmica).
2. 2Definir o fator de multiplicação efetivo de nêutrons k_eff e distinguir os estados subcrítico, crítico e supercrítico do reator.
3. 3Explicar os papéis distintos da água moderadora (desacelerar nêutrons rápidos) e das barras de controle de Boro (absorver o excesso de nêutrons).
4. 4Explicar por que a perda de densidade da água moderadora fornece um recurso de segurança intrínseco de reatividade negativa em reatores de água leve.

Perguntas frequentes dos professores