Um reator PWR opera com uma temperatura do refrigerante de
condições normais. Determine como uma variação na temperatura do refrigerante afeta o keff do reator.
Passo 1
Primeiro, vamos resumir o que o enunciado nos pede. Temos um reator PWR que está operando com uma temperatura do refrigerante de
. A questão quer que a gente determine como uma variação na temperatura desse refrigerante afeta o fator de multiplicação efetivo do reator, conhecido como
.
Nessa resolução, vamos precisar entender conceitos como reação em cadeia, moderação de nêutrons e como a temperatura influencia esses processos dentro do reator.
Passo 2
Vamos começar entendendo o que é o fator de multiplicação efetivo,
. Ele indica se a reação em cadeia está se mantendo estável (
), se está aumentando (
) ou diminuindo (
).
Passo 3
Em um reator PWR, a água é usada tanto como refrigerante quanto como moderador de nêutrons. O papel do moderador é desacelerar os nêutrons rápidos, tornando-os térmicos, que são mais eficazes para causar a fissão no combustível.
Passo 4
A temperatura do refrigerante afeta a densidade do moderador. Quando a temperatura aumenta, a densidade da água diminui porque ela se expande. Menor densidade significa menos átomos disponíveis para moderar os nêutrons.
Passo 5
Com menos nêutrons sendo moderados eficientemente, há uma redução na probabilidade de fissão do combustível nuclear, o que diminui o número de nêutrons capazes de sustentar a reação em cadeia.
Passo 6
Matematicamente, isso pode ser representado pela relação inversa entre a densidade do moderador (
) e o fator de multiplicação efetivo (
). Ou seja, quando
diminui,
também diminui.
Resposta
Portanto, uma variação na temperatura do refrigerante afeta o
de maneira inversa: um aumento na temperatura do refrigerante reduz o
do reator.