Um reator PWR opera com uma temperatura do refrigerante de 300^circ Cem 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 300^circ C. A questão quer que a gente determine como uma variação na temperatura desse refrigerante afeta o fator de multiplicação efetivo do reator, conhecido como keff.
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, keff. Ele indica se a reação em cadeia está se mantendo estável ( keff = 1), se está aumentando ( keff > 1) ou diminuindo ( keff < 1).

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 ( rho) e o fator de multiplicação efetivo ( keff). Ou seja, quando rho diminui, keff também diminui.

Resposta

Portanto, uma variação na temperatura do refrigerante afeta o keff de maneira inversa: um aumento na temperatura do refrigerante reduz o keff do reator.

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