Quais são as principais diferenças entre o combustível, refrigerante, barras de controle, circuito de refrigeração, pressão de operação e outros que julgar pertinente entre um Reator PWR e BWR. Faça um desenho esquematizando os principais equipamentos.

Passo 1

A gente vai comparar os Reatores PWR (Pressurized Water Reactor) e BWR (Boiling Water Reactor). Vamos ver as principais diferenças entre eles em relação ao combustível, refrigerante, barras de controle, circuito de refrigeração, pressão de operação e outros aspectos importantes. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre como cada reator funciona e quais são os seus componentes principais.

Passo 2

Combustível:
Ambos os reatores PWR e BWR utilizam combustível nuclear baseado em urânio enriquecido, geralmente na forma de pastilhas de dióxido de urânio (UO₂) empilhadas em hastes. A principal diferença está no arranjo das hastes e na quantidade de material absorvente presente.
Refrigerante:
  • PWR: Usa água pressurizada como refrigerante e moderador. A pressão alta (cerca de 155 bar) impede que a água ferva, mesmo em altas temperaturas.
  • BWR: Também usa água como refrigerante e moderador, mas opera em uma pressão mais baixa (cerca de 7,5 bar), permitindo que a água ferva diretamente no núcleo.
Barras de Controle:
Ambos os reatores utilizam barras de controle feitas de materiais absorventes de nêutrons, como boro ou cádmio, para controlar a reação em cadeia. A diferença está na forma como elas são inseridas no núcleo:
  • PWR: As barras de controle são inseridas debaixo para cima através da parte inferior do núcleo.
  • BWR: As barras de controle podem ser inseridas de várias direções ao redor do núcleo.
Circuito de Refrigeração:
  • PWR: Possui um circuito primário pressurizado que circula a água pelo núcleo e transfere o calor para um circuito secundário através de trocadores de calor chamados geradores de vapor. O vapor produzido no secundário aciona as turbinas.
  • BWR: O refrigerante no núcleo se transforma diretamente em vapor dentro do próprio reator, que então é usado para mover as turbinas.
Pressão de Operação:
  • PWR: Opera a uma pressão muito alta (aproximadamente 155 bar) para manter a água no estado líquido mesmo a temperaturas elevadas.
  • BWR: Opera a uma pressão mais baixa (cerca de 7,5 bar), permitindo que a água ferva no núcleo.
Outros Aspectos:
  • Projeto do Núcleo: Em PWRs, o núcleo é mais compacto e a troca de calor acontece externamente, enquanto em BWRs a ebulição ocorre diretamente no núcleo.
  • Efici��ncia: PWRs geralmente têm uma maior eficiência térmica devido ao uso de dois circuitos de refrigeração.
  • Complexidade: PWRs possuem sistemas de refrigeração mais complexos devido aos dois circuitos, enquanto BWRs têm um design mais simples.
Desenho Esquemático:
Embora eu não consiga desenhar, posso descrever como seria:
  • PWR: Mostra dois circuitos de refrigeração separados, com o núcleo no circuito primário e geradores de vapor conectando aos circuitos secundário e das turbinas.
  • BWR: Mostra um único circuito onde a água entra no núcleo, se transforma em vapor e vai diretamente para as turbinas.

Resposta

Em resumo, os Reatores PWR e BWR diferem principalmente na maneira como o refrigerante é utilizado e no circuito de refrigeração. O PWR mantém a água em estado líquido sob alta pressão e utiliza dois circuitos de refrigeração, enquanto o BWR permite que a água ferva diretamente no núcleo sob pressão mais baixa, utilizando um único circuito. Além disso, as diferenças no design das barras de controle e na eficiência térmica destacam as particularidades de cada tipo de reator.

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