Combustíveis tolerantes a acidentes (ATF) são uma série de novos conceitos de combustível nuclear, pesquisados para melhorar o desempenho do combustível durante a operação normal, condições transitórias e cenários de acidentes, como acidentes com perda de refrigerante (LOCA) ou acidentes iniciados por reatividade ( RIA). Após o acidente de Fukushima Daiichi, foi iniciada uma revisão do comportamento do combustível. O combustível clad de liga de zircônio opera com sucesso em alta queima e é o resultado de 40 anos de desenvolvimento e melhoria contínua. No entanto, sob condições de acidentes graves, a alta temperatura de interação zircônio-vapor pode ser uma fonte importante de danos à usina.
Essas atualizações incluem:
- aditivos especialmente concebidos para pellets de combustível padrão destinados a melhorar várias propriedades e desempenho
- revestimentos robustos aplicados na parte externa de revestimentos padrão destinados a reduzir a corrosão, aumentar a resistência ao desgaste e reduzir a produção de hidrogênio sob condições de alta temperatura (acidente).
- desenvolvimento de projetos de combustível completamente novos com revestimento cerâmico e diferentes materiais de combustível
O revestimento de combustível atual é a camada externa das varetas de combustível, ficando entre o refrigerante do reator e o combustível nuclear (isto é, pastilhas de combustível). É feito de um material resistente à corrosão com seção transversal de baixa absorção para nêutrons térmicos (~ 0,18 × 10–24 cm2), geralmente liga de zircônio. Ele evita que produtos de fissão radioativo escapem da matriz de combustível para o refrigerante do reator e o contaminem. O revestimento constitui uma das barreiras na abordagem de ‘defesa em profundidade‘, portanto, sua capacidade de resfriamento é um dos principais aspectos de segurança.
Referência Especial: Agência de Energia Nuclear, Relatório de Estado da Arte sobre Combustível Tolerante a Acidentes em Reator de Água Leve. NEA No.7317, OCDE, 2018.
Vantagens do combustível tolerante a acidentes
O combustível tolerante a acidentes (ATF) pode:
- suportar a perda de resfriamento ativo em um núcleo de reator por muito mais tempo do que o combustível atual
- ampliar a margem de segurança existente para usinas nucleares
- melhorar o desempenho da usina nuclear com combustível que dura mais
- reduzir os custos operacionais e de manutenção para repassar a economia aos consumidores de energia elétrica.
Tempo de enfrentamento
Para um determinado cenário de acidente, o “combustível coping time” é o lapso de tempo entre a saída da operação normal e o momento em que ocorre uma perda significativa de geometria dos conjuntos de combustível, de modo que o núcleo do reator não pode mais ser resfriado ou o combustível não pode mais ser removido do reator usando ferramentas e procedimentos atualmente disponíveis. Os conceitos de ATF propostos buscam reduzir os riscos de acidentes graves (SA) aumentando o tempo disponível para os operadores para resposta a acidentes, reduzindo a extensão e a taxa de produção de calor e hidrogênio da oxidação de vapor de alta temperatura (HT) ou reduzindo as consequências de acidentes graves ao aumentando a retenção do produto de fissão (FP).
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