{"id":119233,"date":"2023-01-19T19:28:33","date_gmt":"2023-01-19T18:28:33","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/o-que-e-fusao-de-combustivel-nuclear-definicao\/"},"modified":"2023-01-20T10:29:36","modified_gmt":"2023-01-20T09:29:36","slug":"o-que-e-fusao-de-combustivel-nuclear-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/pt-br\/o-que-e-fusao-de-combustivel-nuclear-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 Fus\u00e3o de Combust\u00edvel Nuclear &#8211; Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"<p><span><div class=\"su-quote su-quote-style-default\"><div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">Embora o ponto de fus\u00e3o do UO2 seja superior a 2800 \u00b0C, o combust\u00edvel geralmente \u00e9 operado em temperaturas de pico muito mais baixas (menos de 1400 \u00b0C). Isso fornece margem suficiente para o derretimento do combust\u00edvel e para a perda da integridade do combust\u00edvel.\u00a0Em geral, o derretimento de combust\u00edvel deve ser exclu\u00eddo tamb\u00e9m para acidentes de condi\u00e7\u00e3o III e IV.\u00a0Derretimento de Combust\u00edvel Nuclear<\/div><\/div><\/span><\/p>\n<p><span><div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div><\/span><\/p>\n<p><span><div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\">\n<p><span>A <\/span><strong><span>condutividade t\u00e9rmica<\/span><\/strong><span>\u00a0do\u00a0<\/span><strong><span>di\u00f3xido de ur\u00e2nio<\/span><\/strong><span> \u00e9 muito baixa quando comparada com ur\u00e2nio met\u00e1lico, nitreto de ur\u00e2nio, carboneto de ur\u00e2nio e material de revestimento de zirc\u00f4nio.\u00a0A condutividade t\u00e9rmica \u00e9 um dos par\u00e2metros que determinam a <\/span><strong><span>temperatura central do combust\u00edvel<\/span><\/strong><span>.\u00a0Essa baixa condutividade t\u00e9rmica pode resultar em superaquecimento localizado na linha central do combust\u00edvel e, portanto, esse superaquecimento deve ser evitado.\u00a0<\/span><strong><span>O superaquecimento do combust\u00edvel \u00e9 evitado mantendo a taxa de calor linear de<\/span><\/strong><span>\u00a0pico \u00a0(LHR)\u00a0 em\u00a0estado estacion\u00e1rio ou o <\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/reactor-operation\/normal-operation-reactor-control\/heat-flux-hot-channel-factor-fqz\/\"><span>Fator de Canal Quente do Fluxo de Calor &#8211; F\u00a0<\/span><sub><span>Q<\/span><\/sub><span>\u00a0(z)<\/span><\/a><span>\u00a0abaixo do n\u00edvel em que ocorre o derretimento da linha central do combust\u00edvel.\u00a0A expans\u00e3o do pellet de combust\u00edvel ap\u00f3s a fus\u00e3o da linha central pode fazer com que o pellet estresse o revestimento a ponto de falhar.<\/span><\/p>\n<p><span>Embora o ponto de fus\u00e3o do UO2 seja superior a\u00a0<\/span><strong><span>2800 \u00b0C<\/span><\/strong><span>, o combust\u00edvel geralmente \u00e9 operado em temperaturas de pico muito mais baixas (menos de 1400 \u00b0C). Isso fornece margem suficiente para o derretimento do combust\u00edvel e para a perda da integridade do combust\u00edvel.\u00a0Em geral, o derretimento de combust\u00edvel deve ser exclu\u00eddo tamb\u00e9m para acidentes de condi\u00e7\u00e3o III e IV.\u00a0Mas o desastre nuclear de Fukushima Daiichi em 2011 eleva o problema de seguran\u00e7a das usinas nucleares a um novo n\u00edvel no mundo.\u00a0\u00c9 dif\u00edcil prever esses eventos e todos os outros acidentes fora do projeto e se preparar para eles devido \u00e0 sua extrema raridade.\u00a0Sob essas circunst\u00e2ncias raras, a planta pode n\u00e3o ser capaz de operar com seguran\u00e7a.\u00a0A redu\u00e7\u00e3o na margem de seguran\u00e7a de uma planta pode causar falhas catastr\u00f3ficas, como colapsos<\/span><\/p>\n<p><span>No caso de fus\u00e3o de combust\u00edvel nuclear, \u00e9 necess\u00e1rio distinguir em qual evento a temperatura de fus\u00e3o do combust\u00edvel \u00e9 atingida.\u00a0O derretimento do combust\u00edvel pode ocorrer:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>Domina\u00e7\u00e3o lenta da haste de combust\u00edvel.\u00a0No caso de um aumento no overpower do combust\u00edvel que \u00e9 lento em compara\u00e7\u00e3o com a taxa de transfer\u00eancia de calor atrav\u00e9s do combust\u00edvel, a fus\u00e3o ocorre apenas em escala local.<\/span><\/li>\n<li><span>Perda do dissipador de calor final.\u00a0No caso de perda de refrigerante do reator, a pot\u00eancia da haste diminui, a temperatura do combust\u00edvel \u00e9 apenas algumas dezenas de graus Celsius acima da temperatura do revestimento.<\/span><\/li>\n<li><span>Acidentes RIA.\u00a0Nesses acidentes, a grande e r\u00e1pida deposi\u00e7\u00e3o de energia no combust\u00edvel pode resultar em derretimento, fragmenta\u00e7\u00e3o e dispers\u00e3o do combust\u00edvel.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<h2><span>Acidente de derretimento do n\u00facleo do reator<\/span><\/h2>\n<p><strong><span>Acidente de fus\u00e3o do n\u00facleo do reator<\/span><\/strong><span>\u00a0\u00e9 um evento ou sequ\u00eancia de eventos que resulta no derretimento de parte do combust\u00edvel no n\u00facleo do reator.\u00a0Embora este evento seja muito improv\u00e1vel, n\u00e3o pode ser descartado.\u00a0S\u00e3o muitas e muitas barreiras que precisam ser transpostas.\u00a0Especialmente, a falha comum (geralmente 3&#215;100%) do Sistema de Resfriamento Central de Emerg\u00eancia (ECCS) deve ocorrer ap\u00f3s perda severa de acidente de refrigerante.<\/span><\/p>\n<p><span>Este tipo de acidente \u00e9 conhecido sob o termo\u00a0<\/span><strong><span>fus\u00e3o nuclear<\/span><\/strong><span>\u00a0(derretimento do n\u00facleo), mas isso n\u00e3o \u00e9 definido oficialmente pela Ag\u00eancia Internacional de Energia At\u00f4mica ou pela Comiss\u00e3o Reguladora Nuclear.\u00a0O acidente de derretimento do n\u00facleo \u00e9 um grave acidente de reator nuclear que resulta em danos ao n\u00facleo por superaquecimento.\u00a0Ocorre quando o calor gerado por um reator nuclear excede o calor removido pelos sistemas de resfriamento a ponto de pelo menos um elemento do combust\u00edvel nuclear exceder seu ponto de fus\u00e3o.\u00a0O calor que causa a fus\u00e3o de um reator pode se originar da rea\u00e7\u00e3o nuclear em cadeia, mas mais comumente o\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/reactor-operation\/residual-heat\/decay-heat-decay-energy\/\"><span>calor de decaimento<\/span><\/a><span>\u00a0dos produtos de fiss\u00e3o contidos nas varetas de combust\u00edvel \u00e9 a fonte prim\u00e1ria de calor.<\/span><\/p>\n<p><span>Se o n\u00facleo do reator permanecer seco por um per\u00edodo de tempo consider\u00e1vel, a temperatura das varetas de combust\u00edvel aumenta e pode atingir localmente n\u00edveis que causam degrada\u00e7\u00e3o significativa e irrevers\u00edvel do n\u00facleo.\u00a0Os mecanismos dessa degrada\u00e7\u00e3o s\u00e3o qu\u00edmicos e mec\u00e2nicos.\u00a0Dependendo dos n\u00edveis de temperatura locais, a degrada\u00e7\u00e3o pode resultar em produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio mais ou menos severa, libera\u00e7\u00e3o de produto de fiss\u00e3o (FP) e forma\u00e7\u00e3o e propaga\u00e7\u00e3o de c\u00f3rio fundido em dire\u00e7\u00e3o \u00e0 cabe\u00e7a inferior.<\/span><\/p>\n<p><span>Refer\u00eancia especial: Acidentes de derretimento do n\u00facleo do reator de energia nuclear ISBN: 978-2-7598-1835-8, IRSN 2015.<\/span><\/p>\n<h2><span>Corium<\/span><\/h2>\n<p><strong><span>Corium<\/span><\/strong><span>, tamb\u00e9m chamado de material contendo combust\u00edvel (FCM), \u00e9 um material semelhante \u00e0 lava criado no n\u00facleo de um reator nuclear durante um acidente de fus\u00e3o.\u00a0Isso consiste de:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>mistura de combust\u00edvel nuclear e revestimento de zirc\u00f4nio oxidado,<\/span><\/li>\n<li><span>produtos de fiss\u00e3o,<\/span><\/li>\n<li><span>hastes de controle,<\/span><\/li>\n<li><span>materiais estruturais das partes afetadas do reator, produtos de sua rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica com ar, \u00e1gua e vapor,<\/span><\/li>\n<li><span>e, no caso de rompimento do vaso do reator, concreto derretido do piso da sala do reator.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>Se a temperatura atingir o ponto de fus\u00e3o do UO2, o combust\u00edvel degrada-se geralmente a partir do centro do n\u00facleo.\u00a0Devido \u00e0 forma\u00e7\u00e3o dos\u00a0<\/span><strong><span>l\u00edquidos eut\u00e9ticos<\/span><\/strong><span>, a temperatura de fus\u00e3o pode ser v\u00e1rias centenas de graus abaixo do ponto de fus\u00e3o do UO2 (3100 K).\u00a0O zirc\u00f4nio do combust\u00edvel clad, juntamente com outros metais, reage com a \u00e1gua e produz\u00a0<\/span><strong><span>di\u00f3xido de zirc\u00f4nio<\/span><\/strong><span>\u00a0e\u00a0<\/span><strong><span>hidrog\u00eanio<\/span><\/strong><span>.\u00a0A produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio \u00e9 um grande perigo em acidentes com reatores.\u00a0\u00c0 medida que a massa fundida eut\u00e9tica aumenta, a po\u00e7a de c\u00f3rio pode se formar e se expandir axial e radialmente no n\u00facleo at\u00e9 atingir o defletor ou a placa de suporte do n\u00facleo.\u00a0Neste momento, o c\u00f3rio flui para a parte inferior da cabe\u00e7a.\u00a0A degrada\u00e7\u00e3o pode resultar em configura\u00e7\u00f5es muito diferentes no n\u00facleo simultaneamente, variando de hastes intactas ou pouco degradadas at\u00e9 a forma\u00e7\u00e3o de uma po\u00e7a de c\u00f3rio ou um leito de detritos.<\/span><\/p>\n<p><span>Em todos os casos, o c\u00f3rio evapora gradativamente a \u00e1gua presente na cabe\u00e7a inferior.\u00a0Se n\u00e3o houver abastecimento adicional de \u00e1gua e a configura\u00e7\u00e3o dos detritos n\u00e3o puder ser resfriada de forma eficaz, a temperatura dos materiais aumenta gradativamente at\u00e9 atingir o ponto de fus\u00e3o das estruturas de a\u00e7o (placas, tubos, etc.) localizadas na cabeceira inferior.\u00a0No caso de resfriamento adequado do c\u00f3rio, ele pode solidificar e o dano \u00e9 limitado ao pr\u00f3prio reator.\u00a0No entanto, na aus\u00eancia de resfriamento adequado, o c\u00f3rio pode derreter atrav\u00e9s do vaso do reator e fluir para fora ou ser ejetado como uma corrente fundida pela press\u00e3o dentro do vaso do reator.<\/span><\/p>\n<p><span>No entanto, o reabastecimento do n\u00facleo pode n\u00e3o ser ben\u00e9fico em todas as condi\u00e7\u00f5es.\u00a0Os seguintes fen\u00f4menos podem ocorrer durante a inunda\u00e7\u00e3o:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>gera\u00e7\u00e3o massiva de vapor, com produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio e aumento do reator<\/span><\/li>\n<li><span>press\u00e3o do sistema de refrigera\u00e7\u00e3o;<\/span><\/li>\n<li><span>explos\u00e3o de vapor atrav\u00e9s da intera\u00e7\u00e3o c\u00f3rio-\u00e1gua;<\/span><\/li>\n<li><span>continua\u00e7\u00e3o da fus\u00e3o do n\u00facleo, apesar do influxo de \u00e1gua;<\/span><\/li>\n<li><span>libera\u00e7\u00e3o mais r\u00e1pida de produtos de fiss\u00e3o.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>No caso de falha do vaso do reator durante um acidente de derretimento do n\u00facleo, o c\u00f3rio resultante desse derretimento do n\u00facleo e o derretimento das estruturas internas ser\u00e3o derramados no tapete de base do po\u00e7o do reator.\u00a0A\u00a0<\/span><strong><span>intera\u00e7\u00e3o n\u00facleo fundido-concreto<\/span><\/strong><span>\u00a0(MCCI) \u00e9 tratada como um dos importantes fen\u00f4menos que podem levar \u00e0 falha tardia de conten\u00e7\u00e3o por penetra\u00e7\u00e3o do manto de base em um hipot\u00e9tico acidente grave de reatores de \u00e1gua leve (LWRs).\u00a0O processo \u00e9 impulsionado pela alta temperatura inicial do c\u00f3rio fundido e pelo calor de decaimento que \u00e9 gerado dentro do fundido pelo decaimento radioativo dos produtos de fiss\u00e3o.\u00a0Obviamente, a progress\u00e3o do MCCI \u00e9 de suma import\u00e2ncia e desempenha um papel fundamental para amea\u00e7ar a integridade da conten\u00e7\u00e3o, a \u00faltima barreira dos produtos da fiss\u00e3o.<\/span><\/p>\n<p><span>\u00a0<\/span><\/p>\n<\/div><\/div>\n<div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-accordion su-u-trim\"><div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus\" data-scroll-offset=\"0\" data-anchor-in-url=\"no\"><div class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\"><span class=\"su-spoiler-icon\"><\/span>Refer\u00eancias:<\/div><div class=\"su-spoiler-content su-u-clearfix su-u-trim\">\n<p><span>Ci\u00eancia de materiais:<\/span><\/p>\n<ol>\n<li><span>Departamento de Energia dos EUA, Ci\u00eancia de Materiais.\u00a0DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 e 2. Janeiro de 1993.<\/span><\/li>\n<li><span>Departamento de Energia dos EUA, Ci\u00eancia de Materiais.\u00a0DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 e 2. Janeiro de 1993.<\/span><\/li>\n<li><span>William D. Callister, David G. Rethwisch.\u00a0Ci\u00eancia e Engenharia de Materiais: Uma Introdu\u00e7\u00e3o 9\u00aa Edi\u00e7\u00e3o, Wiley;\u00a09 edi\u00e7\u00e3o (4 de dezembro de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.<\/span><\/li>\n<li><span>Eberhart, Mark (2003).\u00a0Por que as coisas quebram: entendendo o mundo pela maneira como ele se desfaz.\u00a0Harmonia.\u00a0ISBN 978-1-4000-4760-4.<\/span><\/li>\n<li><span>Gaskell, David R. (1995).\u00a0Introdu\u00e7\u00e3o \u00e0 Termodin\u00e2mica dos Materiais (4\u00aa ed.).\u00a0Editora Taylor e Francis.\u00a0ISBN 978-1-56032-992-3.<\/span><\/li>\n<li><span>Gonz\u00e1lez-Vi\u00f1as, W. &amp; Mancini, HL (2004).\u00a0Uma Introdu\u00e7\u00e3o \u00e0 Ci\u00eancia dos Materiais.\u00a0Princeton University Press.\u00a0ISBN 978-0-691-07097-1.<\/span><\/li>\n<li><span>Ashby, Michael;\u00a0Hugh Shercliff;\u00a0David Cebon (2007).\u00a0Materiais: engenharia, ci\u00eancia, processamento e design (1\u00aa ed.).\u00a0Butterworth-Heinemann.\u00a0ISBN 978-0-7506-8391-3.<\/span><\/li>\n<li><span>JR Lamarsh, AJ Baratta, Introdu\u00e7\u00e3o \u00e0 Engenharia Nuclear, 3\u00aa ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.<\/span><\/li>\n<\/ol>\n<\/div><\/div><\/div><div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div><\/div><\/div><div class=\"su-divider su-divider-style-default\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div><div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\"><\/div><\/div><div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\">\n<p><span>Veja acima:<\/span><br \/>\n<span>Problemas de material<a href=\"https:\/\/material-properties.org\" class=\"su-button su-button-style-flat\" style=\"color:#606060;background-color:#ffffff;border-color:#cccccc;border-radius:10px;-moz-border-radius:10px;-webkit-border-radius:10px\" target=\"_self\"><span style=\"color:#606060;padding:7px 20px;font-size:16px;line-height:24px;border-color:#ffffff;border-radius:10px;-moz-border-radius:10px;-webkit-border-radius:10px;text-shadow:0px 0px 0px #000000;-moz-text-shadow:0px 0px 0px #000000;-webkit-text-shadow:0px 0px 0px #000000\"><i class=\"sui sui-link\" style=\"font-size:16px;color:#5d5d5d\"><\/i> <\/span><\/a><\/span><\/p><\/div><\/div><div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\"><\/div><\/div><\/span><\/p>\n<p><span><div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div><\/span><\/p>\n<p><span>Esperamos que este artigo,\u00a0<\/span><strong><span>Derretimento de Combust\u00edvel Nuclear<\/span><\/strong><span>, ajude voc\u00ea.\u00a0Se sim,\u00a0<\/span><strong><span>d\u00ea um like<\/span><\/strong><span>\u00a0na barra lateral.\u00a0O objetivo principal deste site \u00e9 ajudar o p\u00fablico a aprender algumas informa\u00e7\u00f5es interessantes e importantes sobre materiais e suas propriedades.<\/span><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Esperamos que este artigo,\u00a0Derretimento de Combust\u00edvel Nuclear, ajude voc\u00ea.\u00a0Se sim,\u00a0d\u00ea um like\u00a0na barra lateral.\u00a0O objetivo principal deste site \u00e9 ajudar o p\u00fablico a aprender algumas informa\u00e7\u00f5es interessantes e importantes sobre materiais e suas propriedades. &nbsp;<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[53],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v21.2 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>O que \u00e9 Fus\u00e3o de Combust\u00edvel Nuclear - Defini\u00e7\u00e3o | Propriedades do Material<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Embora o ponto de fus\u00e3o do UO2 seja superior a 2.800\u00b0C, o combust\u00edvel geralmente \u00e9 operado em temperaturas de pico muito mais baixas (menos de 1.400\u00b0C). Isso fornece margem suficiente para o derretimento do combust\u00edvel e para a perda da integridade do combust\u00edvel. Em geral, o derretimento de combust\u00edvel deve ser exclu\u00eddo tamb\u00e9m para acidentes de condi\u00e7\u00e3o III e IV. 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