INB produz mais uma recarga de Angra 2

by Diário do Vale

18-05-15 Usina INB - Felipe Vieira  (117)

Precisão: Processo de fabricação do combustível nuclear exige alta tecnologia
(Foto: Felipe Vieira)

Resende –

Enquanto uma equipe de técnicos das Indústrias Nucleares do Brasil (INB) dá suporte à troca da 21ª recarga de Angra 1, a Fábrica de Combustível Nuclear (FCN) da INB em Resende começou a produção da décima-segunda recarga de Angra 2. O início do transporte desta recarga, composta por cinquenta e dois elementos combustíveis (ECs), com destino a Angra dos Reis, está previsto para o final de agosto.
Para essa recarga já foram produzidas 8.995 Kg de dióxido de urânio em pó e 5.105 kg de pastilhas, que correspondem respectivamente a 29% e 16% do seu total. Para a montagem dos elementos combustíveis foram fabricados 10% dos bocais inferiores, 15% dos bocais superiores e 716 varetas, que equivalem a 6% do necessário.

Angra 3

Para a primeira região do núcleo de Angra 3 (que contará com três regiões), já foram produzidos na FCN 69 ECs, com um grau de 1,9% de enriquecimento. Durante os intervalos da fabricação das recargas de Angra 1 e 2, serão produzidos mais 64 ECs, das outras duas regiões. A previsão inicial é que Angra 3 entre em operação em 2018.

O que é o combustível nuclear

O Elemento Combustível é composto por pastilhas de dióxido de urânio montadas em tubos de uma liga metálica especial – o zircaloy -, formando um conjunto de varetas cuja estrutura, que tem até 5 metros de altura, é mantida rígida por reticulados chamados grades espaçadoras.
Colocado dentro dos reatores das usinas nucleares, o urânio contido no elemento combustível libera calor devido à fissão de seus átomos, produzindo o vapor que faz girar as turbinas das usinas, gerando assim energia elétrica.
Cada elemento combustível tem capacidade para abastecer de energia elétrica 42.000 residências de porte médio, durante um mês.
Os elementos combustíveis produzido pela INB para as usinas Angra 1 e Angra 2 são de diferentes tecnologias. O elemento combustível produzido pela INB para a Usina Angra 1 é de tecnologia Westinghouse. Seu conjunto possui 235 varetas combustíveis, oito grades espaçadoras, 20 tubos guias, um tubo de instrumentação e dois bocais (um inferior e um superior).
Já o elemento combustível fabricado para abastecer Angra 2 é de tecnologia Siemens/Areva e seu conjunto possui 236 varetas combustíveis. Conta ainda com nove grades espaçadoras, 20 tubos guias e dois bocais (um inferior e um superior).

A fabricação

Em Resende, na Fábrica de Combustível Nuclear Componentes e Montagem são montados os elementos combustíveis e produzidos os seus componentes. Para a montagem de um elemento combustível, que abastece as usinas nucleares, são necessários vários componentes, todos produzidos com estrutura capaz de suportar as condições de um reator nuclear visando sempre sua operação segura . Os elementos combustíveis que abastecem as usinas de Angra 1 e 2, em Angra dos Reis (RJ) são fabricados pela INB em sua unidade localizada em Resende (RJ).
Um elemento combustível é formado por mais de 230 varetas combustíveis rigidamente posicionadas em uma estrutura metálica formada por grades espaçadoras. Cada vareta tem quatro metros de comprimento e cerca de 10 milímetros de diâmetro. Nelas são armazenadas as pastilhas de UO2. Também fazem parte do elemento combustível, tubos guias e bocais, entre outros componentes.
A FCN Componentes e Montagem tem capacidade nominal de 250 t anuais de urânio (U) – cerca de 100 t /U, que são suficientes para a primeira carga de um reator de similar ao de Angra 2 – ou para recargas anuais de até três reatores esse porte.
A fabricação do elemento combustível envolve uma alta sofisticação em precisão mecânica e garantia da qualidade. Equipamentos de ultra-som, raios X, soldas especiais, medições a laser, microscópios e outros recursos sofisticados são comumente utilizados em seus processos de produção e controle.

Como é produzido o combustível

O urânio é um metal encontrado em formações rochosas da crosta terrestre. De sua forma natural até o material que é empregado nas usinas nucleares para produzir energia, ele passa por um longo ciclo, que tem seis etapas.

Mineração

Na usina de beneficiamento o urânio é extraído do minério, purificado e concentrado sob a forma de um sal de cor amarela, conhecido como “yellowcake”, matéria prima para produção da energia gerada em um reator nuclear. Estas atividades são desenvolvidas na INB Caetité.

Conversão

É a transformação do yellowcake  em hexafluoreto de urânio. Na usina de conversão, o urânio, sob a forma de yellowcake, é dissolvido e purificado, obtendo-se então o urânio nuclearmente puro. A seguir, é convertido para o estado gasoso, o hexafluoreto de urânio, para permitir a transformação seguinte: enriquecimento isotópico. A INB vai implantar, até 2023, uma planta de conversão do yellow em hexafluoreto de urânio, que é a matéria-prima do processo de enriquecimento do produto. A empresa já domina a tecnologia, mas a demanda – antes de Angra 3 – era pequena para justificar sua implantação.

Enriquecimento

O urânio 235 é a substância responsável pela reação em cadeia nos reatores nucleares. A operação de enriquecimento do urânio tem por objetivo aumentar a concentração do urânio 235 de 0,7% para cerca de 3%, o  que permite sua utilização como combustível para geração de energia elétrica. O Brasil também domina essa tecnologia, mas ainda não a usa em escala industrial em virtude da baixa demanda, o que deve mudar com a construção de Angra 3.

Reconversão

Reconversão é o retorno do hexafluoreto de urânio ao estado sólido, sob a forma de pó de dióxido de urânio. No estado sólido, em recipientes cilíndricos, o urânio enriquecido, na forma de hexafluoreto de urânio, é levado para aquecimento no vaporizador . A 100°C, já no estado gasoso, é misturado com outros dois gases: gás carbônico (CO2) e gás amoníaco (NH3), em um tanque precipitador, contendo água desmineralizada (pura). A reação química entre estes compostos produz o tricarbonato de amônio e uranila (TCAU), sólido amarelo insolúvel em água. Em seguida, o conteúdo do precipitador é bombeado para filtros rotativos a vácuo, onde o pó de TCAU é seco e transportado para o alimentador do forno. No forno de leito fluidizado, à temperatura de 600° C, o TCAU é alimentado juntamente com gás hidrogênio (H2) e vapor d’água .
O produto gerado – dióxido de urânio, ainda instável – é descarregado no estabilizador, onde recebe a adição de gás nitrogênio e ar. Após a estabilização, o UO2 é transportado para grandes caixas giratórias misturadoras, os homogeneizadores, onde a este pó é adicionado outro composto de urânio (U308), estando pronto e à disposição da FCN Pastilhas.

Produção de pastilhas

Duas pastilhas de urânio produzem energia suficiente para atender, por um mês, uma residência média em que vivam quatro pessoas. Estas pastilhas de dióxido de urânio (UO2), que tem a forma de um cilindro de mais ou menos um centímetro de comprimento e de diâmetro e, após serem submetidas a diversos testes, estarão aptas a compor o Elemento Combustível, combustível para centrais nucleares.

Fabricação do elemento combustível

É composto pelas pastilhas de dióxido de urânio montadas em tubos de uma liga metálica especial – o zircaloy – formando um conjunto de varetas, cuja estrutura é mantida rígida por reticulados chamados grades espaçadoras.
O elemento combustível é a fonte geradora do calor para geração de energia elétrica, em uma usina nuclear, devido à fissão de núcleos de átomos de urânio.
Ele é um conjunto de 235 varetas combustíveis rigidamente posicionadas em uma estrutura metálica, formada por grades espaçadoras; 21 tubos-guias e dois bocais, um inferior e outro superior. Nos tubos-guias são inseridas as barras de controle da reação nuclear. Antes de serem unidas a estes tubos por solda eletrônica, as grades espaçadoras são alinhadas por equipamentos de alta precisão. A solda das extremidades das varetas se dá em atmosfera de gás inerte e sua qualidade é verificada por raios-X.
As pastilhas de urânio, antes de serem inseridas nas varetas combustíveis, são pesadas e arrumadas em carregadores e secadas em fornos especiais. Simultaneamente, os tubos de zircaloy têm suas medidas conferidas por testes de ultra-som e são minuciosamente limpos. Só então as pastilhas são acomodadas dentro das varetas sob a pressão de uma mola afastada do urânio através de isolantes térmicos de óxido de alumínio.
Um elemento combustível supre de energia 42.000 residências médias durante um mês.

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4 comments

Luciano 31 de maio de 2015, 20:55h - 20:55

Mas não identifica o Estado, animal muitas pessoas nem sequer sabe onde fica Caetité.

Luciano 30 de maio de 2015, 17:51h - 17:51

Antes o yellow cake saia da Bahia rumo ao Canadá e Holanda pra serem enriquecido e gaseificados e só depois eram encaminhados Eletronuclear.

Luciano 30 de maio de 2015, 17:46h - 17:46

É interessante salientar que as jazidas de urânio ficam na cidade de Caetité na Bahia onde existe uma unidade da INB.

Observador 31 de maio de 2015, 11:44h - 11:44

se tivesse lido a matéria com atenção iria notar que na parte mineração descreve isso.

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