Diferença entre a barra de controle e o moderador de nêutrons

o diferença chave entre a haste de controle e o moderador de nêutrons é que as barras de controle são capazes de absorver nêutrons, enquanto os moderadores de nêutrons podem diminuir a velocidade dos nêutrons.

A haste de controle e o moderador de nêutrons são dois componentes dos reatores nucleares. Esses dois componentes têm dois papéis diferentes, mas importantes, a desempenhar. A haste de controle controla a reação em cadeia nuclear absorvendo nêutrons, mas o moderador de nêutrons controla a reação em cadeia nuclear reduzindo a velocidade dos nêutrons.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é haste de controle 
3. O que é moderador de nêutrons
4. Comparação lado a lado - barra de controle versus moderador de nêutrons em forma de tabela
5. Resumo

O que é haste de controle?

Uma haste de controle é um componente de um reator nuclear que pode absorver nêutrons. O nome desse componente é dado como tal, porque seu papel principal é controlar a taxa de fissão de urânio ou plutônio usado no reator nuclear absorvendo nêutrons. A composição das hastes de controle geralmente inclui elementos químicos como boro, cádmio, prata, etc. Esses elementos químicos são capazes de absorver nêutrons sem sofrer nenhuma reação de fissão. Além disso, esses elementos químicos têm diferentes seções transversais de captura de nêutrons para nêutrons com várias energias.

Figura 01: Barra de controle

As hastes de controle são colocadas dentro do núcleo do reator nuclear. Eles são então ajustados para controlar a reação em cadeia nuclear que ocorre no núcleo. É importante principalmente no controle da produção térmica do reator, da taxa de produção de vapor e da produção de eletricidade..

O número de hastes de controle que são inseridas no núcleo e a distância na qual as hastes são inseridas têm uma influência muito forte na reatividade do reator nuclear. Normalmente, um reator nuclear recém-construído tem suas hastes de controle totalmente inseridas. Eles são parcialmente removidos quando a reação em cadeia nuclear inicia.

O que é moderador de nêutrons?

Um moderador de nêutrons é um componente de um reator nuclear que pode retardar os nêutrons. É considerado um meio que pode desacelerar rapidamente os nêutrons, reduzindo sua velocidade. No entanto, esse componente é muito importante porque pode desacelerar os nêutrons sem capturar nenhum deles. Os nêutrons são deixados com energia cinética mínima por esse componente. Esses nêutrons são chamados de nêutrons térmicos e são mais suscetíveis que os nêutrons rápidos para a propagação da reação em cadeia nuclear.

O moderador de nêutrons mais comumente usado em um reator nuclear típico é a “água leve”. Como alternativas, podemos usar grafite sólida e água pesada. A energia cinética reduzida do nêutron é transferida para o moderador. Aqui, a energia é convertida na energia potencial do material moderador.

A fissão do urânio-235 nos reatores térmicos de nêutrons forma dois produtos de fissão: nêutrons livres de movimento rápido e energia. Isso inicia uma reação em cadeia porque o processo de liberação de nêutrons pode ser auto-sustentável. Além disso, isso pode liberar energia muito alta. A seção transversal da fissão é o componente em que os eventos de fissão adicionais são determinados. A seção transversal da fissão depende da velocidade dos nêutrons. Portanto, como medida de controle, o uso de um moderador de nêutrons é muito importante. Entretanto, em reatores rápidos, não há moderadores de nêutrons.

Qual é a diferença entre a barra de controle e o moderador de nêutrons?

Barras de controle e moderador de nêutrons são dois componentes em um reator nuclear. A principal diferença entre a barra de controle e o moderador de nêutrons é que as barras de controle são capazes de absorver nêutrons, enquanto os moderadores de nêutrons podem diminuir a velocidade dos nêutrons. As barras de controle controlam a reação em cadeia nuclear capturando nêutrons, mas o moderador de nêutrons não captura nenhum nêutron.

O infográfico abaixo resume a diferença entre a haste de controle e o moderador de nêutrons.

Resumo - Control Rod vs Neutron Moderator

Barras de controle e moderador de nêutrons são dois componentes em um reator nuclear. A principal diferença entre a barra de controle e o moderador de nêutrons é que as barras de controle são capazes de absorver nêutrons, enquanto os moderadores de nêutrons podem diminuir a velocidade dos nêutrons.

Referência:

1. Wheeler, Mason WheelerMason. "Como funcionam as hastes de controle?" Troca de pilha física, 1 de novembro de 1964, disponível aqui.

Cortesia da imagem:

1. “Montagem da haste de controle PWR” Por Nic Ransby - (Domínio Público) via Commons Wikimedia
2. “Seção transversal da fissão U235” - Gráfico feito com o pacote de software Origin no meu PC. Dados do banco de dados público http://t2.lanl.gov/data/ Biblioteca ENDF / B-VII de dados avaliados de nêutrons de incidentes (Domínio Público) via Commons Wikimedia