O aumento no consumo de energia é parte essencial no processo de desenvolvimento mundial.

A energia nuclear é produzida através do processo de fissão nuclear, ou seja, através da quebra dos átomos de urânio- 235. Este processo ocorre dentro do reator nuclear liberando energia em forma de calor a ser utilizada para a produção da eletricidade.

A solução do problema energético não está em uma única forma de energia: esta no conjunto de várias alternativas que devem ser exploradas, pois cada fonte de energia é  apropriada para uma necessidade diferente. Neste contexto, a energia nuclear têm seu papel de grande relevância no  mundo, desde que seja gerada com segurança e utilizada nas aplicações adequadas.

Existe hoje, de fato, uma moratória mundial na energia nuclear, causada pela não aceitação da energia nuclear pelo público, devido aos problemas de segurança, economia e lixo nuclear.

A segurança dos reatores atuais baseia-se em sistemas especiais. Cada incidente ou acidente que aconteceu na história da operação dos reatores, levou os projetistas a implementarem sistemas de segurança ainda mais complexos, conseqüentemente aumentando seus custos. No entanto, todas estas medidas não conseguiram conquistar a confiança do público.

A solução na opinião de muitos cientistas e tecnologistas  está em um novo conceito de reator nuclear que seja inerentemente seguro.

Este conceito elimina as possíveis conseqüências de  acidentes. Este reator só opera quando todos os seus componentes funcionam bem, uma vez que qualquer problema causa a sua subcriticalidade automática ou seja, estado de não funcionamento do reator e a retirada imediata do combustível nuclear do seu núcleo.

Uma nova concepção de reator nuclear baseado na  concepção de leito fluidizado está em desenvolvimento no Departamento de Engenharia Nuclear da Universidade  Federal do Rio Grande do Sul.

O reator nuclear a leito fluidizado é composto por  módulos, portanto podem ser construídos reatores de qualquer tamanho.

Outra característica importante está na sua implicidade em projeto, permitindo que o Brasil, tenha condições de desenvolver, projetar e, finalmente, construir este reator.
 
 

  Simplicidade de projeto, conseqüentemente baixo custo,  confiável e podendo ser construído com infra- estrutura  existente nos países em desenvolvimento com o Brasil.

  O  Reator, por natureza, é inerentemente seguro. O sistema de controle é simples e dispensa sofisticados sistemas de controle dos reatores atuais.

  O reator é feito em sistema modular: desta forma qualquer tamanho de reator pode ser construído a partir do módulo básico.

  O combustível queimado pode ser utilizado, por exemplo,diretamente na irradiação de alimentos e grãos para  armazenagem, na medicina e em outras aplicações  industriais.

  Não são necessários grandes e fortes prédios de contenção, pois sendo um sistema modular elimina possibilidade de grande liberação de energia num acidente. Apesar disto, o reator esta num prédio subterrâneo para reduzir um impacto visual.

  Possibilidade de contínuo reabastecimento de combustível, enquanto o reator está em operação, sem uso de equipamento complicado.

  Este reator não possui componentes pesados. Isso torna sua fabricação simples e mais econômica, além de facilitar o transporte de seus componentes.

  Métodos relativamente simples e conseqüentemente econômicos de fabricação de combustível.

  As pastilhas de combustível terão o mesmo enriquecimento evitando o problema de custo de fabricação adicional e utilização de vários enriquecimentos.

  O reator não sofre as conseqüências de um acidente por perda de refrigerante.
 
 

Este módulo pode ser dividido em um núcleo na sua parte superior e uma câmara de combustível na parte inferior. O núcleo é formado por um tubo de fluidização cilíndrico de 25 cm de diâmetro interno, circundado por uma carcaça de forma hexagonal. A câmara de combustível é composta de um tubo de 10 cm de diâmetro interno, o qual está no prolongamento do tubo de fluidização. Entre o tubo de fluidização e a carcaça hexagonal e por conseguinte, entre a câmara de combustível e a carcaça circular, que está no prolongamento da carcaça hexagonal, forma-se um anel no qual a água entra pela parte superior, penetrando após na câmara de combustível por perfurações existentes na sua extremidade inferior. Na parte superior do reator existe uma tela que assegura o limite máximo da altura de leito fluidizado. Um anel de controle cilíndrico, absorvedor de nêutrons está conectado a esta tela. Dentro da câmara de combustível existe combustível na forma de esferas de dióxido de urânio (UO2) levemente enriquecido revestido com zircaloy, com diâmetro aproximado de 0,8 cm.

A alimentação do combustível será feita através do centro do eixo oco do acionamento da tela limitadora. Na base inferior da câmara de combustível existe uma válvula acionada através de um sistema hidráulico que permite a retirada de combustível do interior da câmara para um reservatório onde ficará permanentemente esfriado. A parte inferior do reator, ou seja, a carcaça circular, é aterrada numa camada de grafite. Na parte superior do tubo de fluidização existe um gerador de vapor do tipo "shell and tube". O fluxo de refrigerante ''e feito através de uma bomba em circuito fechado.

No módulo existe um pressurizador para estabilizar a pressão e uma válvula de despressurização, que injeta vapor no condensador, quando é necessário diminuir a pressão para permitir a abertura da válvula de descarga do combustível.

Em torno do reator existe um refletor de grafite e blindagem biológica.
 
 
Funcionamento do Reator

Conforme cálculos preliminares, a variação na razão entre a quantidade de moderador e combustível resulta numa faixa de reatividade crescente num certo intervalo de porosidade, atingindo um valor máximo, e decrescendo posteriormente com ulterior aumento na porosidade. (Ver a figura abaixo).

Baseado neste fato, o reator compensará a diminuição de reatividade, devido à queima de combustível à produção de venenos, através de um aumento de porosidade. A porosidade é controlada através do fluxo de refrigerante.

Como segurança adicional existe uma tela que serve como limitante ao aumento de porosidade acima do valor desejado, ou seja, o máximo permitido.

No caso de um acidente de perda de refrigerante, ou qualquer outro tipo de acidente, ocorrerá um desligamento automático da bomba, com conseqüente precipitação do combustível do núcleo para a câmara de combustível, onde devido à configuração geométrica o sistema se torna altamente subcrítico.

Se desejado, o combustível pode ser retirado através da válvula de descarga de combustível para um reservatório onde ficará permanentemente armazenado.

Outra alternativa seria, com injeção de água, alterar o nível do reservatório até cobrir a base do reator, fazendo com que o mesmo fique permanentemente esfriado.
 
 

As quatro maiores áreas de discussão no controle do reator são: início do processo, operação em estado estacionário, parada e estado transiente.

Quando o reator começa a operar, o núcleo está a uma temperatura muito mais baixa que a temperatura de operação. Devido ao coeficiente negativo de temperatura, o reator deve alcançar a potência máxima através de sucessivos ajustes da velocidade do fluxo refrigerante, com conseqüente alteração na porosidade, variando, desta maneira, a razão moderador  combustível. Este ajuste implica em que se faça uma alteração da altura da tela limitadora em vários passos. Durante as condições normais de operação, pequenas flutuações de reatividade são controladas através da variação do fluxo de refrigerante no intervalo de compensação compreendido entre o nível superior do leito e a tela limitadora.

Para compensar os efeitos da queima do combustível, eleva-se o nível da tela limitadora e aumenta-se o fluxo de refrigerante. A parada do reator é facilmente obtida através do decréscimo da velocidade da bomba, causando diminuição da porosidade do núcleo. O leito em colapso é altamente subcrítico.