O que é sódio e NaK – Reator Coolant – Definição

NaK contendo 40% a 90% de potássio em peso é líquido à temperatura ambiente. A mistura eutética consiste em 77% de potássio e 23% de sódio. O sódio e o NaK não corroem o aço em grau significativo e são compatíveis com muitos combustíveis nucleares, permitindo uma ampla variedade de materiais estruturais. Como o sódio reage violentamente com a água, no entanto, os SFRs exigem a colocação de um trocador de calor intermediário entre o núcleo do reator e o gerador de vapor . Essa tecnologia de alta tecnologia requer muita experiência; portanto, poucos países desenvolveram seu próprio projeto de reator rápido.

Propriedades dos metais líquidos

Propriedades dos metais líquidos

Na física, o metal líquido consiste em ligas com pontos de fusão muito baixos, que formam um líquido eutético à temperatura ambiente. Na engenharia de reatores, metais líquidos são ligas com baixo ponto de fusão, permitindo que o líquido de arrefecimento do reator seja líquido na faixa operacional de temperaturas (geralmente acima da temperatura ambiente).

Os metais líquidos podem ser usados ​​como fluido de refrigeração do reator, porque possuem excelentes propriedades de transferência de calor e podem ser empregados em sistemas de baixa pressão, como é o caso dos reatores rápidos resfriados a sódio (SFRs). A característica única dos metais no que diz respeito à sua estrutura é a presença de portadores de carga, elétrons especificamente livres, proporcionando alta condutividade elétrica e alta condutividade térmica . O uso de refrigerantes de metal líquido tornou possível proporcionar alta taxa de transferência de calor em usinas de energia, bem como as temperaturas das superfícies de trabalho de suas construções próximas à temperatura do refrigerante.

Além disso, os metais líquidos utilizados na engenharia de reatores são absorvedores muito fracos de nêutrons, permitindo que os reatores de metais líquidos operem com espectro rápido de nêutrons. Um reator rápido de metal líquido é um reator de alta densidade de potência, que não precisa de moderador de nêutrons .

As principais diferenças entre reatores térmicos e rápidos são, obviamente, em seções transversais de nêutrons , que exibem dependência energética significativa . Pode ser caracterizada pela razão de captura / fissão , que é menor nos reatores rápidos . Há também uma diferença no número de nêutrons produzidos por uma fissão , que é maior nos reatores rápidos do que nos reatores térmicos. Essas diferenças muito importantes são causadas principalmente por diferenças nos fluxos de nêutrons . Portanto, é muito importante conhecer a distribuição detalhada de energia de nêutrons no núcleo de um reator.

A desvantagem de muitos metais líquidos também é sua alta atividade química na interação com oxigênio, água e materiais estruturais, que podem causar deterioração da transferência de calor na planta sob certas condições.

Número de Nusselt para reatores de metais líquidos

Um reator refrigerado a metal líquido é um tipo avançado de reator nuclear, onde o refrigerante primário é um metal líquido.  Os metais líquidos podem ser usados ​​como refrigerante, pois possuem excelentes propriedades de transferência de calor e podem ser empregados em sistemas de baixa pressão, como é o caso dos reatores rápidos resfriados a sódio (SFRs). A característica única dos metais no que diz respeito à sua estrutura é a presença de portadores de carga, elétrons especificamente livres, proporcionando alta condutividade elétrica e alta condutividade térmica . Essa condutividade térmica muito alta, juntamente com causas de baixa viscosidade, correlações típicas de transferência de calor (por exemplo, Dittus-Boelter) não pode ser usado.

Correlação Graber-Rieger

Correlação FFTF