As catástrofes naturais no Japão e seus impactos nos reatores nucleares de Fukushima

1. As catástrofes naturais no Japãoe seus impactos nos reatores nucleares de Fukushima • Antonio Carlos Marques Alvim • Paulo Fernando Ferreira Frutuoso e Melo • Departamento de Engenharia Nuclear

3. Reatores em operação - mundo

4. Reatores em construção - mundo

6. Reatores nucleares no Japão O Japão possui 54 reatores nucleares em operação; ½ dos reatores são BWR e 45% PWR; Existem alguns reatores do tipo ABWR (Advanced Boiling Water Reactors); 1/3 da energia elétrica gerada é de origem nuclear; A fonte principal de energia advém de combustíveis fósseis.

7. Catástrofes Naturais no Japão • O Japão foi recentemente atingido por catástrofes naturais sem precedentes em sua história; • Um terremoto de grau 8,9 na escala Richter; • Um tsunami, consequência do terremoto, devastador.

8. Efeitos de terremotos naescala Richter

10. Maiores terremotos

11. Terremotos – Japão

13. Tsunami (津波) - onda no porto

14. Reatores nucleares • Um reator nuclear não explode como uma bomba nuclear; • Podem ocorrer explosões por outros tipos de liberações de energia, associadas a acidentes.

15. Produtos da fissão nuclear • Um reator nuclear em operação gera nuclídeos instáveis que se transmutam em cadeias longas de decaimento, até uma forma estável; • Este processo gera emissão de radiação (beta e gama).

16. Refrigeração pós-desligamento • A consequência disso é que, diferente de outras centrais termelétricas, o reator nuclear deve continuar a ser refrigerado mesmo após seu desligamento (interrupção das fissões nucleares).

17. Defesa em profundidade • O inventário de material radioativo produzido no reator nuclear é grande; • Todos os esforços são no sentido de evitar que a radiação escape do reator e/ou de sua contenção.

18. Central de Fukushima Dai-ichi • Os 6 reatores nucleares de Fukushima são reatores a água fervente (Boiling Water Reactor - BWR); • Os reatores brasileiros são reatores a água pressurizada (Pressurized Water Reactor - PWR).

20. Reator a Água Fervente - BWR

21. Reator a Água Pressurizada - PWR

22. secundário

23. O que aconteceu aos reatores? • Todos os reatores de Fukushima foram projetados para suportar um terremoto de grau 8,2 na escala Richter; • Nenhum deles foi destruído pelo terremoto, mesmo sendo este de grau 8,9.

24. Todos os reatores em operação no momento da catástrofe foram desligados com sucesso; • Os sistemas de remoção de calor residual foram acionados, mas a perda de energia elétrica que se seguiu à catástrofe tornou esses sistemas inoperantes.

25. Mesmo assim, isto é previsto no projeto de reatores nucleares; • Geradores diesel de emergência fornecem a energia necessária para continuar a refrigerar os reatores.

26. O que não foi previsto? • Com a chegada do tsunami, os geradores diesel de emergência tornaram-se inoperantes; • Isto indica uma possível área de revisão de projeto para reatores passíveis de serem afetados por tsunamis;

27. Baterias de emergência foram acionadas para substituir os geradores diesel; • Duração limitada (8 horas).

28. O problema criado por esta sucessão de eventos • Com o abaixamento do nível de água no núcleo dos reatores, houve aumento da pressão na contenção primária dos reatores; • Necessidade de aliviar pressão fez com que vapor fosse liberado para a contenção secundária.

29. Existe uma piscina de armazenamento de combustível usado na contenção secundária; • Esta piscina teve o seu nível de água diminuído. A interação química com água/vapor em temperaturas acima de 700oC provoca liberação de hidrogênio (H2).

30. Explosões ocorridas • Hidrogênio em concentrações acima de 4% (e até 75%) em volume reage de forma explosiva; • As explosões ocorridas deveram-se à formação de hidrogênio na contenção secundária.

31. Necessidade de refrigeração continuada • Para evitar consequências mais sérias, fez-se uso de água do mar (com boro diluído, para evitar problemas de recriticalidade) para continuar a retirar o calor de decaimento.

32. Contaminação externa • Com a falha de varetas na piscina da contenção secundária (não se descarta a falha de varetas do reator e a liberação de produtos de fissão radioativos para a contenção secundária) e em consequência das explosões ocorridas nas contenções secundárias, houve liberação de radioatividade (detectada a presença de I131, mas não de Cs137).

33. Consequências da liberação • Redução do número de técnicos nas áreas atingidas; • Necessária evacuação da população para prevenir contaminação massiva; • Algumas pessoas foram expostas à radiação (baixa exposição).

36. Escala INES (AIEA)

38. Perigo Sísmico e Centrais Nucleares

39. O futuro • Não se pode prescindir do uso da geração nucleoelétrica; • França: 75% de geração nuclear; • Coréia do Sul: 30%; • China está construindo 20 reatores nucleares.

40. Reatores de terceira e quarta geração • reatores evolutivos (melhorias quanto à segurança); • reatores inovadores (inerentemente seguros).