Engenharia Nuclear

Análise e Física de Reatores

• Física nuclear básica

• Modelos atômicos e noções básicas de mecânica quântica

• Radioatividade

• Reações nucleares e decaimento radioativo

• Interação de nêutrons com a matéria

• Seção de choque e livre caminho médio

• Espalhamento elástico e inelástico. Reação de captura de nêutrons, fórmula de Breit-Wigner, ressonâncias, efeito "Doppler"

• Reações de emissão de partículas carregadas

• Reação de fissão nuclear em cadeia e multiplicação de nêutrons

• Fator efetivo de multiplicação de nêutrons

• Isótopos físseis e férteis

• Taxa de conversão e fator - breeder

• Meios multiplicativos de nêutrons térmicos e rápidos - Reator nuclear

• Lei de Fick

• Equação de difusão monoenergética e Solução da equação de difusão monoenergética em várias geometrias e em meios multiplicativos

• Cinética Pontual Monoenergética

• Formulação multigrupo e solução para dois grupos

• Moderação

• Cálculo do espectro rápido

• Termalização

• Tratamento de ressonâncias

• Heterogeneidade

• Solução numérica de equação de difusão multigrupos

• Teoria da perturbação

• Equação de Transporte de Nêutrons e Derivação da Equação de Transporte de Nêutrons (diferencial e integral)

Análise Termofluidodinâmica De Reatores Nucleares (Termohidráulica)

• Princípios de projeto térmico

• Geração de calor em sistemas nucleares

• Liberação e deposição de energia

• Perfil de potência nos núcleos de reatores

• Equação da continuidade da massa

• Equação de conservação da quantidade de movimento

• Equação de conservação de energia

• Regimes de escoamento: laminar, transição e turbulento

• Perda de carga ou "pressure drop"

• Análise termodinâmica de um sistema PWR (Pressurized Water Reactor - reator à água pressurizada).

• Análise térmica de elementos combustíveis nucleares (varetas, placas, esferas).

• Transferência de calor em elementos combustíveis nucleares

• Equação geral de condução de calor para geometrias planas e cilíndricas.

• Condução de calor em combustíveis do tipo placa

• Condução de calor em combustíveis do tipo vareta

• Condução de calor com propriedades térmicas variáveis (transientes)

• Transferência de calor em sistemas monofásicos

• Transferência laminar de calor em um tubo

• Transferência de calor em regime turbulento

• Transferência de calor em sistemas bifásicos (água e vapor)

• Regimes de transferência de calor: Ebulição sub-resfriada, Ebulição saturada

• Fluxo crítico de calor e "departure of nucleate boiling ratio" (DNBR).

Detecção e Instrumentação Nuclear

• Métodos de detecção

• Estatística das contagens

• Propriedades gerais de detectores de radiação

• Câmaras de Ionização, compensadas e não compensadas

• Contadores proporcionais

• Contadores Geiger-Mueller

• Detectores de cintilação

• Detectores semicondutores

• Tubos fotomultiplicadores e fotodiodos

• Métodos de detecção de nêutrons

• Detectores especiais

• Técnicas de aferição e calibração

• Instrumentação eletrônica básica

• Sistema de contagem das radiações

• Estatística dos sistemas de contagem nuclear

• Determinação das características das radiações

• Espectrometria de partículas carregadas e radiação gama

• Espectrometria de raios gamas com detector de alta resolução

Blindagem e Proteção Radiológica

• Tipos de radiações

• Fenômenos de interação entre núcleos atômicos e nêutrons incidentes

• Seleção de materiais para blindagens

• Cálculo de blindagens para fontes gama pontuais

• Cálculo de blindagem para radiação direta

• Cálculo de blindagem para radiação espalhada

• Interações de radiação gama com a matéria

• Coeficientes para atenuação, transferência e absorção de energia

• Interações de partículas carregadas com a matéria

• Introdução à blindagem de fontes de gamas não pontuais

• Aproximação para fontes beta

• Introdução à blindagem de fontes gama não pontuais

• Normas da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) para proteção radiológica

• Efeitos biológicos das radiações

• Fundamentos da proteção radiológica

• Grandezas e unidades empregadas em proteção radiológica

• Cálculo de blindagem e Classificação de áreas do ponto de vista de proteção radiológica ocupacional: livre, controlada e supervisionada

• Princípios fundamentais de segurança nuclear e defesa em profundidade

Conceitos Básicos

• Aplicações da energia nuclear

• Grupo turbo-gerador

• Planejamento de construção de usinas tipo PWR, etapas do empreendimento, prazos, serviços de engenharia

• Processo de licenciamento de usinas nucleoelétricas, CNEN e IBAMA

Reatores Nucelares

• Rejeitos radioativos

• Projeto de reatores e princípios de segurança

• Tipos de reatores nucleares

• Tipos de moderadores

• Refrigerantes

• Absorvedores de nêutrons

• Materiais constituintes do núcleo do reator

• Circuito primário e secundário e seus componentes

• Componentes de uma vareta combustível de um reator PWR

• Composição das barras de controle e segurança

• Veneno queimável

• Elementos combustíveis

• Ciclo do combustível nuclear

  • Métodos de mineração de urânio

  • Conversão

  • Purificação do U3O8 em UF6 (hexafluoreto de urânio)

  • Métodos de enriquecimento de urânio ou separação isotópica para urânio

  • Tipos de compostos e revestimentos empregados em combustíveis nucleares

  • Configuração de um combustível empregado em reatores do tipo PWR

  • Gerenciamento de recargas combustíveis

  • Queima (burnup), disponibilidade e fator de capacidade do núcleo

  • Reatividade do núcleo

  • Núcleos com uma, duas ou N-zonas de enriquecimento

  • Extensão do ciclo de queima (burnup).

  • Gerenciamento de rejeitos nucleares sólidos, líquidos e gasosos

  • Radioatividade e calor de decaimentos de combustíveis gastos

  • Estratégias para gerenciamento de rejeitos radioativos de alta e baixa atividade

Segurança

• Critérios e diretrizes gerais relativas à segurança de reatores nucleares PWR

• Funções de segurança:

  • Subcriticalidade

  • Inventário de refrigerante do sistema primário

  • Transferência de calor no sistema primário

  • Alimentação do gerador de vapor

  • Fonte fria do secundário

  • Integridade do sistema primário

• Classificação de eventos relacionados à segurança

  • Tipos de eventos

  • Transientes

  • Acidente de perda de refrigeração

  • Acidentes base de projeto

• Critérios de segurança aplicados às variáveis essenciais para a operação da usina

• Sistema de refrigeração de emergência do núcleo

  • Cargas térmicas

  • Alívio de pressão

  • Entalpia do combustível

  • Desligamento do reator.

• Transientes em PWR

• Funcionamento inadequado dos sistemas do reator (ex.: sistemas de controle, de refrigeração, de água, de alimentação, sistema secundário, sistema da turbina e perda de energia elétrica auxiliar)

• Pequenos, médios e grandes APR%u2019s (LOCA, Small Break)

• Eventos externos e requisitos de projeto

• Métodos de análise de acidentes