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domingo, 19 de fevereiro de 2012

Game nuclear

Que tal controlar uma central nuclear? No jogo "Nuclear Power Plant Simulator", desenvolvido pela AE4RV, você pode! O objetivo é produzir o máximo de eletricidade possível, mantendo o reator dentro de seus limites operacionais e evitando o pior: o derretimento do núcleo!

Mas, antes de jogar, vamos a algumas informações úteis!

A geração de eletricidade: A planta nuclear que você irá controlar é do tipo PWR (Pressurized Water Reactor), ou reator à água pressurizada. Este é o tipo de reator mais comum no mundo e é do tipo que temos instalado em Angra dos Reis (RJ). Na figura abaixo há um esquema desse tipo de usina nuclear.

Esquema de uma usina nuclear. Adaptado do site da AE4RV.


Dentro do reator nuclear, os átomos de urânio são "divididos" (em termos técnicos, os núcleos dos átomos sofrem fissão), liberando energia (calor) e nêutrons. Esses nêutrons liberados podem induzir a fissão em outros átomos de Urânio, liberando mais energia e mais nêutrons, e assim sucessivamente, provocando uma reação em cadeia.

Nesse processo, há liberação de calor que é, então, usado para aquecer a água do circuito primário (Primary Coolant Loop, na figura). Essa água quente passa por um trocador de calor (Heat Exchanger, na figura), esquentando a água do circuito secundário (Secundary Coolant Loop) e transformando-a em vapor. A usina nuclear gera eletricidade forçando o vapor de água através de uma turbina (Steam Turbine) que, por sua vez, gira um gerador elétrico (Eletric Generator). Depois da turbina, o vapor de água passa por uma torre de resfriamento (Cooling Tower), onde se condensa, retornando como água para o trocador de calor.

Controlando a reação em cadeia: Felizmente, existem meios de controlar a reação de fissão dos átomos de Urânio. No jogo, usaremos as chamadas barras de controle para isso. O reator é equipado com barras de controle que são boas para absorver nêutrons, impedindo-os de induzirem novas fissões. Se as barras de controle são puxados para fora do núcleo do reator, há menos material absorvedor no núcleo e mais fissões podem ocorrer. Inserindo as barras no reator, gradualmente a reação em cadeia se desacelera, pois há cada vez menos nêutrons disponíveis para induzir novas fissões. Para simplificar, pense nas posições das barras de controle como o "acelerador" do reator. O reator é "desligado" quando as barras estão totalmente inseridas no núcleo.

Note que a geração de eletricidade é uma combinação de três fatores (pelo menos): a reação em cadeia no núcleo do reator, a taxa com a qual o circuito primario remove calor do núcleo e a taxa com a qual o circuito secundário remove calor do circuito primário. Assim, não adianta nada subir as barras de controle de uma vez, aumentando rapidamente a reação em cadeia, sem que o primário e o secundário consigam remover esse calorão liberado no núcleo! É preciso encontrar um equilíbrio entre o calor gerado no núcleo e o calor transportado até a turbina (em forma de vapor).

Jogando o Jogo

O "Nuclear Power Plant Simulator" é um jogo baseado em turnos. Você define a posição das barras de controle e a velocidade (ou melhor, o fluxo) de refrigerante primário e secundário uma vez por dia. Quando estiver satisfeito com suas escolhas, aperte o botão "Next Day" e verifique suas temperaturas e potência de saída. Depois, ajuste as barras de controle e as configurações de fluxo do refrigerante primário e do secundário novamente.

À medida que a planta gera eletricidade, o combustível (Urânio) vai sendo consumido. No jogo, a planta é operada até que o nível de combustível fique abaixo de 5%, momento em que o desempenho do jogador é avaliado.

Os displays: O visor principal apresenta a maioria dos dados necessários para monitorar a planta. Ele mostra as temperaturas do reator, do trocador de calor e da torre de resfriamento, os limites dessas temperaturas, a potência, o valor da energia produzida, os níveis de refrigerante e as taxas de vazamento das águas. Os medidores analógicos dão uma indicação alternativa (mais visual) das temperaturas (RT = do reator, HET = do trocador de calor e CTT= da torre de resfriamento) e da potência (PWR). As luzes de advertência na parte superior dizem se algo está errado ou passando dos limites operacionais.  

Manutenção da planta: Se ocorrer vazamentos, falhas das bombas de refrigerante, ou alguma outra falha grave e você precisar invocar o sistema de manutenção, é necessário, antes, desligar o reator inserindo totalmente as barras de controle (posição 0). Uma vez que a temperatura do reator fique abaixo de 100 graus Celsius, a planta será desligada e todos os sistemas passarão cuidadosamente pela manutenção. Você pode usar o refrigerante de emergência para acelerar o resfriamento do reator.

Dica: O refrigerante de emergência não é reciclado como os outros refrigerantes e sua oferta é limitada. Você vai ter um novo suprimento de refrigerante de emergência durante a manutenção. Além disso, não use manutenção se você não precisar dela - isso exige vários dias de tempo ocioso e vai diminuir a sua média de produção de energia.

O jogo é pago, mas sua versão "demo" pode ser acessada nesse link. Divirtam-se e me contem como foram!

quarta-feira, 12 de outubro de 2011

Brinquedos atômicos

No Dia das Crianças o assunto é brinquedo!

Este site das Universidades Associadas de Oak Ridge (ORAU, sigla em inglês) agrupa alguns "brinquedos atômicos" que já foram vendidos principalmente nos Estados Unidos. Destaquei alguns que achei curiosos.

Nunca gostei de arminhas (é brinquedo de menino!), mas essa é interessante pela antiguidade. A pistola atômica do herói norte-americano Buck Rogers da imagem ao lado foi lançada em 1930!


Na década de 1950, surgiram vários kits nucleares. O Gilbert U-238 Atomic Energy Lab, por exemplo, era um dos mais completos. Vinha com algumas fontes radioativas (emissores de radiação alfa, beta e gama), um detector cintilador, uma câmara de nuvem, um contator Geiger e um eletroscópio!

Nessa época surgiram também jogos de tabuleiro que eram verdadeiras corridas para a extração do minério de urânio. O Uranium Rush Board Game e o Uranium Board Game são exemplos.


Entre 1957 e 1960 e, portanto, em plena Guerra Fria, o Kusan KF-110 Atomic Train foi lançado. Na primeira versão, o trem atômico continha apenas um vagão com o reator nuclear para sua tração. Posteriormente, foram lançados vagões que carregavam míssies e bombas nucleares.

Já em 1965, foi lançado o jogo de cartas Nuclear War. O interessante é que nesse jogo geralmente todos são varridos do mapa e ninguém ganha a guerra nuclear!

Na década de 1980, surgiu a réplica para montar do primeiro navio mercante movido à energia nuclear - o N. S. Savannah.

No ínicio da década de 1990, não podia faltar um brinquedo dos Simpsons: um caminhão de transporte de rejeitos radioativos dirigido, claro, por Hommer.

Ainda em 1990, foi lançada a réplica  (embora não muito fiel) para montar do primeiro submarino nuclear do mundo: o U.S. Nautillus.


Outro brinquedo que fez sucesso na década de 1990 foram os óculos que "permitiam" uma visão de raio-x, como o X-Ray Spex.

No final da década, surgiu o sangrento Fallout. Neste jogo, um grupo de 1000 pessoas, escondidas em um abrigo nuclear subterrâneo, não tiveram nenhum contato com o mundo exterior por cerca de 80 anos após um holocausto nuclear. Mas, o reciclador de água da comunidade falhou e o jogador tem que ir para fora para encontrar um substituto para o microchip do reciclador. E é aí que o bicho pega!

Já em 2000, uma réplica para montar da usina nuclear de Three Mile Island foi lançada.



O último brinquedo da minha lista é a réplica do submarino nuclear americano USS Seawolf SSN-21 comandada por controle remoto (esse não está no site da ORAU).

Isso sem falar nos robôs e monstros radioativos, nas bebidas, balas e chocolates atômicos e nas Histórias em Quadrinhos!

Confira mais no site da ORAU (em inglês). E Feliz Dia das Crianças!