Durante uma aula de Física de Reatores, o professor propôs que os alunos determinassem a condição de criticalidade para um reator cúbico de aresta a, imerso no vácuo, formado por uma mistura homogênea de material físsil e moderador, cujos parâmetros nucleares são: D, !$ \nu !$Σ_f e Σ_a.

Qual é o tamanho da aresta !$ a !$ que torna o reator crítico?

O fator de pico de potência, f_p, em um reator nuclear, é de extrema importância na análise térmica do núcleo. Esse fator é definido pela razão entre a potência máxima e a potência média do núcleo do reator. Para um reator Slab homogêneo de dimensão !$ a !$, cujos nêutrons se movem a uma única velocidade, o fluxo de nêutrons é:

!$ \phi (x) = \phi_0 \text{ cos} \Bigl ( {\large{\pi x \over a}} \Bigr ) !$.

Nesse caso, o fator de pico de potência é dado por

Admitindo-se que as larguras para emissão de radiação gama e de nêutrons, para o primeiro estado virtual de um isótopo qualquer, são, respectivamente, Γ!$ _\gamma !$ = 0,076 eV e Γ_n = 0,024 eV, qual é a probabilidade relativa de que esse isótopo decaia do primeiro estado virtual por emissão de nêutrons?

Os processos de moderação de nêutrons em reatores térmicos têm como objetivo provocar perda da energia dos nêutrons por colisões de espalhamento com o moderador.

Sabendo-se que os nêutrons nascidos da fissão nuclear possuem, em média, energia de 2MeV, e que, em cada colisão de nêutron com o moderador haja uma perda de 50% de sua energia, qual é o número, aproximadamente, de colisões, n_c , com o moderador para que a energia final do nêutron seja 1eV?

Dado
!$ \ell !$n(2) = 0,693
!$ \ell !$n(5) = 1,609
!$ \ell !$n(10) = 2,302

Abaixo, está representada uma reação de fissão.

!$ n + ^{235}_{92}U \rightarrow ^A_{56}X + ^{92}_Z Y + 3n !$

O número de massa (A) do átomo X e o número atômico (Z) do átomo Y são, respectivamente:

Atualmente, há mais de 440 reatores nucleares em operação. Dentre esses reatores, destacam-se: PWR, BWR, CANDU e AGR.

Os materiais que são utilizados para remover o calor do núcleo desses reatores durante a operação são, respectivamente:

Usando-se a definição do fator de multiplicação efetivo, k, e admitindo-se que inicialmente existiam N₀ nêutrons no reator, o número de nêutrons, após n gerações, é

Os reatores nucleares do tipo PWR representam a tecnologia de reatores mais difundida no mundo, respondendo por, aproximadamente, 60% dos reatores nucleares em operação.

Os reatores do tipo PWR, em condições normais de operação, caracterizam-se por utilizarem o(a)

A seção de choque microscópica de captura, na região de ressonâncias resolvidas, é devidamente representada pela seguinte fórmula de Briet-Wigner:

A técnica de ativação neutrônica pode ser empregada a partir de reatores de pesquisa, sujeitando a amostra a um fluxo de nêutrons com o objetivo de descobrir a composição química da amostra. Uma amostra sem nenhum radionuclídeo é exposta a um fluxo de nêutrons, !$ \phi !$₀m⁻²s^-1, produzindo uma única espécie de radionuclídeo a uma taxa constante de R₀s^-1.

Qual é o tempo necessário para que essa amostra alcance 80% da sua atividade máxima?