Questões Engenheiro Nuclear para Concursos

Considere a condução de calor estacionária e unidimensional em uma esfera combustível com raio R_fo, condutividade térmica constante k_f e taxa volumétrica de geração de calor q''' uniforme.

Com a temperatura na superfície da esfera T_fo conhecida, a distribuição de temperatura na esfera é dada por

Considere um escoamento laminar estacionário e plenamente desenvolvido de um fluido newtoniano, incompressível e de viscosidade constante em um tubo reto e liso, com seção transversal circular, com raio interno R e comprimento L. A velocidade média do escoamento é V_m, e a viscosidade do fluido é µ.

A queda de pressão Δp do fluido através do tubo é

Sabe-se que o número de Nusselt para transferência de calor laminar em um tubo circular é 48/11.

Para um tubo com raio de 5 cm e um fluido com condutividade térmica de 0,5 W m^-1K^-1, o coeficiente de transferência de calor convectiva entre o fluido e o tubo, em W m^-2K^-1, é

Uma esfera tem raio R, massa específica ρ, calor específico c_p e condutividade térmica k. A temperatura média inicial da esfera é T₀. No instante t = 0, a esfera é imersa em um fluido refrigerante, com temperatura constante T_a. O coeficiente de transferência de calor convectiva entre a esfera e o fluido é h.

Para número de Biot (h R/k) pequeno, a evolução temporal da temperatura média da esfera é dada por T(t)=T_a+(T₀-T_a)e^-t/τ, onde a constante de tempo τ é dada por

Na saída da turbina de um ciclo de Rankine simples, a entalpia específica do vapor é h₃ = 2000 kJ kg^-1. Sabe-se que a entalpia específica do líquido saturado é h_f = 200 kJ kg^-1 e que a entalpia específica do vapor saturado é h_g = 2700 kJ kg^-1.

O título (x) do vapor na saída da turbina é

Um reator nuclear tem densidade de potência Q''' = 100 MW m^-3. Se a potência térmica do reator for 471 MW, e o comprimento ativo do núcleo for 1,5 m, o diâmetro equivalente do núcleo desse reator, em m, é

Dado: π = 3,14

Uma das peculiaridades da proteção radiológica em um reator nuclear é a dose advinda da exposição a nêutrons. Nesse contexto, verifica-se a dose no cristalino.

Qual o valor limite de dose anual no cristalino para um indivíduo ocupacionalmente exposto?

Considerando-se o coeficiente mássico total de atenuação de raios gama de 1 MeV para o chumbo (0,08 cm²/g), qual a espessura, em cm, de chumbo para atenuar a intensidade de uma fonte pontual gama à metade?

Dado: Densidade do chumbo = 11,34 g/cm³; ln 2 = 0,693; ln 3 = 1,099; ln 4 = 1,386

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, νΣ_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: φ(x) = φ₀ cos(πx/a).

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