Fissão Nuclear e Fusão Nuclear

Qual a diferença entre Fissão Nuclear e Fusão Nuclear? Vejamos primeiro o que seria uma Fissão Nuclear: reação que se inicia com o choque de um nêutron com um núcleo instável que proporciona a quebra deste último e, por este motivo, é chamado de fissão nuclear (divisão do núcleo). Exemplo de fissão nuclear: o núcleo do elemento Urânio pode sofrer uma fissão e gerar grande quantidade de energia, por isso o Urânio é considerado radioativo.O bombardeamento de partículas que leva a ruptura do núcleo é um processo em cadeia, ou seja, quando a fissão se inicia produz novos nêutrons que irão se chocar com mais núcleos instáveis e levar a outras fissões.Já a Fusão Nuclear consiste na união de núcleos para dar origem a novos elementos químicos. Exemplo de fusão nuclear: você sabia que o sol só existe devido à fusão nuclear de átomos de hidrogênio? O hidrogênio se funde dando origem a dois prótons correspondentes aos átomos de Hélio e esta reação libera grande quantidade de energia, mas ocorre somente na forma natural, pois não se pode reproduzí-la artificialmente, sabe por quê? Seria necessária uma temperatura elevadíssima, o que ofereceria muitos riscos a operação.

Liberação de energia da fusão nuclear no sol.

Bomba atômica

A Bomba atômica é uma arma de energia nuclear que possui um grande poder de destruição. Foi elaborada durante a Segunda Guerra Mundial quando houve a necessidade de desenvolver novas armas de combate. Partindo dessa necessidade, alguns cientistas realizaram pesquisas do átomo partindo das teorias de Albert Einstein.

Antes de saber sobre o funcionamento da bomba atômica você precisa saber sobre o elemento Urânio, um dos causadores da explosão. O Urânio é um isótopo, ou seja, existem duas formas do elemento Urânio, elas possuem o mesmo número atômico, mas se diferem na quantidade de massa.

O Urânio com massa 238 é mais comum na natureza, já o que possui massa 235 representa apenas 0,72% do total de Urânio existente, e é justamente ele que representa perigo à humanidade. É usado em reatores nucleares e em bombas atômicas.

Quando o núcleo do átomo de urânio 235 é atingido velozmente por um nêutron em alta velocidade, ele se quebra em dois pedaços e lança mais nêutrons e porções de energia. Cada um dos nêutrons projetados pela quebra atinge outros núcleos de átomos de urânio, realizando novamente a quebra e gerando mais nêutrons e mais energia, e assim sucessivamente. Esse processo é chamado de fissão nuclear (fissão=quebra, nuclear= núcleo) e significa a quebra do núcleo.

Em 1942, cientistas nos Estados Unidos realizaram a primeira experiência atômica e obtiveram êxito. Aproveitando a descoberta, o presidente americano Harry Truman, querendo forçar o Japão a sair da guerra, ordenou que fossem lançadas duas bombas sobre o país.

Em 06 de agosto foi lançada a primeira bomba em Hiroshima e três dias depois a segunda bomba em Nagasáqui. Tais lançamentos provocaram a morte de 200 mil pessoas em Hiroshima e de 150 mil pessoas em Nagasáqui. Essa arma nuclear tinha a potência equivalente a 20 mil toneladas de dinamite. Ainda hoje, passados 58 anos da explosão da primeira bomba atômica, o número de vítimas continua sendo contabilizado, já ultrapassando 250 mil mortos.

Vale lembrar que uns poucos quilos de Urânio é capaz de provocar um enorme estrago como o que ocorreu em Hiroshima e Nagasáqui.

Explosão de uma bomba atômica.

Energia Nuclear evita efeito estufa

É possível obter energia ecologicamente correta? Com todos os perigos oferecidos pelas Usinas Nucleares, uma coisa é certa, é a única fonte de energia que não está contribuindo para o efeito estufa. Daí cabe o ditado: “A maneira correta de usar é que gera os benefícios”, a radioatividade usada corretamente pode sim gerar benefícios.

Durante o processo de obtenção de energia nas Usinas Nucleares, não é gerado nenhum gás causador do efeito estufa, como, por exemplo, dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), Óxido nitroso (N2O), CFC´s (clorofluorcarbonetos).

Não estamos descartando os perigos oferecidos pela Energia Nuclear, o chamado lixo Nuclear (rejeitos no processo de obtenção da energia) constitui sim uma ameaça, mas se devidamente descartado, passa a não oferecer mais riscos.

Os cientistas envolvidos neste estudo têm como objetivo principal a conscientização sobre a ameaça das Usinas Termelétricas movidas a carvão mineral, segundo eles, essas são as grandes vilãs do aumento de agentes poluidores nos últimos anos.

O problema estaria resolvido se não existissem empecilhos, a Energia Nuclear é obtida a um alto custo, ou seja, custa caro e requer tempo prolongado para sua implantação. Faz-se necessária uma equipe treinada para o trabalho, com cuidados de segurança em todo o processo.

Mas se analisarmos como defensores do meio ambiente, todos estes inconvenientes não seriam somados. O alto investimento se justifica pela diminuição da taxa de poluentes, se todos pensassem assim, as Usinas Nucleares passariam a ser a única fonte de energia.

INTERIOR DE UMA USINA NUCLEAR

Energia nuclear brasileira

A nossa energia não é produzida a partir de Urânio 235 como de costume, o Urânio 238 também entra no processo. Estas duas formas são isótopos do elemento Urânio.

A diferença começa no fato de que o Urânio no Brasil é extraído do minério, o qual é um sal amarelo que ficou mais conhecido como “yellow cake”. Esta forma mineral possui em sua composição 99,3 % de Urânio 238 e apenas 0,7% de Urânio 235. Mas a energia nuclear só é obtida a partir do Urânio 235, que pode sofrer fissão nuclear, enquanto o seu isótopo Urânio 238 não.

Veja então como é feito o processo para converter a pequena porcentagem de Urânio 235 proveniente do minério “yellow cake” em energia nuclear.

1. Primeiramente o urânio é extraído do mineral na forma de um gás, o hexafluoreto de urânio (UF6);

2. O gás é então convertido em pó de urânio, cuja fórmula é UO2 (dióxido de urânio);

3. O pó de Urânio passa por vários processos até chegar ao produto final: pastilhas de 1 centímetro contendo combustível nuclear.

O produto pode ser denominado de Urânio enriquecido porque foi aumentada sua taxa de U235, e é uma rica fonte de energia, uma vez que apenas uma pastilha do material pode gerar energia suficiente para abastecer uma residência durante duas semanas.

Radiações Alfa, Beta e Gama

Sabe-se que as radiações são invisíveis aos olhos humanos, mas existem, e dentre elas se encontram a Alfa, a Beta e a Gama. Radiação é a capacidade que alguns elementos fisicamente instáveis possuem de emitir energia sob forma de partículas ou radiação eletromagnética, veja como se comportam as seguintes radiações:

Radiação alfa (α)

Essa radiação possui carga positiva, é constituída por 2 prótons e 2 nêutrons, a barreira que não permite sua penetração é a folha de papel alumínio. A radiação alfa possui uma massa e carga elétrica relativamente maior que as demais radiações, além de ser muito energética.

Radiação beta (β)

A radiação beta é a que possui carga negativa, por isso se assemelha aos elétrons. Os raios beta são mais penetrantes e menos energéticos que as partículas alfa, conseguem atravessar o papel alumínio, mas são facilmente barrados por pedaços de madeira.

Radiação gama (γ)

A Radiação gama não é muito energética, mas é extremamente penetrante, podendo atravessar o corpo humano, é detida somente por uma parede grossa de concreto ou por algum tipo de metal. Por tais características, essa radiação é nociva à saúde humana, ela pode causar má formação nas células.

Observação importante: apenas os raios alfa e beta possuem carga elétrica, os raios gama são isentos de carga.

Sem o devido conhecimento, estas três radiações podem representar perigo, mas quando são devidamente usadas se tornam úteis, principalmente na medicina: são empregadas no tratamento de tumores cancerígenos.

A mãe da radiação

Os estudos sobre a radioatividade tiveram a colaboração de uma dama do século XIX, o nome dela era Marie Sklodowska Curie (1867-1934). Essa cientista realizou experimentos sobre a radiação a partir do elemento Urânio, ela utilizou da linha de raciocínio do físico francês Antoine Henri Becquerel (1852-1908), que percebeu que um sal de Urânio emitia radiações. Este sal era o sulfato duplo de potássio e uranila, K2(UO2) (SO4)2.

Marie Curie constatou o que Antoine Henri propôs através de intensos estudos envolvendo Urânio, esse elemento foi classificado como radioativo e a partir daí ainda descobriu dois novos elementos radioativos: o Rádio e o Polônio, inclusive o nome deste último foi em homenagem à terra Natal de Marie Curie, a Polônia.

Os trabalhos de Marie Curie lhe renderam dois prêmios Nobel, um de Física em 1903 e outro de Química em 1911, aliás, ela foi a única pessoa a alcançar o mérito de ser premiada em duas categorias diferentes. Conheça agora um pouco da história desta corajosa cientista:

Marie Curie nasceu na hora e no lugar errado para uma mulher incrivelmente inteligente que queria cursar uma Universidade. Na Polônia do século XIX as mulheres eram proibidas de elevar seus estudos, mas Maria não desistiu de seus sonhos e se mudou para Paris para estudar em uma das faculdades mais conceituadas da época: a Sorbonne. Alguns anos mais tarde ela foi a primeira mulher a ministrar aulas nessa universidade.

Com a ajuda do marido Pierre Curie, que era físico, Marie Curie explorou o mineral chamado pechblenda, descobriu os dois novos elementos já citados, e inventou o termo radioatividade, foi a partir daí que se intensificaram os estudos neste assunto. As contribuições de Marie Curie para a Química e Física ficaram famosas e por isso ela é chamada de “mãe da radiação”.

Benefícios da Química Nuclear

Aplicação na medicina para o tratamento de tumores cancerígenos;

Nas indústrias a radioatividade é utilizada para gerar energia substituinte à energia gerada por hidrelétricas;

Na ciência tem a finalidade de promover o estudo da organização atômica e molecular de outros elementos.