Na aula de hoje nós vamos aprender tudo sobre as reações de fissão nuclear e fusão nuclear Então vem comigo! Para entendermos as reações nucleares nós precisamos voltar para 1938 quando dois cientistas alemães chamados Otto Han e Fritz Strassman realizavam experimentos com o intuito de obter elementos com número atômico superior ao do elemento urânio, os chamados transurânicos, após realizarem vários experimentos em 22 de Dezembro de 1938 esses cientistas descobriram algo surpreendente! Ao bombardearem átomos de urânio com partículas de nêutrons eles observaram o surgimento de átomos de criptônio e de bário na mostra.
É dito que Han disse algo como: o bário é muito menor do que o núcleo de urânio, se do urânio surgiu o baile, é porque o núcleo explodiu! Esse experimento foi um marco para a descoberta do fenômeno chamado de: fissão nuclear, que consiste em acelerar um nêutron contra um átomo de urânio, quando o nêutron colide com o urânio, o urânio se quebra então em dois novos átomos, um átomo de bário e um átomo de criptônio, liberando três nêutrons e uma quantidade absurda de energia. Esses três nêutrons que foram liberados eles então colidem com outros três átomos de urânio liberando agora no total nove nêutrons que vão então colidir com outros átomos de urânio e assim sucessivamente, no que é chamado de: reação em cadeia.
Nesta animação nós podemos observar um nêutron se chocando contra um átomo de urânio que então se quebra em dois novos átomos liberando três nêutrons que dão prosseguimento a reação em cadeia. Logo após a descoberta do fenômeno da fissão nuclear a Segunda Guerra Mundial eclodiu e esses estudos foram utilizados para a criação da bomba atômica já que os cientistas perceberam que essa era uma reação que liberava uma grande quantidade de energia em um espaço muito curto de tempo e em 1940, o Governo dos Estados Unidos criou o projeto Manhattan com o objetivo de desenvolver a bomba atômica com base no princípio da fissão nuclear e em 06 de agosto de 1945, uma bomba atômica que foi chamada de little boy foi lançada sobre a cidade japonesa de Hiroshima com energia equivalente a 15 mil toneladas de TNT ou 14 mil toneladas de dinamite e para obter essa energia foi utilizado cerca de 60 kg de urânio 235. Três dias depois, uma segunda bomba feita de plutônio 239 chamada de Fat man foi lançada sobre a cidade de Nagasaki.
Para que a reação de fissão nuclear em cadeia seja possível é necessário a presença do urânio-235 e na natureza nós encontramos três isótopos diferentes do urânio: urânio-238 urânio-235 e urânio 234 nas proporções 99,27%, 0,72% e 0,006% respectivamente, ou seja, na natureza é muito mais comum encontrarmos urânio-238 e para que a reação de fissão aconteça nós precisamos então aumentar a concentração de urânio-235 na amostra no que é chamado de: enriquecimento do urânio, uma forma de se aumentar a concentração do urânio-235 é por meio da utilização de uma ultracentrifugação que usa como princípio as diferenças de densidades entre estes isótopos. Agora, as reações de fissão nuclear não são utilizadas apenas para criarem bombas e causarem destruição, essas reações também são utilizadas para geração de energia elétrica nas chamadas usinas nucleares. Em uma usina nuclear, nós temos o reator que é onde ocorre a reação de fissão nuclear, a energia liberada por esta reação aquece então a água que passa por esse reator, essa água então muda para o estado vapor, esse vapor então movimenta as turbinas que então acionam os gerador elétrico.
Por fim, esse vapor é resfriado utilizando-se um condensador. A energia nuclear ela apresenta algumas vantagens como, por exemplo, não há emissão dos gases responsáveis pelo efeito estufa, é uma energia de altíssimo rendimento e também não há necessidade de uma grande área para construção de uma usina nuclear como é o caso, por exemplo, das usinas hidrelétricas. Mas ela também apresenta desvantagens: para que a reação de fissão nuclear não perca o controle e a Usina se transforma em uma bomba nuclear é necessário a utilização de sistemas de segurança ultramodernos e que exigem um alto investimento.
Além disso, também deve ser utilizado uma gestão adequada de armazenamento dos lixos radioativos produzidos, e, por fim, a energia nuclear não é uma energia renovável, já que o urânio é extraído da natureza e não pode ser regenerado. Bem, agora que nós já estudamos sobre as reações de fissão nuclear vamos então dar uma olhada nas reações de fusão nuclear. Então olha só pessoal, uma reação de fusão nuclear é muito diferente de uma reação de fissão nuclear, nós vimos que uma reação de fissão nuclear ocorre com a quebra de um núcleo, já no caso de uma reação de fusão nuclear o que ocorre é a união de dois núcleos pequenos gerando um núcleo com número atômico maior, sendo que a energia liberada no caso de uma reação de fusão nuclear é muito maior do que a energia liberada em uma reação de fissão nuclear.
As reações de fusão nuclear, elas ocorrem a todo momento no sol e nas estrelas onde um átomo de deutério colide com um átomo de trítio gerando um átomo de Hélio e um nêutron só que para que uma reação de fusão nuclear ocorra é necessário uma energia muito grande porque nesse caso a gente tá juntando dois núcleos, que a gente sabe, são carregados positivamente e têm a tendência natural de se repelirem. Para vocês terem uma ideia, para detonar uma bomba de hidrogênio é preciso primeiro detonar uma bomba atômica e a energia liberada é de aproximadamente 50 bombas atômicas. Nas próximas aulas, nós vamos disponibilizar uma lista de exercícios só com questões sobre reações nucleares para a gente resolver juntos, então não deixa de se inscrever no canal!
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