Energia nuclear

Qual é a energia nuclear?

A energia nuclear ou atômica é o resultado das reações que ocorrem nos núcleos atômicos ou entre eles , ou seja, é a energia liberada nas reações nucleares. Essas reações podem ocorrer de forma espontânea ou artificial.

As reações nucleares são processos de combinação ou fragmentação de núcleos de átomos e partículas subatômicas . Os núcleos atômicos podem se combinar ou fragmentar , liberando ou absorvendo grandes quantidades de energia no processo. Quando os núcleos se fragmentam, o processo é conhecido como fissão nuclear e, quando se combinam, é denominado fusão nuclear.

A fissão nuclear ocorre quando um núcleo atômico pesado é fragmentado em vários núcleos de peso menor , podendo também produzir nêutrons livres, fótons e fragmentos do núcleo. A fusão nuclear ocorre quando vários núcleos atômicos com cargas semelhantes se combinam para formar um novo núcleo mais pesado. Essas reações ocorrem nos núcleos dos átomos de certos isótopos de elementos químicos como o urânio (U) ou o hidrogênio (H).

A grande quantidade de energia envolvida nas reações nucleares se deve principalmente ao fato de parte da massa das partículas reagentes ser convertida em energia diretamente . Este processo foi defendido pelo físico alemão Albert Einstein, colocando sua equação:

E = mc²

Onde:

• E : energia
• m : massa
• c : velocidade da luz

Como você pode ver, a equação proposta por Einstein relaciona massa e energia.

A energia liberada em reações nucleares pode ser utilizada para a geração de eletricidade em usinas termonucleares, na medicina nuclear, na indústria, na mineração, na arqueologia e em muitas outras aplicações.

Seu principal uso é na geração de energia elétrica , onde a energia nuclear é utilizada para aquecer grandes volumes de água ou para gerar gases , cuja energia térmica é então utilizada para movimentar grandes turbinas que produzem eletricidade.

O uso controlado de energia nuclear é usado para fins de caridade. É uma fonte de energia muito importante, mas também, infelizmente, é utilizada para fins militares na produção de armas nucleares de destruição maciça.

Veja também: energias alternativas

Como é obtida a energia nuclear?

A energia nuclear é obtida como resultado da reação nuclear em certos núcleos atômicos de certos elementos químicos. Alguns dos processos de energia nuclear mais importantes são a fissão do isótopo urânio-235 ( ²³⁵ U) do elemento urânio ( U) e a fusão dos isótopos deutério-trítio ( ² H- ³ H) do hidrogênio (H) , embora a energia nuclear também possa ser obtida a partir de reações nucleares nos isótopos tório-232 ( ²³² Th), plutônio-239 ( ²³⁹ Pu), estrôncio-90 ( ⁹⁰ Sr) ou polônio-210 ( ²¹⁰ Po).

A fissão do urânio-235 ( ²³⁵ U) é uma reação exotérmica , ou seja, libera muita energia. A energia liberada aquece o meio em que ocorre a reação, que pode ser a água, por exemplo.

Para que a fissão ocorra, o isótopo ²³⁵ U é bombardeado com nêutrons livres (embora também possa ser bombardeado com prótons , outros núcleos ou raios gama), cuja velocidade é altamente controlada. Dessa forma, um nêutron livre pode ser absorvido pelo núcleo, fazendo com que ele se desestabilize e se fragmente, e gere outros núcleos menores, nêutrons livres, outras partículas subatômicas e grandes quantidades de energia. É importante controlar a velocidade dos nêutrons porque se for muito alta eles poderiam simplesmente atingir o núcleo ou passar por ele, e não seriam absorvidos para produzir a fissão.

As partículas geradas como resultado da fissão de um núcleo, por sua vez, podem ser absorvidas por outros núcleos vizinhos, que também serão fissão, e as partículas que são geradas como resultado desta outra fissão, podem, novamente, ser absorvidas por outros núcleos, e assim por diante, produzindo o que é conhecido como: Reação em cadeia.

As reações em cadeia nuclear controlada têm muitas aplicações benéficas , como mencionado acima. Porém, quando a reação em cadeia não é controlada, ela continua até que não haja mais material para fissão, o que ocorre em um curto espaço de tempo. Esse processo descontrolado é o início da operação das bombas atômicas lançadas pelos Estados Unidos sobre o Japão na Segunda Guerra Mundial .

Por outro lado, a fusão do par deutério-trítio ( ² H- ³ H) é o processo de fusão nuclear mais simples que existe . Para que essa fusão ocorra, é necessário aproximar dois prótons (um de ² H e outro de ³ H) para que as forças de interação nuclear forte (forças que unem nucleons, ou seja, prótons e nêutrons, e que eles devem superar a força de repulsão entre os prótons, uma vez que eles têm a mesma carga, exceder as forças de interação eletrostática, uma vez que os prótons têm uma carga positiva, eles tendem a se repelir. Para conseguir isso, certas pressões e descompressões são aplicadas, bem como temperaturasmuito específico. Este processo de fusão produz um núcleo ⁴ He, um nêutron e uma grande quantidade de energia.

A fusão nuclear é um processo que ocorre espontaneamente em estrelas , por exemplo, o Sol, mas também foi gerado artificialmente.

Em geral, as reações nucleares produzem átomos instáveis , que, para se estabilizarem, emitem energia excedente ao meio ambiente por um determinado tempo. Essa energia emitida é chamada de radiação ionizante, que tem energia suficiente para ionizar a matéria que a rodeia, por isso é uma radiação extremamente perigosa para todas as formas de vida.

Veja também: Elemento químico

Para que serve a energia nuclear?

Os usos pacíficos da energia nuclear são numerosos, não só para a geração de eletricidade (que já é de enorme importância no mundo industrializado de hoje), mas também para a produção de energia térmica utilizável e retrátil, ou mecânica , e até formas de radiação ionizante que pode ser usado para esterilizar material médico ou cirúrgico. Ele também é usado para fornecer energia a veículos , como submarinos atômicos.

Vantagens da energia nuclear

As vantagens da energia nuclear são:

• Pouco poluente. Enquanto não houver acidentes e os resíduos radioativos forem descartados de maneira adequada, as usinas nucleares poluem menos o meio ambiente do que a queima de combustíveis fósseis .
• Seguro. Desde que os requisitos de segurança sejam atendidos , a energia nuclear pode ser confiável, consistente e limpa.
• Eficiente. As quantidades de energia liberadas por esse tipo de reação nuclear são enormes, em comparação com a quantidade de matéria-prima necessária .
• Versátil. A aplicação de radiação e outras formas de energia nuclear em diversas áreas do conhecimento humano, como a medicina, são importantes.

Desvantagens da energia nuclear

As desvantagens da energia nuclear são:

• Arriscado Em casos de acidentes, como o ocorrido com o reator nuclear de Chernobyl, na ex- União Soviética , a população civil e até a vida animal estão sob alto risco de contaminação radioativa.
• Dejeto. Subprodutos radioativos de usinas nucleares são difíceis de manusear e alguns têm meia-vida muito longa (o tempo que leva para um átomo radioativo se desintegrar).
• Caro A criação de usinas nucleares e o uso dessa tecnologia costuma ser muito caro.

Características da energia nuclear

Em termos gerais, a energia nuclear é poderosa, eficiente, uma verdadeira conquista do domínio humano sobre a física . No entanto, também é uma tecnologia arriscada: depois de ver os desastres causados ​​pelas bombas atômicas em Hiroshima e Nagasaki, ou o acidente de Chernobyl na URSS, sabe-se que esse tipo de tecnologia representa um perigo real para a vida no planeta como nós Sei.

Exemplos de energia nuclear

Um exemplo pacífico do uso dessa energia é qualquer usina nuclear, como a de Ikata, no Japão . Um exemplo de seu uso bélico foi o bombardeio das cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki em 1945 durante a Segunda Guerra Mundial.