11/12/2014
Fissão e Fusão
Os princípios da fissão nuclear foram desenvolvidos ao longo dos anos 1930 e foram testados durante a Segunda Guerra Mundial. As bombas detonadas sobre Hiroshima e Nagasaki baseavam-se numa "reação em cadeia de fissão não controlada" — um fenômeno identificado pela primeira vez pelo cientista húngaro Leo Szilard em 1933. O principio era simples: dentro de uma amostra suficientemente densa de material ("massa critica"), nêutrons de alta energia produzidos por decaimento nuclear desencadeavam outro decaimento, liberando mais nêutrons de alta energia e assim sucessivamente, fazendo com que todo o material decaísse instantaneamente com uma gigantesca explosão de energia.
Fissão versus fusão
A fissão libera energia porque a massa dos produtos fragmentados de cada massa do átomo original — a massa perdida é convertida diretamente em energia de acordo com a equação de
Einstein E = mc2. À medida que aumentava o conhecimento sobre a estrutura de determinados núcleos atômicos, ficava mais claro que essa liberação de energia ocorria somente na fissão de elementos mais pesados que o ferro. Núcleos mais leves, ao contrário, absorviam energia ao se dividir, mas o processo de juntá-los novamente – fusão nuclear - poderia eventualmente liberar quantidades maiores de energia que a fissão.
A fusão é muito mais difícil de obter que a fissão, pois os núcleos só podem ser unidos em temperaturas e pressões extremamente altas. Na Natureza, isso ocorre no núcleo de estrelas. No entanto, depois da Segunda Guerra, os cientistas empenhados em desenvolver armas mais poderosas para alimentar a Guerra Fria perceberam que já tinham reproduzido essas condições — a bomba de fissão. A bomba de hidrogênio, testada pela primeira vez no oceano Pacifico nos anos 1950, se baseia essencialmente em canalizar a forca explosiva, a radiação e os nêutrons, de um pequeno "gatilho" de fissão para uma carga secundária de combustível, para desencadear uma reação de fusão.
Aproveitamento da fissão
O primeiro reator de fissão nuclear, Chicago Pile-1, fazia parte do Projeto Manhattan e começou a funcionar em dezembro de 1942. Por volta de meados dos anos 1950, usinas nucleares, capazes de extrair energia de reações controladas e convertê-la em eletricidade, operavam nos Estados Unidos e na União Soviética.
A fissão nuclear controlada envolve um núcleo contendo pellets (pelotas) de combustível radioativo enriquecido, geralmente controlado por um material moderador (como água ou grafite) que freia os "nêutrons rápidos" liberados, facilitando sua interação com outros átomos e mantendo a reação em cadeia. Barras de controle feitas de material absorvedor de nêutrons são inseridas ou removidas para regular o fluxo de nêutrons e a velocidade da reação em cadeia. Usinas nucleares geralmente são projetadas de modo que a reação seja automaticamente interrompida no caso de uma falha grave. Normalmente, o calor gerado pelas reações aquece a água no bloco do reator e o v***r produzido é usado para girar turbinas, e assim produzir energia elétrica.
Poder da fusão
Enquanto a fissão tem se mostrado eficiente na geração de energia, tentativas de controlar a fusão não têm sido tão bem-sucedidas. O método comum consiste em aquecer e comprimir o combustível da fusão usando campos elétricos e magnéticos, produzindo as condições ideais para testar os limites da fusão controlada na ciência e na engenharia modernas. Até o momento, nenhum dos protótipos de reatores foi capaz de produzir mais energia que consomem.
Transferir o processo para a escala industrial representa mais desafios. No entanto, o potencial para a energia de fusão — capaz de gerar energia a partir de elementos comuns sem produzir os rejeitos radioativos nocivos da fissão — é bastante amplo num futuro próximo.
ADAM, Hart-Davis.160 Séculos de Ciência, volume 5: A Era Atômica / editor: Adam Hart-Davis; editor da edição brasileira: Luiz Carlos Pizarro Marin; [tradução: Aracy Mendes da Costa]. – São Paulo: Duetto Editorial, 2010.
Título original: Science. 1. Ciência e História I. Título.
