O que é fusão e fissão nuclear?

Bomba atômica. O poder da fisão nuclear.

por Victor Bianchin


FUSÃO
Fusão é o processo de colidir dois átomos propositalmente para formar um terceiro, mais pesado. A reação libera energia e, dependendo de quais forem os reagentes, um nêutron livre


CONDIÇÕES PARA OCORRER
Dois átomos não colidem naturalmente porque seus campos eletromagnéticos se repelem. Só pressão e temperatura altíssimas conseguem fazer com que elétrons se dispersem do núcleo, facilitando a colisão. Esse processo só ocorre naturalmente em estrelas, como o Sol


ENERGIA GERADA
6 g de hidrogênio, o elemento químico mais usado na fusão, geram 127 x 1023 MeV, o suficiente para abastecer uma casa com quatro pessoas por 156 dias HISTÓRICO A fusão começou a ser estudada na década de 1930, e, nos anos seguintes, as pesquisas tinham a intenção de criar armamentos militares, que só começaram a ser testados nos anos 1950. Na mesma década, a tecnologia começou a ser estudada para a produção de energia, o que continua até hoje


USOS
Atualmente, seu uso mais notável é na produção de bombas de hidrogênio, um tipo de bomba nuclear. No futuro, servirá, principalmente, para produzir energia de forma mais eficiente e limpa que a fissão


É LIMPA?
Sim. Na reação de fusão mais fácil de ser realizada, a do hidrogênio, dois isótopos (átomos com o mesmo elemento, mas número diferente de nêutrons) se unem para formar um atómo de hélio, gás inerte e não-radioativo


FISSÃO
Fissão é o processo de forçar a divisão de um átomo para formar dois outros, mais leves. A reação também libera energia e um nêutron livre


CONDIÇÕES PARA OCORRER
A fissão ocorre na natureza a temperatura e pressão ambientes - como as minas de urânio do Gabão, que funcionaram como um reator natural de fissão há 2 bilhões de anos. Há teorias de que a fusão também possa ser realizada a frio, mas elas ainda são consideradas especulação


ENERGIA GERADA
6 g de urânio, elemento mais usado na fissão, rendem 0,520 x1023 MeV, equivalente ao abastecimento de uma casa com quatro pessoas durante um dia


HISTÓRICO
Também começou a ser pesquisada na década de 1930 e depois passou a ser estudada para uso militar. Daí surgiram as atômicas de Hiroshima e Nagasaki. Em 1957, foi inaugurado o primeiro reator de fissão nuclear para gerar energia


USOS
Já é usada para a produção de energia, embora o lixo radioativo seja considerado um problema. Também é usada para a fabricação de bombas nucleares, como as da II Guerra Mundial e as atuais, de países como a Coréia do Norte


É LIMPA?
Não. Quando um átomo de urânio é dividido, ele pode gerar quaisquer dois elementos (desde que o peso dos dois somados seja igual ao do urânio). Isso inclui os altamente tóxicos e radioativos (como o bário), que não podem ser liberado no ambiente, exigindo armazenamento especial


FABRIQUINHA DE ÁTOMOS
Para fundir átomos de hidrogênio tem que ter disposição e habilidade
Está em construção nos Estados Unidos o National Ignition Facility (NIF), aparelho que pretende fazer fusões nucleares. Para isso, dois pulsos de laser fracos, de um bilionésimo de joule, sao emitidos e passam por um sistema que aumenta a energia. Cada pulso é emitido no início de um dos dois corredores paralelos, onde os lasers são amplificados por lentes de vidro e divididos em 192 feixes. Os 192 feixes de laser chegam a uma enorme bola de 10 metros de diâmetro, feita com painéis de alumínio e fechada a vácuo para que a rota do laser não seja desviada. Juntos, eles aplicam o equivalente a 1,8 milhão de joules sobre a bola em alguns poucos bilionésimos de segundo, ou cerca de 500 trilhões de watts. Esta grande câmara redonda é revestida por 30 centímetros uma mistura de concreto com boro, elemento que absorve nêutrons que resultam da fusão. A ideia do experimento é reproduzir as fusões que ocorrem em estrelas, com temperatura e pressão altíssimas e que geram mais energia do que gastam. Um dos braços mecânicos segura, no centro da esfera, um pequeno cilindro de ouro que comporta uma bolinha de 0,15 grama, recheada com átomos de deutério e trítio, isótopos do hidrogênio, com diferente número de nêutrons, que são ótimos combustíveis para a fusão nuclear. Os lasers entram pelas extremidades do cilindro e atingem suas paredes, aumentando a temperatura, que chega a dezenas de milhões de graus Celsius. Ao mesmo tempo, o rebatimento dos lasers gera ondas de raios-X que comprimem a cápsula. Com tanta pressão e calor, os nêutrons e elétrons se afastam do núcleo dos isótopos, que se unem e formam átomos de hélio. Em apenas dez bilionésimos de segundo, o experimento deve gerar de dez a cem vezes a energia usada para ativar a máquina - ou seja, de 5 a 50 quatrilhões de watts. Se tudo der certo, pode ser a primeira vez que um processo de fusão gere mais energia do que gasta, o que pode ser, no futuro, uma fonte de energia para a humanidade


HAJA ENERGIA!
Entenda o quanto de energia o NIF vai precisar para funcionar
500 trilhões de Watts = 5 milhões de lâmpadas incandescentes de 100 W
= Mais de 3 500 vezes a capacidade diária de Itaipu
= 5,35 vezes mais do que o produzido por Itaipu em um ano de pico
= 2,63% de toda a energia produzida no mundo em 2008