Fissão Nuclear

Os meios para se obter energia têm preocupado a humanidade desde a segunda metade do século XX. Uma das soluções encontradas foi obter energia através dos núcleos atômicos, que gera energia nuclear por meio de reações de fissão nuclear.

A fissão nuclear é um processo em que ocorre a ruptura do núcleo após este ser bombardeado com partículas. A primeira evidência da fissão nuclear ocorreu em 1934, quando os cientistas italianos Enrico Fermi e Emílio Segrè bombardearam átomos de urânio com nêutrons e geraram como produtos quatro espécies radioativas, sendo uma delas o neptúnio, cujo número atômico (Z) é 93.

Os químicos alemães Otto Hahn e Fritz Starssman repetiram essa mesma experiência com o urânio e detectaram, entre os produtos, átomos de bário, que apresentam número atômico pouco maior que a metade do número atômico do urânio. Dessa forma, eles concluíram que o urânio estava fissionado, ou seja, dividido, e nomearam esse processo de fissão nuclear.

A partir de outros experimentos, foi verificado que a fissão ocorre somente com o isótopo 235 do urânio e libera grande quantidade de energia. O núcleo do ²³⁵U é dividido em dois outros núcleos radioativos e são produzidos nêutrons livres, como mostra a equação química abaixo.

₉₂U²³⁵ + ₀n¹ → ₅₆Ba¹⁴⁰ + ₃₆Kr⁹⁴ + 2 ₀n¹ + energia

Podem ainda ser formados outros núcleos, diferentes do Ba e do Kr, com números de massa variando de 72 a 158. Observe os seguintes exemplos.

₉₂U²³⁵ + ₀n¹ → ₅₄Xe¹⁴⁰ + ₃₈Sr⁹⁴ + 2 ₀n¹ + energia

₉₂U²³⁵ + ₀n¹ → ₅₆Ba¹⁴² + ₃₆Kr⁹¹ + 3 ₀n¹ + energia

A partir de uma determinada quantidade de massa, denominada massa crítica, a reação de fissão ocorre em cadeia. Nesse processo, o átomo de urânio (₉₂U²³⁵) é atingido por um nêutron e se divide formando dois nêutrons, que atingem outros dois átomos de urânio, que se dividem formando quatro nêutrons, que por sua vez, atingem outros quatro átomos de urânio, formando oito nêutrons, e assim por diante, como mostra a figura abaixo.

Fissão nuclear.

A medida que os anos passavam, foram sendo desenvolvidas pesquisas relacionadas à obtenção de energia por meio da fissão nuclear. No entanto, seus efeitos podem ser adversos. A energia torna-se útil se for controlada em reatores e usinas nucleares. Mas, se ocorrer sem controle, desenvolve-se uma reação em cadeia, acompanhada de explosão: a bomba atômica.

Foi em 1945, nos Estados Unidos, que foi produzida a primeira bomba atômica, detonada no deserto do Novo México. Militarmente, duas bombas atômicas foram lançadas sobre as cidades japonesas de Hiroshima (bomba de ₉₂U²³⁵) e Nagasaki (bomba de ₉₄Pu²³⁹).

A bomba lançada contra Hiroshima continha 7 kg de ₉₂U²³⁵, e possuía um poder de destruição equivalente a 20 toneladas de TNT (ou 20 quiloton). Ela resultou na morte imediata de 100 mil pessoas. Já a bomba lançada contra Nagasaki, três dias depois, era feita de plutônio e resultou na morte imediata de 20 mil pessoas.

O reator nuclear trata-se de um dispositivo que permite controlar o processo de fissão nuclear. Utiliza-se a energia liberada no processo para transformar água líquida em vapor, fazendo girar uma turbina e, com isso, gerar energia elétrica. O vapor gerado deixa a turbina e passa por um trocador de calor, onde é resfriado através da água de uma fonte externa, que pode ser um rio, por exemplo, e volta na forma de água líquida ao circuito principal, onde é reutilizada. No Brasil, temos como exemplo a usina nuclear de Angra dos Reis, que gera energia elétrica a partir da fissão nuclear.

Esses reatores são usados em usinas e sua implantação deve ser muito bem planejada, pois deve-se levar em conta os benefícios e possíveis riscos que esse processo possa causar no ambiente ao redor. Um dos principais problemas na utilizadas dessas usinas é o lixo nuclear que é gerado. Os produtos provenientes do processo de fissão nuclear são extremamente radioativos e devem ser acondicionados e isolados do meio ambiente por centenas de anos a fim de evitar a contaminação por radiação.

Um dos desastres mais conhecidos ocorreu na usina de Chernobyl, na Ucrânia. Devido a um superaquecimento, o reator nuclear sofreu uma avaria, causando vazamento de material radioativo, resultando na morte imediata de inúmeras pessoas. Milhares de pessoas que moravam na área tiveram que deixar suas casas e a região ao redor da usina ficará contaminada por muitas décadas.