Fissão Nuclear
E agora, finalmente, vamos entender como é gerada energia em uma usina nuclear, iremos estudar a fissão nuclear! Mas, o que significa fissão? A mesma coisa que divisão! A fissão de um átomo nada mais é do que a sua divisão em outros átomos! Intuitivamente, já conseguimos imaginar que deve ser difícil romper o núcleo de um átomo, não é? Com certeza! Mas existe um truque por trás da reação de fissão utilizada nas usinas nucleares. Normalmente, os átomos utilizados nos reatores possuem muita energia acumulada, ou seja, eles são extremamente instáveis! Assim, basta um pequeno “empurrãozinho” para desencadear a fragmentação desse átomo. A reação de fissão mais importante que precisamos conhecer é a do Urânio-235. Ele possui tanta energia armazenada em seu núcleo que basta a absorção de um nêutron para desencadear uma reação nuclear.
Mas, de onde surge a energia dessa reação? Aqui vem a grande jogada deste tipo de reação nuclear! A massa dos átomos que surgem após a fissão é um pouco menor do que a massa do átomo original. Ou seja, nesta reação uma parte da massa acabou “sumindo”. Chamamos isso de defeito de massa.
Mas isso ainda não quer dizer muita coisa, certo? O que massa tem a ver com energia? E é justamente aqui que a genialidade de Einstein entra novamente no jogo! Ele conseguiu encontrar essa equivalência entre massa e energia formulando a sua clássica equação onde c é a velocidade da luz no vácuo:
Através desta equação, conseguimos encontrar exatamente qual é o valor de energia gerada em uma reação nuclear! Basta substituirmos o termo “m” pela diferença entre a massa do átomo original e a massa dos átomos gerados depois da fissão!
Atenção! Se você precisar calcular a energia gerada na fissão de um átomo de urânio-235, não se esqueça de considerar a massa dos três nêutrons que surgem após a reação!
Fusão Nuclear
A reação de fusão nuclear é exatamente o contrário da reação de fissão! Ela é a união de dois ou mais núcleos, resultando em um núcleo maior e mais estável. Um detalhe muito importante e curioso é que uma reação de fusão libera até dez vezes mais energia que a fissão! Mas, se essa reação libera muito mais energia, porque ela não é utilizada nas usinas nucleares? Ótima pergunta! Porque são necessárias velocidades muito, mas muito altas para dois átomos fundirem. Na prática, a energia resultante da fusão não compensaria a grande energia gasta para acelerar os átomos.
E a energia dessa reação vem de onde? Podemos seguir a mesma lógica da fissão para entender isso! Quando dois ou mais átomos se fundem, o átomo resultante possui menos massa do que a soma das massas destes átomos originais. Ou seja, utilizamos novamente a equação de Einstein para descobrir a energia gerada!
Curioso! A energia emanada pelo Sol vem justamente da fusão nuclear. Em seu interior existem milhões de átomos de hidrogênio que sofrem fusão, liberando grandes quantidades de energia e se transformando em átomos de Hélio.
As Usinas Nucleares e a Reação de Cadeia
As reações em cadeia são o segredo por trás da produção de energia nas usinas nucleares! Vamos entender como elas funcionam! Uma reação em cadeia é, basicamente, uma reação que, após ser iniciada, consegue se manter sozinha. Mas como isso acontece? Se liga no exemplo do urânio, que é o elemento radioativo mais utilizado para produção de energia. Como estudamos anteriormente, para que aconteça a fissão de um átomo de urânio-235, é necessário que ele absorva um nêutron, certo? Bem, o que não falamos antes é que quando acontece essa reação de fissão, três nêutrons são emitidos! Já entendeu onde vamos chegar, não é? Dentro de um reator nuclear, esses três nêutrons irão causar a fissão de outros três átomos de urânio-235. E isso prosseguirá acontecendo, fazendo com que o número de reações cresça exponencialmente.
Na prática, deve existir algum meio de controlar essas reações, não é? Com certeza! Isso é feito através da inserção de um certo material na parede dos reatores. Este material é chamado de veneno de nêutrons e sua característica principal é a capacidade de absorver nêutrons, retirando-os da reação e possibilitando que ela não fuja do controle!
Bom saber! Todos os elementos químicos com número atômico maior que 82 são radioativos!