Histórico

A energia do núcleo atômico pode se tornar disponível por dois processos principais:a fissão e a fusão.

Em 1939, os cientistas alemães Otto Hahn, Lise Meitner e Fritz Strassmann, bombardeando átomos de urânio com nêutrons, descobriram que eles se dividiam em dois fragmentos. A descoberta, chamada fissão nuclear, não teria saído dos limites estritos do laboratório não fosse pelo fato de que no processo de divisão do núcleo de urânio desprendia-se grande quantidade de calor.

As primeiras bombas atômicas produzidas pelos Estados Unidos e usadas na Segunda Guerra Mundial eram baseadas no princípio da fissão do átomo de urânio, que se transforma em chumbo. Já as bombas de hidrogênio, que vieram anos depois, eram baseadas na fusão de núcleos segundo o mesmo princípio observado no Sol, ou seja, átomos de hidrogênio fundindo-se entre si transformando-se em átomos de hélio. Para que essa fusão seja possível é necessária uma temperatura extremamente elevada. No caso das bombas, essa temperatura é obtida com a explosão inicial de uma bomba de fissão. Daí não se ter conseguido até hoje a fusão de forma controlada e não-explosiva. Por conseguinte, para geração de energia elétrica, as usinas nucleares continuam baseadas na fissão de núcleos de urânio.

Para que possamos entender o processo, precisamos saber de alguns mistérios do urânio. O urânio possui dois tipos de átomos (isótopos): o U235, que tem no seu núcleo 92 prótons e 143 nêutrons; e o U238, cujo núcleo é formado por 92 prótons e 146 nêutons. Todavia, apenas o U235 é capaz de sofrer fissão nuclear em cadeia quando bombardeado por nêutrons lentos.

O processo é mais ou menos assim: ao capturar um nêutron lento, o núcleo do átomo de U235 divide-se desprendendo energia e, com ela dois ou três nêutrons. Se, por sua vez, estes nêutrons forem capturados por outros átomos de U235, novas fissões se verificarão, aumentando rapidamente a quantidade de energia desprendida. Para que isso aconteça é preciso diminuir a velocidade dos nêutrons. Caso contrário, a maioria deles passará ao largo do núcleo atômico. Para diminuir a velocidade, provocam-se choques dos nêutrons com átomos leves de hidrogênio, deutério, berilo ou carbono. Desta forma, os nêutrons rápidos transformam-se em lentos ou térmicos. As substâncias formadas por átomos leves são chamadas de moderadoras.

Com a velocidade amortecida, os nêutrons vão provocar novas fissões em outros átomos de U235, que por sua vez darão origem a novos nêutrons, e assim por diante: é a reação em cadeia muito rápida, que sem controle causará uma grande explosão.

Entretanto, para aproveitamento útil do calor desprendido na fissão do átomo de maneira segura, é necessário poder variar ou estabilizar o número de fissões. Para tanto, alguns nêutrons devem ser absorvidos por átomos não fissionáveis, como os de boro e de cádmio, por exemplo. Este é o princípio básico de um reator nuclear. Desta forma, a energia atômica pode ser utilizada para fins pacíficos.
 
 

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