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Fissão e Fusão Nuclear

 

A fusão nuclear e a fissão nuclear são diferentes tipos de reações que liberam energia devido à presença de ligações atômicas de alta potência entre as partículas encontradas dentro de um núcleo.

Na fissão, um átomo é dividido em dois ou mais átomos de menores e mais leves.

Fusão, em contraste, ocorre quando dois ou mais átomos de menores fundir, criando um átomo maior, mais pesado.

O fundamento da energia nuclear é aproveitar o poder dos átomos. Ambos fissão e fusão são processos nucleares pelo qual os átomos são alterados para criar energia, mas qual é a diferença entre os dois? Simplificando, a cisão é a divisão de um átomo em duas, e a fusão, é a combinação de dois átomos de isqueiro dentro de um maior. Eles são processos de oposição, e, portanto, muito diferente.

A fusão nuclear e fissão nuclear são dois tipos diferentes de reações de liberação de energia em que a energia é liberada de alta potência ligações atômicas entre as partículas dentro do núcleo.

A principal diferença entre esses dois processos é que a fissão é a divisão de um átomo em dois ou mais menores queridos, enquanto a fusão é a fusão de dois ou mais átomos menores em um maior.

Gráfico Comparação

  Fissão nuclear Fusão Nuclear
Definição A fissão é a divisão de um grande
átomo em dois ou mais menores
A fusão é a fusão de dois ou mais
átomos de isqueiro para um maior
Ocorrência
natural do processo
Reação de fissão não ocorre
normalmente na natureza
A fusão ocorre em estrelas, tais
como o sol
Subprodutos da reação Fissão produz muitas partículas
altamente radioativos
Algumas partículas radioativas são
produzidos por reações de fusão, mas se uma fissão "gatilho" é
utilizado, as partículas radioativas irá resultar disso
Condições São obrigados a massa crítica da
substância e de alta velocidade nêutrons
Extremamente alta energia é necessária
para trazer dois ou mais prótons próximos o
suficiente para que as forças nucleares superar
sua repulsão eletrostática
Exigência de Energia Toma pouca energia para dividir
dois átomos em uma reação de fissão.
Extremamente alta energia é necessária
para trazer dois ou mais prótons próximos o s
uficiente para que as forças nucleares superar sua
repulsão eletrostática
Energia liberada A energia liberada pela fissão é
um milhão de vezes maior que a liberada
em reações químicas, mas menor do que a energia liberada
pela fusão nuclear
A energia liberada pela fusão é de três
a quatro vezes maior do que a energia l
iberada pela fissão
Arma nuclear Uma classe de arma nuclear é uma
bomba de fissão, também conhecida como uma
bomba atômica
Uma classe de arma nuclear é a
bomba de hidrogênio, que utiliza uma reação de
fissão de "disparar" uma reação de fusão
A produção de
energia
A fissão é usado em usinas nucleares A fusão é uma tecnologia
experimental para a produção de energia
Combustível O urânio é o combustível principal
usado em usinas de energia
Isótopos de hidrogênio (deutério e trítio)
são o principal combustível utilizado nas
centrais elétricas de fusão experimental

Fissão e Fusão Nuclear - Energia Nuclear

A função da energia nuclear é aproveitar o poder dos átomos.

Ambos fissão e fusão nuclear são processos pelos quais os átomos são alterados para criar energia, mas qual é a diferença entre os dois? Simplificando, a fissão é a divisão de um átomo em dois, ea fusão é a combinação de dois átomos mais leves em um maior. Eles são processos opostas, e, por conseguinte, muito diferente.

O que é

A palavra fissão significa "uma divisão ou quebrar em partes". A descoberta surpreendente de que é possível fazer uma fratura no núcleo foi baseado na previsão de Albert Einstein que a massa pode ser transformada em energia.

Em 1939, o cientista começou experimentos, e um ano mais tarde, Enrico Fermi construiu o primeiro reator nuclear.

A fissão nuclear ocorre quando um grande, um pouco instáveis isótopos (átomos com o mesmo número de prótons, mas diferente número de nêutrons) é bombardeada por partículas de alta velocidade, geralmente nêutrons. Estes nêutrons são acelerados e, em seguida, batem no isótopo instável, fazendo-a fissão, ou quebrando em partículas menores.

Durante o processo, um nêutron é acelerado e atinge o núcleo alvo, que na maioria dos reatores nucleares, hoje, é o urânio-235. Isto divide o núcleo alvo e divide-os em dois isótopos mais pequenos (os produtos de fissão), três nêutrons de alta velocidade, e uma grande quantidade de energia.

Essa energia resultante é então usado para aquecer água em reatores nucleares e, finalmente, produz eletricidade. Os elétrons de alta velocidade que são ejetados se tornam projéteis que iniciam outras reações de fissão, ou reações em cadeia.

A palavra fusão significa "uma fusão de elementos distintos em um todo unificado".

Fusão nuclear refere-se à "união de núcleos atômicos para formar núcleos mais pesados, resultando na liberação de enormes quantidades de energia". Fusão ocorre quando dois isótopos de baixa massa, tipicamente isótopos de hidrogênio, unem-se em condições de pressão e temperatura extremas.

Fusão é o que alimenta o sol. Os átomos de trítio e deutério (isótopos de hidrogênio, hidrogênio-3 e hidrogênio-2, respectivamente) unir-se sob extrema pressão e temperatura para produzir um nêutron e um isótopo do hélio. Junto com isso, uma enorme quantidade de energia é liberada, que é várias vezes a quantidade produzida a partir de fissão.

Fissão e Fusão Nuclear
Fusão

Os cientistas continuam a trabalhar em controlar a fusão nuclear, em um esforço para fazer um reator de fusão para produzir eletricidade.

Alguns cientistas acreditam que há oportunidades com tal fonte de energia desde a fusão cria menos material radioativo do que a fissão e tem um suprimento de combustível quase ilimitado. No entanto, o progresso é lento devido a desafios com a compreensão de como controlar a reação em um espaço contido.

Ambos fissão e fusão são reações nucleares que produzem energia, mas as aplicações não são as mesmas. A fissão é a divisão de um pesado, núcleo instável em dois núcleos mais leves, e de fusão é o processo em que dois núcleos leves se combinam liberando grandes quantidades de energia.

Fissão é utilizado em reatores de potência nucleares, uma vez que pode ser controlada, ao passo que a fusão não é utilizado para a produção de energia uma vez que a reação não é facilmente controlada e é caro, para criar as condições necessárias para uma reação de fusão. A pesquisa continua em formas de melhor aproveitar o poder da fusão, mas a pesquisa está em fase experimental. Embora diferentes, os dois processos têm um papel importante no passado, presente e futuro da criação de energia.

Fissão e Fusão Nuclear
Fissão e Fusão

Fissão e Fusão Nuclear - Diferença

A fissão nuclear e fusão nuclear ambos são fenômenos nucleares que liberam grandes quantidades de energia, mas eles são diferentes processos que geram produtos diferentes. Saiba o que a fissão nuclear e fusão nuclear são e como você pode distingui-los.

Fissão nuclear

A fissão nuclear ocorre quando o núcleo de um átomo se divide em dois ou mais núcleos menores. Estes núcleos menores são chamados produtos de fissão.

Partículas (por exemplo, os nêutrons, fótons, partículas alfa) geralmente são liberados também. Este é um processo exotérmico libertando energia cinética dos produtos de fissão e de energia sob a forma de radiação gama.

Fissão pode ser considerada uma forma de elemento de transmutação desde a alteração do número de protões de um elemento essencial, o elemento muda de um para o outro.

Exemplo:

235 92 U + 1 0 n ? 90 38 Sr + 143 54 Xe + 3 1 0 n

Fusão Nuclear de Fissão nuclear

A fusão nuclear é um processo em que os núcleos atómicos estão fundidos em conjunto para formar núcleos mais pesados.

Extremamente elevadas temperaturas (da ordem de 1,5 x 10 7 ° C) pode forçar núcleos juntos.

Grandes quantidades de energia são liberadas quando ocorre a fusão.

Exemplos de Fusão Nuclear:

As reações que ocorrem no sol fornecem um exemplo de fusão nuclear:

1 1 2 1 H + H ? 3 2 He

3 2 3 2 He + He ? 4 2 He + 2 1 1 H

1 1 1 1 H + H ? 2 1 H + 0 1 ß

A distinção entre fissão e fusão

Ambos fissão e fusão liberam enormes quantidades de energia.

Ambos fissão e fusão reações podem ocorrer em bombas nucleares.

Então, como você pode dizer a fissão e fusão separados?

Fissão quebra núcleos atômicos em pedaços menores. Os elementos de partida tem um número atómico mais elevado do que o dos produtos de fissão. Por exemplo, o urânio pode fissão para produzir estrôncio e criptônio.
Fusão une núcleos atômicos juntos. O elemento formado tem mais neutrões ou mais protões do que a do material de partida. Por exemplo, o hidrogênio e hidrogênio podem fundir-se para formar o hélio.

Fissão e Fusão Nuclear - Processo

Para compreender a produção de energia nuclear e o seu processo, há primeiro que conhecer e perceber dois processos: a fissão e a fusão nucleares.

Na fissão (ou cisão) nuclear, um átomo de um qualquer elemento é dividido, produzindo dois átomos de menores dimensões de elementos diferentes.

A fissão de urânio235, por exemplo, liberta uma média de 2,5 neutrões por cada núcleo dividido. Por sua vez, estes neutrões vão rapidamente causar a fissão de mais átomos, que irão libertar mais neutrões e assim sucessivamente, iniciando uma auto-sustentada série de fissões nucleares, à qual que se dá o nome de reação em cadeia, a qual resulta na libertação contínua de energia.

Curiosamente, quando a massa total dos produtos da cisão nuclear é calculada, verifica-se que é menor do que a massa original do átomo antes da cisão.

A teoria da relatividade de Albert Einstein dá a explicação para esta massa que se perde durante o processo em cadeia: Einstein demonstrou que massa e energia são as duas equivalentes. Portanto, a massa perdida durante a cisão reaparece sob a forma de energia. Einstein resumia esta equivalência na famosa equação

E = mc²

Nesta equação, E é a energia, m a massa e c a velocidade da luz. Uma vez que c é muito grande (300 mil quilómetros por segundo), E será realmente muito grande, mesmo quando se perde apenas uma pequena porção de massa.

Na Fusão Nuclear o processo é precisamente inverso. Dois ou mais núcleos atómicos juntam-se e formam um outro núcleo de maior número atómico. A fusão nuclear requer muita energia, mas geralmente liberta muito mais energia que a que consome. Quando ocorre com elementos mais leves que o ferro e o níquel (que possuem as maiores forças de coesão nuclear de todos os átomos, sendo portanto mais estáveis) geralmente libera energia, e com elementos mais pesados consome.

No Sol é um reator de fusão natural. O principal tipo de fusão que ocorre no interior das estrelas, como o próprio Sol, é do de Hidrogênio em Hélio, onde quatro protões fundem-se numa partícula alfa (um núcleo de hélio), liberando dois positrões, dois neutrinos e energia. Mas dentro desse processo ocorrem várias reações individuais, que variam de acordo com a massa da estrela. Para estrelas do tamanho do sol ou menores, a cadeia protão-protão é a reação dominante

É de notar que há conservação de energia e, portanto, se pode calcular a massa dos quatro protões e o núcleo de hélio, e subtrair a soma das massas das partículas iniciais daquela do produto desta reação nuclear para calcular a massa/energia emitida.

Utilizando a equação E=mc2, pode calcular-se a energia liberada, oriunda da diferença de massa. Uma vez que o valor do "c" é muito grande (aprox. 3 . 108 m/s), mesmo uma massa muito pequena corresponde a uma enorme quantidade de energia. Foi este fato que levou muitos engenheiros e cientistas a iniciar projetos para o desenvolvimento de reatores de fusão para gerar eletricidade. (por exemplo, a fusão com poucos cm3 de deutério e um isótopo de hidrogênio, produziria uma energia equivalente àquela produzida pela queima de 20 toneladas de carvão, o que pode significar uma grande vantagem para este tipo de produção de energia)

Fissão nuclear é o termo utilizado para designar a divisão de um núcleo atômico quando este se choca com um nêutron. Também pode ocorrer de forma espontânea, mas ocorre raramente. No momento da fissão nuclear libera-se energia cinética que em junção às energias dos novos núcleos formados devem possuir a mesma quantidade do núcleo inicial antes de sofrer o choque.

Fissão e Fusão Nuclear
Fissão nuclear

Esse processo de fissão nuclear é contínuo, ou seja, a energia liberada juntamente com os nêutrons se choca com novos núcleos e forma novas divisões e mais nêutrons. A este processo dá-se o nome de reação em cadeia. Na fissão nuclear o núcleo atômico perde quantidade significativa de massa fazendo com que a massa dos reagentes seja maior que a massa do núcleo atômico.

Este processo é utilizado de forma positiva em usinas nucleares para a obtenção de eletricidade e de forma negativa em bombas atômicas como as utilizadas em Hiroshima e Nagasaki. A polêmica que rodeia a utilização de usinas nucleares e a construção de bombas atômicas são os fatores de risco à vida. Apesar de extremamente seguras, as usinas nucleares podem apresentar falhas de origem humana, problemas técnicos e ainda sabotagens que além de problemas de saúde geram contaminação na biosfera. No caso da construção das bombas atômicas, além de ser uma construção humana contra a própria vida pode também, em sua construção, haver erros que prejudiquem o meio ambiente.

Em reações em cadeia controla-se a quantidade de energia liberada e ainda a quantidade de nêutrons produzidos pelo choque.

Fissão e Fusão Nuclear
Representação de um átomo de Urânio

O 235U, por exemplo, ao ser bombardeado com um nêutron, fissiona em dois pedaços menores, emitindo normalmente dois ou três nêutrons. Se houver outros núcleos de 235U próximos, eles têm uma certa chance de ser atingidos pelos nêutrons produzidos na fissão. Se houver um grande número disponível de núcleos de urânio-235, a probabilidade de ocorrerem novas fissões será alta, gerando novos nêutrons, que irão gerar novas fissões.

Fusão nuclear

Fusão nuclear é a união dos prótons e nêutrons de dois átomos para formar um único núcleo atômico, de peso superior àqueles que lhe deram origem. Nesse processo, é liberada uma quantidade de energia equivalente à diferença entre a energia de ligação do novo átomo e a soma das energias dos átomos iniciais. São as reações de fusão nuclear que fornecem a energia irradiada pelo Sol, pela fusão de quatro átomos de hidrogênio para formar um átomo de hélio. Dados espectroscópicos indicam que esse astro é constituído de 73% de átomos de hidrogênio e 26% de átomos de hélio, sendo o restante fornecido pela contribuição de vários elementos.

Os fenômenos envolvidos na fusão nuclear constituem o fundamento das reações termonucleares que ocorrem no interior das estrelas.

Para que ocorra o processo de fusão, é necessário superar a força de repulsão elétrica entre os dois núcleos, que cresce na razão direta da distância entre eles.

Como isso só se consegue mediante temperaturas extremamente elevadas, essas reações também se denominam reações termonucleares. Durante muito tempo, a única reação de fusão nuclear realizada na Terra era a utilizada na bomba de hidrogênio, em que a explosão atômica fornece a temperatura necessária (cerca de quarenta milhões de graus Celsius) para que a fusão tenha início.

A fusão nuclear controlada proporcionaria uma fonte de energia alternativa relativamente barata para a produção de eletricidade e contribuiria para poupar as reservas de combustíveis fósseis como o petróleo, o gás natural e o carvão, que decrescem rapidamente. As reações controladas podem ser obtidas com o aquecimento de plasma (gás rarefeito com elétrons e íons positivos livres), mas se torna difícil conter os plasmas nos altos níveis de temperatura requeridos para as reações de fusão auto-sustentadas, pois os gases aquecidos tendem a expandir-se e escapar da estrutura circundante. Experiências com reator de fusão já foram empreendidas em vários países.

Fonte: www.diffen.com/nuclear.duke-energy.com/chemistry.about.com/energianuclear.discutforum.com

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