É a energia liberada quando ocorre a fissão dos átomos. Num reator nuclear ocorre em uma seqüência multiplicadora conhecida como "reação em cadeia".
Energia de um sistema derivada de forças coesivas que contêm protons e neutrons juntos como o núcleo atômico.
É a quebra, a divisão do átomo, tendo por matéria prima minerais altamente radioativos, como o urânio.
Os prótons têm a tendência de se repelirem, porque têm a mesma carga (positiva). Como eles estão juntos no núcleo, comprova-se a realização de um trabalho para manter essa estrutura, implicando, em conseqüência, na existência de energia no núcleo dos átomos com mais de uma partícula. A energia que mantém os prótons e nêutrons juntos no núcleo é a ENERGIA NUCLEAR.
Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros deve-se provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de neutrons ou outras.
A energia que o núcleo do átomo possui, mantendo prótons e nêutrons juntos, denomina-se energia nuclear. Quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo de urânio-235, dividindo-o com emissão de 2 a 3 nêutrons, parte da energia que ligava os prótons e os nêutrons é liberada em forma de calor. Este processo é denominado fissão nuclear.
Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo.
A energia nuclear provém da fissão nuclear do urânio, do plutônio ou do tório ou da fusão nuclear do hidrogênio. É energia liberada dos núcleos atômicos, quando os mesmos são levados por processos artificiais, a condições instáveis.
Todos os materiais são formados por um número limitado de átomos, que, por sua vez, são caracterizados pela carga elétrica de seu núcleo e simbolizados pela letra Z. Em física, a descrição adequada do átomo para a compreensão de um determinado fenômeno depende do contexto considerado. Para os objetivos deste artigo, restritos às aplicações da energia nuclear, podemos considerar o núcleo como composto de prótons, com carga elétrica positiva, e nêutrons, sem carga.
Ambos são denominados genericamente núcleons. A letra Z que caracteriza cada um dos átomos, naturais ou artificiais, representa o número de prótons no núcleo.
A maior parte da massa do átomo está concentrada em seu núcleo, que é muito pequeno (10-12 cm a 10-13 cm). Prótons e nêutrons têm massa aproximadamente igual, da ordem de 1,67 x 10-24 gramas, e são caracterizados por parâmetros específicos (números quânticos) definidos pela mecânica quântica, teoria que lida com os fenômenos na escala atômica e molecular.
Os prótons, por terem a mesma carga, se repelem fortemente devido à força eletrostática. Isso tenderia a fazer com que essas partículas se afastassem umas das outras, o que inviabilizaria o modelo. Mas, como os núcleos existem, podemos concluir que deve existir uma força de natureza diferente da força eletromagnética ou da força gravitacional – e muito mais intensa que estas – que mantém os núcleos coesos.
Quanto maior a energia de ligação média (soma de todos os valores das energias de ligação dividida pelo número de partículas), maior a força de coesão do núcleo. Este artigo irá tratar da energia nuclear, que está relacionada a essa força, bem como de seus usos na sociedade.
O decaimento radioativo ocorre segundo as leis da probabilidade. O processo é complexo e explicá-lo aqui fugiria ao escopo deste artigo. Assim, basta saber que nele o núcleo se transforma no de um outro elemento ao ter sua carga elétrica mudada pela emissão de radiação, mudando o número de prótons e/ou nêutrons (figura abaixo).
Processo de desintegração nuclear
O decaimento pode ocorrer sucessivamente, causando uma cadeia de desintegrações, até que resulte um elemento estável. O tempo que um certo número de núcleos de um radioisótopo leva para que metade de sua população decaia para outro elemento por desintegração é denominado meia-vida do radioisótopo.
A radiação emitida no decaimento é composta de partículas e/ou radiação gama e é característica do decaimento. Assim, os radioisótopos podem ser caracterizados pelas emissões produzidas no decaimento, que servem como uma ‘assinatura’ para cada um deles.
A desintegração pelo decaimento pode ocorrer espontaneamente ou ser provocada pela instabilidade criada em núcleos estáveis, pelo bombardeio com partículas ou com radiação eletromagnética. Na natureza, os elementos apresentam-se geralmente como uma mistura de diferentes isótopos, estáveis ou radioativos. Por exemplo, o urânio, que tem 92 prótons (Z = 92), é encontrado como uma mistura de 99,3% de urânio-238 (238U, com 146 nêutrons) e 0,7% de urânio-235 (235U, 143 nêutrons), além de frações muito pequenas de outros isótopos – o número que segue o nome do elemento químico ou antecede sua sigla é o chamado número de massa (A), ou seja, a soma de seus prótons e nêutrons.
Cada isótopo instável tem sua meia-vida característica. A meia-vida do 238U é de 4,47 x 109 anos, o que significa que são necessários 4,47 bilhões de anos para reduzir à metade sua quantidade inicial. Ao decair, o 238U produz outro elemento instável, o tório-234, cuja meia-vida é de 24,1 dias. Este, por sua vez, também decai, produzindo outro isótopo instável (protactínio-234) e assim por diante, até que a estabilidade seja alcançada com a formação do chumbo com 206 núcleons (206Pb).
Fonte: www.biodieselbr.com
A energia elétrica por fonte nuclear é obtida a partir do calor da reação do combustível (urânio) utilizando o princípio básico de funcionamento de uma usina térmica convencional, que é sempre igual; a queima do combustível produz calor, esse ferve a água de uma caldeira transformando-a em vapor. O vapor movimenta uma turbina que, por sua vez, dá partida a um gerador que produz a eletricidade.
Para entendermos o que vem a ser energia liberada na reação nuclear, é preciso saber um pouco mais sobre o átomo.
Funcionamento de uma usina nuclear
Os átomos são mais leves ou mais pesados, dependendo do número de partículas que se constituem. O mais leve que se conhece é o do hidrogênio e o mais pesado o do urânio.
Um átomo é composto por um núcleo e por partículas menores que gravitam em torno desse núcleo. Essas partículas se chamam elétrons, são muito leves e têm carga elétrica negativa. Dentro do núcleo, há dois tipos de partículas, chamadas prótons e nêutrons.
O número de prótons é sempre igual ao número dos elétrons mas sua carga é positiva. Quanto aos nêutrons, variam em número sendo mais numerosos quanto mais pesado for o átomo. Eles não possuem carga elétrica alguma, são neutros, como o nome está dizendo.
Embora sabendo que tudo que existe na natureza é formado por átomos, trataremos apenas dos átomos do elemento chamado urânio.
No urânio presente na natureza são encontrados átomos, que têm em seu núcleo 92 prótons e 143 nêutrons (cuja soma dá 235), átomos com 92 prótons e 142 nêutrons (234) e outros ainda, com 92 prótons e 146 nêutrons (238). Como os prótons e elétrons são em número igual (92), podemos dizer que esses átomos são quimicamente iguais e os chamaremos de isótopos do mesmo elemento, isto é, do urânio.
Para diferenciá-los, usa-se o símbolo químico de elemento e um número, de acordo com seu peso atômico - Isótopo U-234, - Isótopo U-235 e - Isótopo U-238.
O choque de um nêutron livre com o isótopo U-235 causa a divisão do núcleo desse isótopo em duas partes -dois outros átomos - e ocasiona uma liberação relativamente alta de energia. Dá-se a esse fenômeno o nome de fissão nuclear.
A fissão nuclear ocasiona a transformação da matéria em energia, através da divisão do isótopo U-235.
Quando a fissão do isótopo U-235 ocorre, o núcleo divide-se em duas partes formando dois elementos novos, e dele se desprendem 2 ou 3 nêutrons que, por seu turno, podem chocar-se com outro núcleo de U-235 acarretando nova fissão, novos elementos são formados, provocando uma seqüência de fissões denominada reação nuclear em cadeia.
Somente o U-235 na natureza tem a propriedade de se fissionar e portanto, sustentar uma reação em cadeia.
O aproveitamento e controle dessa energia liberada é feito dentro de reatores nucleares, que nas usinas nucleares, fazem o mesmo papel que a caldeira desempenha nas usinas térmicas comuns.
A fim de otimizar as reações nucleares costuma-se enriquecer o urânio antes do seu uso nos reatores. Esta operação consiste simplesmente em aumentar o teor do Isótopo U-235 (o único que se fissiona) na mistura de isótopos do urânio natural (U-234, U-235 e U-238).
Dentre as vantagens e contribuições apresentadas pelo uso da energia nuclear em lugar de centrais térmicas convencionais, podemos apontar que, quando utilizada para produção de energia elétrica é uma forma de energia que não emite nenhum gás de efeito estufa (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso e outros) e nenhum gás causador de chuva ácida (dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio). A energia nucleoelétrica também não emite nenhum metal carcinogênico, teratogênico ou mutagênico (Arsênio, Mercúrio, Chumbo, Cádmio, etc.) como as alternativas que utilizam combustível fóssil o fazem. A utilização da energia nuclear também não libera gases ou partículas que causem poluição urbana ou diminuição da camada de ozônio.
Fonte: www.inb.com.br
