Fusão Nuclear

O que é fusão nuclear?

A fusão nuclear é o processo pelo qual os vários átomos que têm o mesmo custo se juntam para formar um mais pesado núcleo.

Em física nuclear , a fusão nuclear é uma reação nuclear em que dois ou mais núcleos atômicos colidem em uma velocidade muito alta e se unem para formar um novo tipo de núcleo atômico). . Durante este processo, a matéria não é conservada porque alguns da questão dos núcleos de fusão é convertida em fótons ( energia A fusão é o processo que poderes ativos ou ” seqüência principal ” estrelas .

Em alguns casos, dependendo da massa, a energia pode ser libertada ou absorvida durante este processo. É uma fonte de energia muito importante.

Embora seja muitas vezes confundida com a fissão nuclear, provavelmente por causa do nome similar e – às vezes – resultados semelhantes, a fusão nuclear é um processo muito diferente.

Fissão nuclear envolve a divisão do núcleo de um átomo, o qual normalmente tem o efeito de gerar um grande libertação de energia, tal como é visto em bombas nucleares. Esta é também a forma como a maioria de energia nuclear plantas gerar energia.

A fusão nuclear como fonte de energia artificial ainda é em grande parte na fase de desenvolvimento, embora algumas usinas de fusão são online. A maior parte da energia produzida desta forma que beneficia os seres humanos e outras formas de vida vem do sol.

A fusão é o processo pelo qual todas as estrelas gerar energia.

O problema com a geração de fusão nuclear reside na obtenção de dois átomos de ter a mesma carga perto uns dos outros, porque geralmente esses átomos se repelem ao invés de mover juntos. Uma vez reunidos, no entanto, a força nuclear começa a assumir. Esta força irá atrair os núcleos de dois ou mais átomos de um para o outro e iniciar o processo de fusão, mas isso só acontece se eles estão em proximidade suficiente perto.

Para obter os núcleos perto o suficiente para fundir é necessário encontrar uma forma de obter os átomos juntos. Na maioria dos casos, isto é conseguido com níveis muito elevados de calor.

Calor faz com que os átomos de acelerar, permitindo-lhes superar suas tendências eletromagnéticos se repelem. Embora este pode exigir uma grande quantidade de energia no início, a energia que resulta muitas vezes é muito maior do que o que é inicialmente colocado dentro Em alguns casos, o calor da explosão pode criar reações de fusão nuclear em curso, denominadas reações de auto-sustentação. As estrelas são um bom exemplo disso.

A Fusão Nuclear

Na Fusão Nuclear, dois ou mais núcleos atômicos se juntam e formam um outro núcleo de maior número atômico. A fusão nuclear requer muita energia para acontecer, e geralmente libera muito mais energia 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) ela geralmente libera energia, e com elementos mais pesados ela consome.

O Sol, um reator de fusão natural

O principal tipo de fusão que ocorre no interior das estrelas é o de Hidrogênio em Hélio, onde quatro prótons se fundem em uma partícula alfa (um núcleo de hélio), liberando dois pósitrons, 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 próton-próton é a reação dominante. Em estrelas mais pesadas, predomina o ciclo CNO.

Vale ressaltar que há conservação de energia, e, portanto, pode-se calcular a massa dos quatro prótons 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-se calcular 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. É 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 de poucos cm3 de deutério, um isótopo de hidrogênio, produziria uma energia equivalente àquela produzida pela queima de 20 toneladas de carvão ).

Fonte: www.wisegeek.com

Fusão Nuclear

Em física, a fusão nuclear é o processo pelo qual os vários núcleos se juntam para formar um núcleo mais pesado.

É acompanhada pela libertação ou a absorção de energia de acordo com as massas dos núcleos envolvidos.

Ferro e níquel seus núcleos têm as maiores energias de ligação por nucleon de todos os núcleos e, portanto, são as mais estáveis.

A fusão de dois núcleos mais leves do que o ferro ou níquel geralmente libera energia enquanto a fusão de núcleos mais pesados do que o ferro ou níquel absorve energia; vice-versa para o processo inverso, a fissão nuclear.

A fusão nuclear de elementos leves libera a energia que faz com que estrelas a brilhar e hidrogênio bombas para explodir.

A fusão nuclear de elementos pesados (absorção de energia) ocorre nas condições extremamente de alta energia de explosões de supernovas.

A fusão nuclear em estrelas e supernovas é o processo primário pelo qual os novos elementos naturais são criados.

É esta reação que deve ser aproveitado em energia de fusão.

É preciso energia considerável para forçar núcleos para fundir, mesmo aqueles de o elemento mais leve, o hidrogênio.

A fusão nuclear

Em física nuclear, a fusão nuclear é uma reação nuclear em que dois ou mais núcleos atômicos colidem em uma velocidade muito alta e se unem para formar um novo tipo de núcleo atômico.

Durante este processo, a matéria não é conservada porque alguns da questão dos núcleos de fusão é convertida em fótons ( energia ). A fusão é o processo que ativos ou ” seqüência principal ” das estrelas.

A fusão de dois núcleos com massas menores do que ferro (que, junto com o níquel , possui a maior energia de ligação por nucleon ) geralmente libera energia, enquanto a fusão de núcleos mais pesados do que o ferro absorve energia.

O oposto é verdadeiro para o processo inverso, a fissão nuclear. Isto significa que a fusão ocorre geralmente apenas para elementos mais leves, e da mesma forma, que a fissão ocorre normalmente apenas para elementos mais pesados.

Há eventos extremos astrofísicos que podem levar a curtos períodos de fusão com núcleos mais pesados. Este é o processo que dá origem a nucleosíntese , a criação de elementos pesados, durante os eventos tais como as estrelas supernovas.

Após a descoberta do tunelamento quântico por Friedrich Hund , em 1929, Robert Atkinson e Fritz Houtermans utilizadas as massas medidas de elementos leves a prever que grandes quantidades de energia poderia ser liberada pela fusão de pequenos núcleos.

Com base nos transmutação nuclear experimentos de Ernest Rutherford , realizado há vários anos, a fusão laboratório de isótopos de hidrogênio foi realizada pela primeira vez por Mark Oliphant em 1932.

Durante o restante da década as etapas do ciclo principal da fusão nuclear em estrelas foram trabalhados por Hans Bethe

Fonte: www.sciencedaily.com

Fusão Nuclear

A possibilidade de criar armas empregando reações de fusão só foram levadas a sério a partir da descoberta da fissão nuclear. Quase imediatamente os físicos em todo mundo se deram conta que as altas temperaturas geradas pelas explosões de fissão poderiam ser usadas como ignitoras de reações de fusão. Tokutaro Hagiwara na Universidade de Kyoto propôs esta idéia num discurso em maio de 1941.

Enquanto trabalhava na pesquisa da bomba atômica, meses depois, em setembro de 1941, Enrico Fermi considerou com Edward Teller se uma reação de fissão poderia dar partida a uma reação de fusão, produzindo deutério. Depois de estudar o caso, Teller concluiu que não era possível e embora se pense que tenha abandonado o assunto, Teller começou a pensar mais profundamente sobre bombas de fusão. A produção de uma bomba de hidrogênio levou a se pensar numa grande fonte de energia que pudesse ser controlada. Mas, otimismo à parte dos cientistas da década de 50, que pensavam na fusão como alternativa definitiva para a fissão, pouco se conseguiu para o uso prático se não fosse necessário dominar os detalhes de todo um novo campo da ciência -a física do plasma.

Entender isto, equivale a poder controlar o Sol. A fusão nuclear, tal como ocorre no interior do sol, acontece quando os núcleos de dois átomos se juntam, produzindo energia nesse processo. A fusão nuclear pode produzir energia calorífica 1.750 vezes maior do que a necessária para provocá-la. E a fusão não apresenta os perigos de radiação da fissão.

A dificuldade em duplicar a fusão nuclear é construir um aparelho que possa manter um “plasma” de núcleos fusáveis numa área bastante pequena, em temperaturas suficientemente elevadas (cerca de 100 milhões °C) para que ocorra a fusão.

Observa Science Year de 1972: “As usinas de energia de fusão provavelmente usarão o lítio e duas formas de hidrogênio — o deutério e o trítio — como combustível. A água do mar possui suficiente deutério para satisfazer as necessidades durante 3 bilhões de anos e o lítio no quilômetro superior da crosta poderia satisfazê-las por 15 milhões de anos.”

Em 31.10.1952 os EUA testaram a primeira bomba de hidrogênio, conhecida como “Mike” com potência aproximada de 1.000 vezes superior à bomba de Hiroshima. O atol de Elugelab no Pacífico, sobre o qual foi detonada, desapareceu completamente numa cratera de mais de 500 m de profundidade e mais de 2 km de extensão. Nove meses depois, em agosto de 1953, a URSS testou um dispositivo similar de menor potência.

“Ante as ameaças à paz e na ausência de um controle efetivo dos armamentos, o governo dos EUA deve prosseguir suas pesquisas, para um futuro desenvolvimento destes vastos recursos de energia para a defesa do mundo livre.” -Gordon Dean, presidente da Comissão de Energia Atômica.

Reatores de Fusão

Os projetos de reator de fusão foram baseados em um Projeto Tokamak para o sistema de contenção magnética, o reator toroidal seria um aparelho maciço com cerca de 10 m de altura e 30 m de diâmetro. O Tokamak (Câmara Magnética Toroidal) é um potente eletroimã que através do seu campo magnético mantem a reação de fusão, sob a forma de plasma, contida em seu interior, sem tocar o material das paredes.

O projeto de um reator de fusão enfrenta muitos problemas técnicos, a começar pelas enormes diferenças de temperatura e fluxo de nêutrons em distâncias muito pequenas. Temperaturas de 100 milhões °C e fluxo de nêutrons de 1013 nêutrons/cm2 /s. Mas a apenas 2 m de distância, onde estão os magnetos supercondutores, o fluxo e a temperatura devem ser quase nulos.

Se for conseguido o aproveitamento da reação de uma bomba de hidrogênio para gerar energia por FUSÃO, o problema dos rejeitos radioativos (lixo) dos reatores nucleares, que permanece, por muitos anos, radioativos, deixará de existir porque o produto final do processo de fusão será o inócuo gás He. Por outro lado, será minimizado o problema de perda de calor em virtude da alta eficiência térmica prevista (40% a 60%, contra 39%).

O reator de fusão pretende basear-se na reação deutério-trítio (isótopos pesados do H2) que é a mais fácil. Poderá haver também a reação deutério-deutério ou deutério-isótopos do He. O trítio é obtido com o uso do Li-6.

São duas as dificuldades até agora encontradas:

1) As temperaturas são extremamente altas, da ordem de centenas de milhões de graus e todos os átomos se desintegram formando plasma.

A primeira dificuldade é obter essas temperaturas para ignição. Na bomba de hidrogênio usa-se uma pequena bomba de fissão para a ignição inicial. A bomba de hidrogênio Mark 17 levou à construção de mais bombas de diferentes tamanhos. A Mark 17 foi a maior de todas já construída.

São bombas limpas, sem resíduo radioativo, a não ser a pequena bomba de fissão usada para ignição. Pensa-se, agora, usar o raio laser para a produção da necessária temperatura de ignição.

Essas pesquisas foram realizadas em Michigan e tiveram os primeiros resultados positivos.

2) A segunda dificuldade é encapsular o plasma para a produção de energia. Não há metal conhecido ou liga metálica fabricada pelo homem que suporte temperaturas desta ordem.

Tem havido pesquisas, há muito tempo nos Estados Unidos, Rússia e Inglaterra e todas com grandes dificuldades e problemas até que em 1958 estes países resolveram abrir suas pesquisas e cooperar na solução do problema comum.

Os soviéticos anunciaram, em 1969, o Projeto Tokamak. O custo previsto, em 1990, era de 0,25 centavo de dólar/KWh que também seria o custo de energia produzida, nessa época, pelos reatores regeneradores.

Mas nenhum ainda atingiu ainda o ponto de equilíbrio em que a quantidade de energia gerada exceda a quantidade aplicada no reator.

Na opinião dos técnicos o reator de fusão será a solução a longo prazo para os problemas de eliminação da poluição atômica e térmica, para obtenção de combustível mais barato e energia a baixo preço.

Em agosto de 2001 foi noticiado que os cientistas do DIII-D (National Fusion Facilicity-San Diego) “estão prestes a conseguir dobrar a pressão do reator Tokamak para obter as condições necessárias para alcançar e manter uma reação de fusão nuclear”.

Edward Teller, ao invés de considerar as usinas nucleares como vizinhos amigáveis, observou: “Um reator nuclear com branda infiltração pode colocar seu veneno radioativo sob uma camada estável de inversão e concentrá-lo em algumas centenas de milhas quadradas duma forma verdadeiramente mortífera. É por isso que a terra não é lugar para os reatores nucleares.”

Fonte: www.energiatomica.hpg.ig.com.br

Fusão Nuclear

A teoria por trás da fusão nuclear é bastante simples, o difícil mesmo é conseguir gerar e domar tamanhas energias.

Nos reatores de fissão, os átomos de urânio são despedaçados, liberando grandes quantidades de energia – é a temível radioatividade. A fusão de hidrogênio, ou de suas variantes deutério e trítio,produz calor e pouquíssima radioatividade.

A fusão acontece quando dois núcleos de átomos leves se juntam para formar um terceiro mais pesado, mas cuja massa é menor do que a soma dos elementos originais. A diferença corresponde à energia liberada. No Sol, por exemplo, se fundem inimagináveis 564 milhões de toneladas de hidrogênio por segundo, dando origem a 560 milhões de toneladas de hélio, numa temperatura de 20 milhões de graus e sob uma pressão 100 bilhões de vezes maior do que a pressão atmosférica. Nessa colossal fornalha, os 4 milhões de toneladas de hidrogênio que não viraram hélio viraram energia – graças à qual o homem existe e tenta reproduzir o processo.

Para fazer isso, os cientistas pensaram construir uma espécie de forno com as mesmas características das estrelas. Normalmente, os núcleos dos átomos se repelem porque têm carga elétrica do mesmo sinal. Para que a fusão possa ocorrer, é preciso aproximar os núcleos a distâncias tão ínfimas, a tal ponto que as forças de atração superem as de repulsão. Descobriu-se que os candidatos naturais para esse casamento são os isótopos (ou variedades) de hidrogênio, como o deutério (com um próton e um nêutron no núcleo). Usando a força bruta, ou seja, aquecendo as partículas de matéria a milhões de graus e em altas densidades, os pesquisadores fazem com que tais isótopos se transformem numa mistura de elétrons livres e núcleos de átomos.

É o plasma, nem líquido, nem sólido, nem gás: o quarto estado da matéria.

Nesse estado meio fantasmagórico, as partículas colidem umas com as outras em velocidades altíssimas até que, em razão dos choques, acabam por unir-se, produzindo núcleos mais pesados, algumas partículas soltas – e, o mais importante, grandes quantidades de energia. Assim, pode resultar da colisão hélio 3 (formado por dois prótons e um nêutron) mais um nêutron excedente; ou trítio ( um próton e dois nêutrons), mais um próton excedente. É raro, mas também pode acontecer que a fusão produza hélio 4 (dois prótons e dois nêutrons) e mais energia .

Em 1945, o físico húngaro naturalizado americano Edward Teller sugeriu que se usasse a bomba atômica recém-inventada como espoleta para desencadear a fusão nuclear, pois a força de sua explosão forneceria as temperaturas e pressões necessárias.

A idéia seria posta em prática alguns anos depois. No dia 1 de novembro de 1952, de fato, os americanos detonaram a primeira bomba de hidrogênio, a bomba H, numa ilha do oceano Pacífico. Provou-se assim que a fusão na Terra era possível, mas, para que ela tivesse outra finalidade que não acabar com a vida na Terra, teria de ser controlada.

No entanto, para a construção de qualquer reator que produzisse energia pela fusão de hidrogênio, as condições pareciam proibitivas: seria preciso investir inicialmente uma quantidade de energia seis vezes superior à temperatura do interior do Sol, para compensar a diferença de pressão. Em cada centímetro cúbico desse reator deveriam existir no mínimo 100 trilhões de partículas que, devido ao calor, estariam sob forte pressão. A energia contida nesse gás teria de se manter durante pelo menos um segundo. A única facilidade seria o combustível. Afinal, em cada metro cúbico de água do mar há 33 gramas de deutério, o primo pesado do hidrogênio. Mas qualquer material que entrasse em contato com o plasma, à temperatura de centenas de milhões de graus, acabaria derretido. Por isso se pensou usar como recipiente uma estranha gaiola magnética que impedisse o gás de se aproximar da parede metálica do reator.

Com as pesquisas chegaram a um aparelho formado por tubo metálico fechado na forma de uma câmara de pneu – ou toróide, em linguagem científica. À sua volta existe um enrolamento. Percorrido por uma corrente elétrica, nele surge um poderoso campo magnético que envolve o plasma como as cascas de uma cebola. Existe também outro campo magnético vertical para colocar o plasma mais corretamente. Nos aparelhos experimentais, como o que existe na Universidade de São Paulo, conseguiu-se temperaturas de até 5 milhões de graus. O recorde mundial de temperatura obtido até agora são os 200 milhões de graus do tokamak da Universidade de Princeton.

As experiências com fusão nuclear mais promissoras, além das que usam o confinamento magnético, são as que se baseiam no laser, cujo raio luminoso concentra num pequeno ponto grandes quantidades de energia. É algo extremamente sofisticado. As experiências realizadas no Laboratório Nacional Lawrence Livermore, da Califórnia, fazem parte das pesquisas ligadas ao criticado projeto Guerra nas Estrelas e são, por isso, secretas. Outros testes são feitos no Japão. Sabe-se que átomos de deutério e trítio solidificados são feitos no Japão. Sabe-se que átomos de deutério e trítio solidificados são aprisionados em incríveis esferas ocas de metal de milésimos de milímetro de diâmetro, confinadas numa câmara de vácuo. Em seguida, os átomos são submetidos a um fogo cruzado de 20 feixes de 100 trilhões de watts de laser durante 1 bilionésimo de segundo. Atingidas por todos os lados pelo bombardeio, as bolinhas se aquecem tanto que se comprimem até fundirem. Só que, como no caso dos tokamaks, não se conseguiu obter mais energia do que a aplicada no processo.

Outra tentativa original consiste em reduzir a temperatura em que a fusão ocorre, usando partículas atômicas chamadas múons, que se formam naturalmente pela ação dos raios cósmicos ou nos aceleradores de partículas dos laboratórios. Quando se bombardeia uma mistura de deutério e trítio com múons, eles tendem a substituir os elétrons em volta dos átomos. Mas, como são 207 vezes mais pesados, giram tão próximos do núcleo que fazem o átomo original literalmente encolher. Isso leva os núcleos a se aproximar tanto que podem se fundir. Então, os múons ficam novamente livres e o ciclo recomeça.

Por modestas que sejam as esperanças de chegar à fusão, estima-se que ainda vai demorar 30 anos para termos um reator comercial, e por mais caras que sejam as pesquisas, as vantagens da fusão são sedutoras:

Segundo todos os cálculos, as futuras usinas de fusão nuclear poderão extrair de 1 metro cúbico de água uma quantidade de energia igual à de 2 mil barris de petróleo.
Não produz radioatividade; portanto, sem o lixo atômico das usinas nucleares.
Não produz dióxido de carbono, como os combustíveis fósseis que envenenam o clima da Terra.
Não tem perigo de fugir do controle como as usinas de fusão, se algo der errado, simplesmente o reator para de funcionar.

Reator de Fusão

Esse é o Iter (International Thermonuclear Experimental Reactor), reator considerado como protótipo dos reatores comerciais, ficará pronto no início do próximo século. Tem 30 metros de altura e de raio. A propósito, não sei se deu para ver, mas tem um homem no canto inferior direito da figura

Fonte: www.geocities.com

Fusão Nuclear

FUSÃO NUCLEAR E BOMBA DE HIDROGÊNIO

A fusão é o processo “contrário” à fissão, na medida em que átomos leves se unem para originar um mais pesado.

Exemplo:

2,1H + 2,1H => 4,2He

deutério

A fusão de isótopos de hidrogênio, semelhante à que acabamos de equacionar, è responsável pela liberação de enormes quantidades de energia.

A energia liberada na fusão è bem maior que a de um processo de fissão, que é da ordem de 1 000 quilotons, isto é, 106 toneladas de TNT.

São exemplos de fusão nuclear a que ocorre espontaneamente no Sol, e em muitas estrelas, e a provocada na chamada bomba de hidrogênio.

A bomba de hidrogênio consiste na fusão nuclear de deutério, 2,1H ou 2,1D, e tritio, 3,1H, com liberação de energia equivalente á de 50 bombas atômicas. Para que essa fusão ocorra é necessário que se tenha altas temperaturas. Dai os processos de fissão serem usados para desencadear a fusão.

A fusão nuclear que ocorre na bomba H pode ser assim representada:

2,1H + 3,1H => 4,2He + 1,0n

Enquanto a fissão nuclear pode ser controlada nos reatores nucleares, permitindo a obtenção de energia de forma útil à nossa vida, o controle de fusão nuclear continua sendo objeto de pesquisa.

Como vimos, para se conseguir uma fusão nuclear, é preciso que sejam atingidas temperaturas altíssimas.

Por essa razão, em março de 1989, causou grande impacto a noticia da fusão a frio, veiculada pela imprensa internacional.

Desde essa época é freqüente aparecerem noticias controversas a respeito do experimento produzido pelos cientistas Fleischmann e Pons, da Universidade de Utah.

Alguns cientistas que tentaram repetir a experiência desses dois americanos manifestaram-se no sentido de valorizá-la como uma possibilidade importantíssima de obtenção de energia. Por outro lado, muitos pesquisadores têm criticado severamente os resultados da fusão a frio.

A “bomba atômica” é pela fissão dos átomos de urânio ou plutônio (dificil de enriquecer). Já a “bomba H” é pela fusão dos atómos de hidrogênio (compra-se em padarias).

Fonte: www.if.ufrj.br

Fusão Nuclear

Reações Nucleares

Quando dois núcleos se movem um em direção ao outro e, apesar da repulsão coulombiana, se aproximam o suficiente para que haja interação entre as partículas de um com as partículas do outro pela força nuclear, pode ocorrer uma redistribuição de núcleons e diz-se que aconteceu uma reação nuclear.

Usualmente, as reações nucleares são produzidas bombardeando-se um núcleo alvo com um projétil que pode ser algum tipo de partícula ou núcleo pequeno, de modo que a repulsão coulombiana não se torne um obstáculo muito grande. As reações que envolvem energias não muito grandes ocorrem em duas fases. Na primeira fase, o núcleo alvo e o projétil se agrupam, formando o que se chama de núcleo composto num estado altamente excitado. Na segunda fase, o núcleo composto decai por qualquer processo que não viole os princípios de conservação.

Por exemplo, uma partícula a com uma energia cinética de cerca de 7 MeV colide com um núcleo de nitrogênio 14. O resultado é um núcleo composto que consiste de todos os núcleons da partícula a e do nitrogênio 14 num estado altamente excitado. Esse núcleo composto, sendo constituído de 9 prótons, é um núcleo de fluor. Como esse núcleo composto está num estado altamente excitado, pode-se esperar que ele emita uma partícula (ou um fóton) no processo de passagem a um estado menos excitado ou ao estado fundamental do núcleo filho.

Cinética das reações nucleares

Essas reações são interessantes porque produzem prótons e nêutrons com grandes energias cinéticas. Por outro lado, as partículas a de fontes radioativas naturais são efetivas para produzir transformações nucleares apenas em núcleos com números atômicos menores que Z = 19 (correspondente ao potássio) devido à intensidade da repulsão coulombiana entre essas partículas a e os núcleos atômicos alvo. Nêutrons, ao contrário, podem penetrar, em princípio, qualquer núcleo, já que não são repelidos pelos prótons.

Reações artificiais

Os núcleos radioativos artificiais são produzidos por reações nucleares. Os elementos transurânicos, em particular, são normalmente produzidos pela captura de nêutrons seguida de decaimento b-.

Por outro lado, o que se chama de espalhamento é a reação nuclear em que projétil e partícula liberada são a mesma partícula. O espalhamento é elástico quando, durante o processo, não varia a energia cinética da partícula, e inelástico, caso contrário.

O que é Fusão nuclear

A fusão nuclear é o processo pelo qual átomos menores (hidrogênio 1h6, deutério 1H2, etc.) são agregados, produzindo átomos maiores (trítio 1H3, hélio 2He3 ou hélio 2He4) com liberação de grande quantidade de energia. Reações desse tipo ocorrem no Sol e estrelas.

É muito difícil se fazer aqui na Terra a fusão nuclear devido a exigência de temperaturas elevadíssima (300 000 000ºC) e de recipientes capazes de suportar essa temperatura, o que seria ideal pois não deixa rejeitos radioativos como na fissão.

Essa façanha só foi realizada, até hoje, nas bombas de hidrogênio com o auxílio de uma bomba atômica que, ao explodir, fornece a temperatura necessária para a fusão do hidrogênio. Em outras palavras, a bomba atômica funciona como espoleta da bomba de hidrogênio; desse modo, são conseguidas explosões de até 500 megatons (2,092 x 1018 J), o que equivale a energia liberada pela explosão de 500.000.000 toneladas de TNT.

A primeira bomba de hidrogênio foi construída por Edward Teller e seus colaboradores e explodiu em 1952.

Segundo as estimativas dos cientistas, a utilização de forma economicamente viável e segura, da energia produzida pela fusão nuclear ocorrerá somente no final do próximo século.

Fonte: www.ufsm.br

Fusão Nuclear

Reator de Fusão Nuclear

Abingdon é uma minúscula cidade de 33.000 habitantes, situada no sul da Inglaterra. Circundada pelo Rio Tâmisa a cerca de 80 quilômetros de Londres, é conhecida principalmente por seus edificios seculares, entre os quais uma abadia beneditina com mais de 1300 anos e a igreja de São Nicolau, que começou a ser construída em 1180.

Há cerca de dez anos, porém, Abingdon começou a se tornar famosa por uma construção bem diferente: o Tokamak do laboratório de pesquisas JET (Joint European Torus), reator que é um dos maiores e mais impressionantes aparelhos científicos já montados pelo homem. Parecido por fora com uma caixa do Tokamak, sigla em aço e concreto, com 12 metros de altura, russo para câmara magnética toroidal – 30 000 toneladas. ou seja, em forma de um anel oco -, pesa salvo raras exceções, nem o núcleo estrelas produz tanto calor quanto o JET, conhecido o reator. A temperatura dele alcança mais do que quase 300 milhões de graus, vinte vezes a encontrada no centro do Sol.

Sua missão: futuros preparar o desenvolvimento tecnológico dos reatores de fusão, uma forma de reação nuclear bem diferente da fissão, utilizada nas usinas atômicas atuais.

Em princípio, nenhum aparelho construído na Terra poderia reproduzir o mecanismo pelo qual as estreIas geram energia. É que ela vem de dentro dos átomos e, para tirá-Ia de Iá, é preciso, primeiro, esmagáIos. A potência energética só é Iiberada quando os núcleos atômicos colam uns nos outros, num processo chamado fusão nuclear. E isto, até agora, só é possível no coração de uma estrela, onde se concentra o peso monumental das suas camadas extemas. Para se ter uma idéia, o Sol é 1 milhão de vezes mais pesado que a Terra e 1 bilhão de vezes maior, em volume. Por uma simples questão de espaço, portanto, não é possível meramente copiar aqui na Terra o mecanismo estelar.

Mas há uma saída: substituir a força do peso por algum outro tipo de força. No início da década de 50, os americanos resolveram o problema usando o poder de uma bomba atômica.

A bomba A não utiliza a fusão, mas a fissão nuclear, que é o oposto: em vez de unir núcleos Ieves, como o hidrogênio, ela quebra núcleos pesados, como o urânio ou o plutônio. A fissão não exige grande investimento em termos de força, já que o próprio urânio, por ser radioativo, está o tempo todo emitindo partículas subatômicas, os nêutrons. Eles mesmos quebram núcleos dos átomos vizinhos, numa reação em cadeia que Ieva à explosão. A idéia dos americanos, então, foi colocar dentro da bomba A uma certa quantidade de hidrogênio, totalmente envolto pelo urânio. Assim, quando o urânio expIodia, os núcleos de hidrogênio eram esmagados e se fundiam. Imediatamente, vinha outra detonação, muitíssimo mais poderosa do que aprimeira. Foi desse modo que os americanos, e depois os russos, criaram a bomba de hidrogênio. Ímãs dão a força. Desde o início, porém, estava claro que esse sistema não servia para se fazer um reator, onde a produção de energia não pode ser explosiva. Ao contrário, ela precisa ser cuidadosamente controlada. Com isso em mente, os russos conceberam o Tokamak, uma máquina capaz de combinar a força de um conjunto de ímãs em torno de uma massa de núcleos de hidrogênio, para espremê-Ios até fundiIos. Embora os tokamaks tenham sido concebidos ainda na década de 50, a fusão ficou muito tempo parada.

Em 1945, foi criado o primeiro reator experimental de fissão, e vinte anos depois começaram a surgir as usinas comerciais. Hoje, todas as usinas funcionam à base da fissão. Em contrapartida, só em 1991 foram produzidas as primeiras gotas de energia de fusão. Esse marco histórico foi obtido pelo maior e mais importante tokamak em operação, o do laboratório de pesquisas JET, em Abingdon, Inglaterra. Era o fim do monopólio das estrelas sobre a energia de fusão controlada. A máquina do JET garantiu uma potência de 1,7 megawatt durante pelo menos 2 segundos, o que pode parecer pouco.

Mas, para uma experiência científica, é tempo de sobra: numa bomba de hidrogênio, todas as reações necessárias à explosão ocorrem em miIionésimos de segundo. Além disso, o objetivo da experiência era justamente demonstrar que a fusão controIada de deutério era possível. Atualmente, há dezenas de tokamaks estudando esse processo no mundo inteiro e, em dezembro de 1994, o da Universidade Princeton, nos Estados Unidos, confirmou o feito do JET, aumentando a potência para 6 megawatts.

Mas o tokamak inglês é o mais importante porque, com sua ajuda, os cientistas do JET realizaram o mais completo estudo da fusão nuclear até agora. Em miIhares de experiências minuciosas, eles apontaram as virtudes e os defeitos dos tokamaks como geradores de energia. Esse diagnóstico será de grande valor na etapa que começa agora, a do desenvolvimento compIeto da tecnologia.

Fonte: www.caiuaficha.com.br